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As experiências visuais dos bebês são distintamente caracterizadas por padrões simples e de alto contraste, conforme revelado por pesquisas que utilizam câmeras montadas na cabeça para documentar as informações visuais da vida diária de bebês pequenos. Esta “dieta” visual precoce é crucial para o desenvolvimento da visão humana e tem implicações para resolver deficiências visuais e treinar sistemas visuais de IA.
A pesquisa mostra que os bebês veem principalmente padrões simples e de alto contraste, formando uma base visual essencial para o desenvolvimento posterior e influenciando tanto a visão humana quanto o treinamento de IA.
O que os bebês veem? O que eles olham? As respostas a essas perguntas são muito diferentes para os bebês mais novos e para os bebês mais velhos, crianças e adultos. Caracterizadas por algumas bordas de alto contraste em padrões simples, essas primeiras cenas também contêm os materiais necessários para construir uma base sólida para a visão humana.
Essa é a conclusão de um novo estudo publicado recentemente no Avanços da Ciência pelos pesquisadores da UI Erin Anderson, Rowan Candy, Jason Gold e Linda Smith.
“A suposição inicial para todos que pensam sobre o papel da experiência no desenvolvimento visual sempre foi que, na escala da experiência cotidiana, a informação visual é praticamente a mesma para todos”, explica a pesquisadora principal Linda Smith, professora do Departamento de Ciência. Ciências Psicológicas e do Cérebro. “No entanto, este estudo diz que não, a entrada visual muda com o desenvolvimento. Não é o mesmo para todos. A contribuição da vida diária para bebês muito pequenos parece ser exclusiva dessa idade.”
Para ver o que os bebês veem e olham, o Smith’s Lab colocou câmeras na cabeça dos bebês para usá-los em casa durante as atividades da vida diária. Crédito: Foto cortesia do Departamento de Ciências Psicológicas e do Cérebro da Universidade de Indiana
Estudos anteriores em laboratório e clínica mostraram que os bebês preferem olhar para cenas simples e de alto contraste, com grandes listras pretas e tabuleiros de xadrez. O presente estudo é o primeiro a perguntar até que ponto estas preferências constituem a sua contribuição para a vida quotidiana. “Para ver o que os bebês veem e olham”, diz Anderson, ex-pesquisadora de pós-doutorado no Laboratório de Desenvolvimento Cognitivo de Smith, ela e seus colegas colocaram câmeras na cabeça dos bebês para usá-las em casa durante as atividades da vida diária.
“Você pode comprar ‘cartões de memória flash’ para recém-nascidos que mostram essas imagens simples e de alto contraste”, explica ela. “O que os vídeos da câmera frontal mostram, o que este trabalho mostra, é que os bebês encontram esses tipos de imagens ao seu redor em sua vida diária, apenas olhando para coisas como luzes e cantos do teto.”
Linda Smith é professora ilustre do Departamento de Ciências Psicológicas e do Cérebro da Universidade de Indiana. Crédito: Foto cortesia do Departamento de Ciências Psicológicas e do Cérebro da Universidade de Indiana
“O que descobrimos foi uma ‘dieta’ inicial muito especial para o desenvolvimento visual”, acrescenta Smith. “Tal como acontece com a alimentação, os bebés pequenos não começam com refeições ricas e complexas ou pizza, mas sim com uma alimentação simples e específica para o desenvolvimento.”
Trabalhos anteriores reconheceram a natureza crítica deste período inicial para o desenvolvimento futuro da visão humana. Por exemplo, foi demonstrado que os bebés que nascem com anomalias visuais, como cataratas, ou aqueles que vivem em orfanatos com experiências visuais limitadas, apresentam deficiências visuais ao longo da vida. O presente estudo oferece alguns dados preliminares para abordar essas deficiências. Também tem implicações importantes para a criação de sistemas visuais de IA, que também adquirem habilidades visuais mais fortes quando o treinamento começa com o mesmo conteúdo visual simples e de alto contraste.
“A enorme escala de informações da vida diária”
Para identificar as propriedades da entrada visual em bebés com aproximadamente três a 13 meses de idade, os investigadores colocaram câmaras de vídeo montadas na cabeça de 10 bebés e 10 dos seus cuidadores adultos, recolhendo e analisando 70 horas de documentação visual da vida quotidiana em casa. Surgem diferenças claras entre o conteúdo das imagens dos bebês e dos adultos, com uma maior concentração de padrões simples e bordas de alto contraste nas visualizações dos bebês do que nas dos adultos.
Smith infere que a razão para estas opiniões não é apenas o facto de as crianças virarem a cabeça para olhar para as características do mundo que podem ver, mas também porque os pais ou cuidadores provavelmente as colocarão em locais onde gostam de olhar as coisas. “Você tem que pensar por que eles estão onde estão. Provavelmente existe algum conhecimento natural implícito por parte dos pais para deixar os bebês onde gostam de olhar as coisas. Mamãe não vai te incomodar se você não estiver agitado”, ela observa.
No entanto, será este pequeno grupo de participantes de Bloomington, Indiana, representativo das crianças de forma mais ampla em todo o mundo? Para responder a esta questão, o laboratório de Smith conduziu a mesma experiência com um colaborador numa pequena e populosa aldeia piscatória em Chennai, na Índia, onde a electricidade é mínima e grande parte da vida quotidiana ocorre ao ar livre. E embora as imagens das câmaras frontais das crianças de 6 e 12 meses pareçam muito diferentes das dos seus homólogos de Bloomington, os bebés mais novos partilham uma “dieta” comum de contornos de alto contraste e padrões simples tanto em Chennai como em Bloomington.
Imagens maiores, passado e futuro
Smith e seus colaboradores também mostraram que a mesma sequência de imagens melhora o treinamento dos sistemas visuais de IA. Em uma continuação do estudo atual, publicado no 2023 Neural Information Processing Systems Conference Proceedings, eles descobriram que se você treinar um sistema de IA primeiro alimentando-o com imagens características da primeira infância, ele terá maior sucesso aprendendo a identificar imagens visuais do que se você alimentá-lo com imagens em uma ordem aleatória de desenvolvimento ou simplesmente fornecer imagens típicas da vida diária de um adulto. A sequência de desenvolvimento mais precisa produziu os melhores resultados.
O seu trabalho abre novos caminhos para a especulação evolutiva. Como Smith explica: “Uma das coisas que sempre perguntava quando era estudante de pós-graduação – e talvez estejamos tendo a oportunidade de responder – é por que os bebês humanos têm um desenvolvimento motor tão lento. Eles passam cerca de três meses apenas ouvindo e olhando e outros seis meses com um pouco de postura e controle de cabeça. Por que eles são tão lentos? Os cavalos saem e correm.”
Esta pesquisa sugere que “ao longo do tempo evolutivo, essas tendências lentas, incrementais e otimizadas funcionam para construir um sistema visual e auditivo muito inteligente”, diz ela. “Essa é uma história que poderia ser contada.”
Entretanto, o seu trabalho levanta novas questões sobre o conteúdo visual da primeira infância e o seu papel no desenvolvimento do sistema visual, seja humano ou IA.
Referência: “Um viés de simplicidade extrema na entrada visual para bebês”, por Erin M. Anderson, T. Rowan Candy, Jason M. Gold e Linda B. Smith, 10 de maio de 2024, Avanços da Ciência.
DOI: 10.1126/sciadv.adj8571
O estudo foi financiado pelo Instituto Nacional de Saúde e a Fundação Nacional de Ciência dos EUA.
