محققان دانشگاه ایندیانا نشان داده‌اند که ورودی‌های بصری نوزادان، که عمدتاً از الگوهای ساده و با کنتراست بالا تشکیل شده است، برای توسعه بینایی انسانی حیاتی است.
به گزارش تکناک، این تحقیقات که با استفاده از دوربین‌های نصب شده بر سر نوزادان انجام شده، نشان می‌دهد که این “رژیم” بصری اولیه برای ساخت پایه‌های بینایی بسیار مؤثر است و می‌تواند در درمان نقایص بینایی و آموزش سیستم‌های بصری هوش مصنوعی نیز به کار رود.
نوزادان چه می‌بینند؟ آنها به چه چیزی نگاه می‌کنند؟ پاسخ به این سوالات برای نوزادان کوچکتر نسبت به نوزادان بزرگتر، کودکان و بزرگسالان بسیار متفاوت است. این صحنه‌های اولیه که با کنتراست بالا در الگوهای ساده مشخص می‌شوند، حاوی مواد مورد نیاز برای ساختن پایه‌ای قوی برای بینایی انسان هستند.
این‌ها یافته‌های یک مطالعه جدید است که به تازگی توسط محققان دانشگاه IU ارین اندرسون، روآن کندی، جیسون گلد و لیندا اسمیت در Science Advances منتشر شده است.
لیندا اسمیت، محقق اصلی این مطالعه توضیح می‌دهد: فرض اولیه همیشه این بوده است که در مقیاس تجربه روزمره، ورودی بصری تقریباً برای همه یکسان است. با این حال، یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که اینطور نیست و ورودی بصری با توسعه بیشتر، تغییر می‌کند. این ورودی برای همه یکسان نیست و به نظر می‌رسد ورودی زندگی روزانه برای نوزادان بسیار کوچک منحصر به همان سن باشد.
مطالعات قبلی نشان داده بود که نوزادان کوچک ترجیح می‌دهند به صحنه‌های ساده و با کنتراست بالا از نوارهای سیاه بزرگ و تخته شطرنجی نگاه کنند. مطالعه حاضر اولین مطالعه‌ای است که می‌پرسد این ترجیحات تا چه حد ورودی زندگی روزمره آنها را تشکیل می‌دهد. اندرسون می‌گوید: برای دیدن آنچه که نوزادان کوچک می‌بینند و به آن نگاه می‌کنند، ما دوربین‌هایی را روی سر را نوزادان قرار دادیم تا در خانه در طول فعالیت‌های زندگی روزمره از آنها استفاده کنند.
او توضیح می‌دهد: می‌توانید فلش‌کارت‌های کودک را برای نوزادان بخرید که این تصاویر ساده و با کنتراست بالا را نشان می‌دهند. آنچه که فیلم‌های دوربین سر نشان می‌دهند، این است که نوزادان خردسال فقط با نگاه کردن به چیزهایی مانند چراغ‌ها و گوشه‌های سقف در زندگی روزمره‌شان این نوع تصاویر را در اطراف خود پیدا می‌کنند.
تحقیق قبلی ماهیت حیاتی این دوره اولیه را برای توسعه آینده بینایی انسان تشخیص داده است. به عنوان مثال، نوزادانی که با ناهنجاری‌های بینایی مانند آب مروارید متولد می‌شوند یا آنهایی که در یتیم خانه‌ها با تجارب بصری محدود متولد می‌شوند، به‌صورت مادام العمر دارای کمبودهای بینایی هستند. مطالعه حاضر برخی از داده‌های اولیه را برای رسیدگی به این کمبودها ارائه می‌دهد و پیامدهای مهمی برای ساخت سیستم‌های بصری هوش مصنوعی دارد، که به همین ترتیب هنگامی که آموزش با همان محتوای بصری ساده و با کنتراست بالا شروع می‌شود، مهارت‌های بصری قوی‌تری کسب می‌کند.
مقیاس عظیم ورودی‌های زندگی روزمره
برای شناسایی ویژگی‌های ورودی بصری در نوزادان تقریباً 3 تا 13 ماهه، محققان دوربین‌های فیلمبرداری سر را روی 10 نوزاد و 10 مراقب بزرگسال آنها قرار دادند و 70 ساعت مستندات بصری زندگی روزمره در خانه را جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل کردند. تفاوت‌های واضحی بین محتویات تصاویر نوزادان و بزرگسالان با غلظت بیشتر الگوهای ساده و تصاویر با کنتراست بالا در نماهای نوزادان نسبت به بزرگسالان ظاهر شد.
اسمیت استنباط می‌کند که دلیل این دیدگاه‌ها نه تنها این است که نوزادان سر خود را برمی‌گردانند تا به ویژگی‌های جهانی که می‌توانند ببینند، نگاه کنند، بلکه والدین یا مراقبان احتمالاً آنها را در مکان‌هایی قرار می‌دهند که دوست دارند به چیزها نگاه کنند.
با این حال، آیا این گروه کوچک از شرکت کنندگان از بلومینگتون ایندیانا نماینده تمام نوزادان در سراسر جهان است؟ برای پاسخ به این سوال، آزمایشگاه اسمیت آزمایش مشابهی را با یک همکار در یک دهکده ماهیگیری کوچک و شلوغ در چنای هند انجام داد که در آنجا کمبود برق است و بیشتر زندگی روزمره در خارج از منزل انجام می‌شود. در حالی که تصاویر دوربین‌های سر کودکان 6 ماهه و 12 ماهه بسیار متفاوت از همتایان بلومینگتون به نظر می‌رسید، نوزادان باز هم تصاویر با کنتراست بالا و الگوهای ساده را می‌دیدند؛ دقیقا مانند نوزادان بلومینگتون.
تصاویر بزرگتر، گذشته و آینده
اسمیت و همکارانش نشان داده‌اند که همین توالی تصاویر، آموزش سیستم‌های بصری هوش مصنوعی را بهبود می‌بخشد. در ادامه مطالعه حاضر که در مجموعه مقالات کنفرانس سیستم‌های پردازش اطلاعات عصبی 2023 منتشر شد، آنها به این نتیجه رسیدند که اگر یک سیستم هوش مصنوعی را با دادن تصاویری که مشخصه اوایل دوران نوزادی است، آموزش دهید، این سیستم موفقیت بیشتری در یادگیری شناسایی تصاویر بصری خواهد داشت. اگر تصاویر را به ترتیب رشدی تصادفی به آن بدهید یا به سادگی تصاویری معمولی از زندگی روزمره یک بزرگسال ارائه دهید، توالی رشد دقیق‌تری ایجاد می‌کند که بهترین نتایج را ایجاد می‌کند.
تحقیق آنها راه‌های جدیدی را برای گمانه‌زنی‌های تکاملی باز می‌کند. اسمیت توضیح می‌دهد: یکی از چیزهایی که من همیشه می‌پرسیدم این است که چرا نوزادان انسان رشد حرکتی کندی دارند. آنها حدود سه ماه را صرف گوش دادن و نگاه کردن و شش ماه دیگر را با کمی وضعیت و کنترل سر می‌گذرانند. چرا اینقدر کند هستند؟
او می‌گوید: این تحقیق نشان می‌دهد که در طول زمان تکامل، این سوگیری‌های آهسته، تدریجی و بهینه برای ایجاد یک سیستم بینایی و شنوایی بسیار هوشمند کار می‌کنند.
