Science Advances：婴儿看到了什么？婴儿早期特有的视觉体验为人类视觉提供了基石

　　

婴儿看到了什么?他们在看什么?这些问题的答案对于最小的婴儿和大一点的婴儿、儿童和成年人来说是非常不同的。这些早期场景的特点是在简单的图案中有一些高对比度的边缘，它们也包含了为人类视觉建立坚实基础所需的材料。

这是一项新研究的发现，“幼儿视觉输入中的边缘简单偏见”，由IU研究人员Erin Anderson, Rowan Candy, Jason Gold和Linda Smith发表在5月10日的《科学进展》上。

“对于每个思考经验在视觉发展中的作用的人来说，一开始的假设一直是，在日常经验的规模上，视觉输入对每个人来说几乎都是一样的，”心理和脑科学系教授、首席研究员琳达·史密斯解释说。“然而，这项研究表明，不，视觉输入随着发育而变化。这对每个人来说都不一样。非常年幼的婴儿的日常生活投入似乎是那个年龄段独有的。”

先前的实验室和临床研究表明，婴儿更喜欢看简单的、高对比度的大黑色条纹和棋盘。目前的研究首次询问了这些偏好在多大程度上构成了他们的日常生活投入。安德森是史密斯认知发展实验室的前博士后研究员，她说:“为了观察婴儿看到和看到的东西，她和她的同事们在婴儿的日常生活活动中戴上了头部摄像头。”

她解释说:“你可以为新生儿购买‘婴儿闪存卡’，上面有这些简单、高对比度的图像。”“头戴式摄像机视频所显示的，以及这项工作所显示的，是年幼的婴儿在他们的日常生活中发现这些类型的图像，仅仅是通过观察灯光和天花板角落之类的东西。”

史密斯补充说:“我们发现了一种非常特殊的早期‘饮食’，有助于视觉发育。”“就像食物一样，婴儿一开始不会吃丰富、复杂的食物或披萨，而是吃简单、针对发育的营养。”

以前的工作已经认识到这一早期阶段对人类视觉未来发展的关键性质。例如，出生时患有白内障等视觉异常的婴儿，或在孤儿院生活的视觉体验有限的婴儿，已被证明终身视力缺陷。目前的研究为解决这些缺陷提供了一些初步数据。这对人工智能视觉系统的制作也有重要的意义，当训练开始于同样简单、高对比度的视觉内容时，人工智能视觉系统同样会获得更强的视觉技能。

“日常生活投入的巨大规模”

为了确定大约3到13个月大的婴儿的视觉输入特性，研究人员在10名婴儿和10名成年照顾者身上放置了头戴式摄像机，收集并分析了70小时的家庭日常生活视觉记录。婴儿图像的内容与成人图像的内容存在明显的差异，婴儿图像中简单图案和高对比度边缘的集中程度高于成人图像。

史密斯推断，这些观点的原因不仅是婴儿会转过头去看他们所能看到的世界的特征，而且父母或照顾者可能会把他们放在他们喜欢看的地方。“你必须思考它们为什么会在这里。父母把婴儿留在喜欢看的地方，可能暗含着一些自然知识。如果你不大惊小怪的话，妈妈是不会打扰你的。”

然而，这一小群来自印第安纳州布卢明顿的参与者是否代表了世界上更广泛的婴儿?为了回答这个问题，史密斯的实验室与一位合作者在印度金奈的一个拥挤的小渔村进行了同样的实验，那里的电力很少，日常生活大多在户外进行。虽然6个月大的婴儿和12个月大的婴儿的头部摄像头拍摄的图像与布卢明顿的婴儿截然不同，但在金奈和布卢明顿，最小的婴儿有着共同的高对比度边缘和简单图案的“饮食”。

更大的画面，过去和未来

史密斯和她的合作者还表明，同样的图像序列可以改善人工智能视觉系统的训练。在2023年《神经信息处理系统会议文集》上发表的当前研究的后续研究中，他们发现，如果你先给一个人工智能系统喂食婴儿早期特征的图像来训练它，它在学习识别视觉图像方面比你以随机的发展顺序给它喂食图像或简单地提供典型的成年人日常生活的图像更成功。更精确的发育顺序产生了最好的结果。

他们的工作为进化论的推测开辟了新的途径。正如史密斯解释的那样，“我在读研究生时经常问的一个问题——也许我们有机会回答这个问题——就是为什么人类婴儿的运动发育如此缓慢。他们花大约三个月的时间听和看，另外六个月的时间做一些姿势和头部控制。他们为什么这么慢?马出来赛跑。”

她说，这项研究表明，“在进化的过程中，这些缓慢、渐进和优化的偏见建立了一个非常聪明的视觉和听觉系统。”“这是一个可以讲述的故事。”

与此同时，他们的工作提出了关于婴儿早期视觉内容及其在人类或人工智能视觉系统发展中的作用的新问题。

其他研究人员包括印第安纳大学布卢明顿分校视光学院的罗文·坎迪教授和心理与脑科学系的杰森·戈尔德教授。