Spädbarn använd sofistikerade resonemang för att göra känslan av den fysiska världen


Spädbarn använd sofistikerade resonemang för att göra känslan av den fysiska världen

Forskare har funnit att även innan de kan prata använder barnen sofistikerad resonemang för att ge mening om den fysiska världen kring dem, kombinera abstrakta principer med kunskap från observation och bilda förvånansvärt avancerade förväntningar på hur nya situationer kommer att utvecklas.

Det internationella teamet av forskare utvecklade en datormodell av hur barnen orsakar det som förutspår deras förvåning när objekt inte uppför sig på det sätt de förväntar sig.

En tidning om deras senaste arbete, ledd av Josh Tenenbaum vid Institutionen för Brain and Cognitive Sciences vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) i USA, och Luca Bonatti från Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats vid Universitat Pompeu Fabra i Barcelona, ​​Spanien, kom online denna vecka i tidningen Vetenskap .

Teamet utformade datormodellen för att följa principen om "ren resonemang", det vill säga att förutsäga vad som händer nästa, baserat på vad som redan har observerats. Modellen innehåller emellertid också ett element som skiljer människor från andra organismer: förmågan, styrd av abstrakta begrepp, att bilda rationella förväntningar om nya situationer som aldrig tidigare uppstått.

Därefter testade de modellen genom att jämföra den med spädbarns svar och fann resultaten var väldigt nära, vilket ledde till att de drog slutsatsen att barnen skulle förnuft på ett liknande sätt.

Tenenbaum, docent i kognitiv vetenskap och beräkning vid MIT, berättade för pressen att:

"Verklig intelligens handlar om att hitta dig själv i situationer som du aldrig har varit i förut men som har några abstrakta principer gemensamt med din erfarenhet och använder den abstrakta kunskapen för att vara produktiv i den nya situationen."

Han och hans kollegor försöker "omvända ingenjörer" hur spädbarn observerar och tänker på omvärlden genom att studera dem i nyckelfaser i sina första två år, inklusive vid 3, 6 och 12 månader (projektet har blivit Känt som "3-6-12-projektet" och ingår i en större del av MIT-forskning med hjälp av datorer för att simulera mänsklig intelligens).

Från tidigare arbeten av Elizabeth Spelke, professor i psykologi vid Harvard University, visste de att mätning av hur långa barn ser på något är ett bra sätt att mäta deras överraskningsnivå. Ju mer oväntat händelsen är, desto längre tittar de på.

Spelke pionerade också mycket av det arbete som visade att barn har ett grepp om abstrakta begrepp om fysiska föremål och hur de beter sig. Begrepp i nivå med fysiska föremål kan inte bara visas och försvinna, och de måste flytta för att vara på ett ställe åt gången och sedan en annan plats senare.

Tenenbaum och kollegor programmerade dessa abstrakta principer i en beräkningsmodell som kallas "Bayesian ideal observatör" och sprang sedan många simuleringar av hur föremål kan uppträda i givna situationer. Därigenom ger modellen prediktiv förmåga baserad på abstrakta regler och observationsupplevelse.

Med hjälp av modellen gjorde de sedan en uppsättning förutsägelser om hur långa barn skulle fortsätta titta på speciella animationer av objekt som var mer eller mindre förenliga med sina förväntningar baserat på förvärvad kunskap.

I ett försök observerade 12 månader gamla barn en animering av fyra objekt, tre blåa och en röd en, studsade i en behållare med en uppenbar synlig öppning.

Efter att ha låt dem titta på föremålen studsar om ett tag, omfattade forskarna scenen och medan den var täckt skulle ett av föremåla lämna behållaren genom öppningen.

Om scenen bara var täckt under knappt en halv sekund visade barnen överraskning om det var ett av föremålen längst bort från behållaren som hade lämnat scenen.

Om scenen var täckt längre (säg 2 sekunder) blev de mindre förvånade om den längsta var saknad när de såg scenen igen, och de blev bara förvånade om det var den röda som saknades (det sällsynta objektet).

Och mellan dessa två ytterligheter var både avståndet från utgången och antalet föremål av betydelse.

Experimentet gav forskarna flera variabler att spela med: de kan variera antalet objekt, deras rumsliga positioner (avstånd från utgången) och tidsfaktorn (till exempel hur länge täcker scenen för).

När de körde datormodellen kunde den noggrant förutse hur länge barnen skulle titta på samma händelse, över ett dussin olika scenarier med olika kombinationer av variablerna.

De drog slutsatsen att

"Spädbarns tittartider överensstämmer med en Bayesian idealisk observatör som utgör abstrakta principer för objektrörelse."

"Modellen förklarar spädbarns statistiska förväntningar och klassiska kvalitativa fynd om objektkognition hos yngre barn, som inte ursprungligen betraktades som probabilistiska inferenser", tillade de.

Med andra ord tyder studien på att barnen förnuftar genom att spela möjliga scenarier i sina tankar och sedan, med hjälp av några abstrakta principer, utarbeta vilken som är mest sannolikt.

Tenenbaum sa att även om detta ännu inte betyder att de har en "enhetlig teori" av kognition börjar de matematiskt beskriva några kärnaspekter av kognition som bara hade beskrivits intuitivt fram till nu.

Spelke sa att resultaten kan förklara varför mänskligt tänkande utvecklas så snabbt och är så flexibelt. Hon sa hittills ingen teori har lyckats förklara båda dessa funktioner: Kärnkännesystem tenderar att vara begränsade och oflexibla, och system som är utformade för att lära sig något tenderar att göra så mycket långsamt.

"Forskningen som beskrivs i den här artikeln är den första som jag tror att föreslå hur männens spädbarns lärande kan vara både snabbt och flexibelt, säger Spelke.

Tenenbaum och kollegor vill nu lägga till andra principer i modellen.

"Vi tycker att spädbarn är mycket smartare, i en mening än den här modellen är", förklarade han och sa att de vill integrera andra fysiska principer, som tyngd och friktion.

Ett annat område de vill utforska är hur barnen känner sig för mänskligt beteende. Att skapa modeller på detta område kan hjälpa oss att bättre förstå störningar som autism, säger Tenenbaum.

"Ren Reasoning in 12-Month-Old Spädbarn som Probabilistic Inference."

Erno Téglás, Edward Vul, Vittorio Girotto, Michel Gonzalez, Joshua B. Tenenbaum och Luca L. Bonatti

Vetenskap 27 maj 2011: 1054-1059.

DOI: 10,1126 / science.1196404

Ytterligare källa: MIT News.

Life Extension (Video Medicinsk Och Professionell 2024).

Avsnitt Frågor På Medicin: Psykiatri