咱们在幼年时究竟是怎么学习的，关于该问题的研讨，不只能让咱们了解智力发育的机制，还能启示机器学习...
咱们在幼年时究竟是怎么学习的，关于该问题的研讨，不只能让咱们了解智力发育的机制，还能启示机器学习的练习算法规划。
在24年2月宣布的一项Science研讨中[1]，研讨人员经过婴儿带着的摄像头录制的长达61小时视频，调查孩提是怎么将语言和调查的物体联系起来的，并构建了描绘学习进程的比照学习模型。与之相似的，23年的NIPS论文[2]发现，婴儿能够经由自监督的形式，自发从视觉输入中涌现出笼统表征。但是接下来的问题是，婴儿是怎么一步步做到这一点的？这正是本文要介绍的新研讨所答复的问题。
2024年5月10号的Science Advance论文[3]采用了相似的实验规划，即在婴儿头上装置的摄像机，直接调查和剖析他们日常环境中的视觉影响。研讨经过比较婴儿调查的图画与成人的感知，发现婴儿在日常环境中阅历了共同的视觉体会，这种体会由简略、高比照度的图画及其边际组成。婴儿天然生成被日常环境中的高比照度图画所招引，这些图画对他们大脑中视觉模块的发育至关重要。
▷图1：实验规划，婴儿在视觉发育前期，倾向于调查b图中那样由几个高比照度的边际组成的图画。来历：参考文献3
认知科学传统的假设是视觉输入对每个人根本相同，不管其发育阶段怎么。但是，新研讨依据10名3-13周婴儿（5名男性）以及对照组（10名31-70岁成年人）头戴相机记载的数据，发现视觉输入跟着发育而改变。它对每个人来说都不是相同的。十分年幼婴儿的日常日子输入似乎是那个年纪特有的。他们更喜爱凝视简略、高比照度的场景（图2），如广大的黑色条纹和棋盘格。
依照简略与否，比照度激烈与否，研讨者划分了4个象限。他们发现婴儿最喜爱的是具有简略鸿沟，又明暗比照激烈的图画（图3）。这下你理解了婴孩滚动他们的小脑袋在找什么了吧。
▷图3：不同特征组合的图画，婴儿和成年人调查份额的占比。来历：参考文献3
考虑到处理视觉皮层的V1区的功用是提取部分边际，供应后续的皮层以够建有含义目标和场景。婴儿的视觉偏好，是否能用于辅导视觉模型的练习？2023年的一项NIPS论文[4]发现，比较让视觉辨认模型运用用成年人调查到的随机图画进行练习，若运用相似婴儿发育前期调查到的图画进行练习，AI体系在学习后辨认视觉图画方面的体现更超卓。这项研讨相同是使用婴儿的头戴相机拍下的图画，仅仅那时候研讨者还不清楚婴儿的视觉偏好。而新研讨则暗示，对简略性和高比照度数据的偏好，或许有利于在视觉发育的前期对视觉皮层V1区的练习。而用于AI辨认的卷积神经网络架构则是仿照人类视觉皮层规划的，因而展示出了相似的特征。
考虑到该研讨的被试，是美国印第安纳伯明翰大学教职员工的子女，他们所在的是一个人工结构的非自然环境。因而该文的定论是否只适用于生善于人工环境中的婴儿，而不具有跨文化的普适性？对此的辩驳来历于23年的研讨[5]，该研讨比照了印度西奈一个小型拥堵的渔村里婴儿的头戴摄像头观测数据。西奈电力有限，大部分日常日子都在野外进行。成果显现，西奈婴儿观测到的数据与西方的数据并没有计算学上的差异，两地的小孩都偏心简略，高比照度的图画。
依据这项研讨，咱们咱们能够依据婴儿视觉的调查形式，去及早辨认出如白内障、斜视、屈光不正和上睑下垂等发育前期就会呈现的疾病，并及早干涉。这些疾病会经过搅扰视觉皮层的输入来损坏人类视觉发育，导致视力反常。未来能够终究靠让婴儿佩带摄像头，经过算法检测婴儿是否没有体现出对简略且高比照度图画的偏好，从而以低成本对相关疾病进行辨别。
像马，羊这样的哺乳动物，一出生就能跑。但是，人类婴儿需求大约三个月时刻才干听和看，之后还需六个月才干略微操控姿态和头部。为什么人类需求这么长的时刻来让神经体系发育老练？该研讨供给了一个或许的解说，即视觉体系会先练习用于辨认边际的V1区域，之后在练习发生更笼统表征的V2-V6，而这样缓慢的、逐渐的优化方法有助于构建一个愈加智能，更为灵敏的视觉体系。
依照上述推论，能够让大猩猩等灵长类动物的幼崽在其视觉发育的关键时期带上摄像头，去调查其是否会具有相似人类婴儿的视觉偏好。尽管现在没有找到这样的研讨，但考虑到2020年一篇对包含体型最小的灵长类动物鼠狐猴等多种灵长类视觉体系的研讨[6]，研讨者发现从最大的到最小的灵长类动物，视觉处理单元在大脑中的摆放方法完全相同的，遵从着相同的数学规矩。
因而有理由揣度，有或许是在大猩猩等灵长类中观测相似的规则。而对比如马，羊这种生下来就能运动的生物，则或许没办法在其幼崽中调查到对简略和高比照度的偏好性，关于像猫狗这样相同需求一段发育时期（从睁眼到正常行走，捕猎）却又不是灵长类的动物，则难以估测。
相似的跨物种比较研讨，将提醒不同的生物其视觉体系怎么在慢发育带来的更高智能与先天具有才能带来进化优势间进行权衡，而这相同是机器智能需求应对的中心论题，不只局限于视觉体系，还触及先天vs后天的一般性谈论。
天桥脑科学研讨院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute, TCCl）是由陈天桥、雒芊芊配偶出资10亿美元创立的全球最大私家脑科学研讨机构之一，总部设在美国。
TCCI与华山医院、上海市精力卫生中心设立了使用神经技能前沿实验室、AI与精力健康前沿实验室；与加州理工学院协作成立了TCCI加州理工神经科学研讨院。
TCCI建成了支撑脑科学研讨的生态体系，项目遍及欧美、亚洲和大洋洲，包含学术会议和沟通、夏校训练、AI加快开展大奖、科研型临床医师奖赏方案、特别病例社区、中文媒体诘问等。
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