Ilmuwan Menemukan Struktur Unik Penglihatan Manusia

Penelitian menunjukkan bahwa bayi pada dasarnya melihat pola sederhana dan kontras tinggi, yang membentuk landasan visual penting untuk perkembangan selanjutnya dan memengaruhi penglihatan manusia serta pelatihan AI.

Apa yang dilihat bayi? Apa yang mereka lihat? Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini sangat berbeda pada bayi termuda dibandingkan pada bayi yang lebih tua, anak-anak, dan orang dewasa. Ditandai dengan beberapa tepi kontras tinggi dalam pola sederhana, pemandangan awal ini juga mengandung unsur-unsur yang sangat dibutuhkan untuk membangun fondasi yang kuat bagi penglihatan manusia.

Ini adalah temuan dari studi baru yang baru-baru ini diterbitkan di Kemajuan dalam Sains oleh peneliti IU Erin Anderson, Rowan Candy, Jason Gold, dan Linda Smith.

“Asumsi awal bagi siapa pun yang memikirkan peran pengalaman dalam perkembangan visual adalah bahwa dalam skala pengalaman sehari-hari, masukan visual hampir sama untuk semua orang,” jelas pemimpin peneliti Linda Smith, seorang profesor di Departemen Ilmu Pengetahuan Alam. Psikologi dan Ilmu Otak. “Namun penelitian ini mengatakan, tidak, masukan visual berubah seiring perkembangan. Itu tidak sama untuk semua orang. Masukan kehidupan sehari-hari untuk bayi yang masih sangat muda tampaknya unik untuk usia tersebut.”

Penelitian sebelumnya di laboratorium dan klinik menunjukkan bahwa bayi lebih suka melihat pemandangan sederhana dengan kontras tinggi berupa garis hitam besar dan papan kotak-kotak. Penelitian ini merupakan penelitian pertama yang mempertanyakan sejauh mana preferensi tersebut mempengaruhi kehidupan mereka sehari-hari. “Untuk melihat apa yang dilihat dan dilihat oleh bayi kecil,” kata Anderson, mantan peneliti postdoctoral di Smith's Cognitive Development Lab, dia dan rekannya memasang kamera kepala pada bayi untuk dipakai di rumah selama aktivitas sehari-hari.

“Anda dapat membeli 'kartu flash bayi' untuk bayi baru lahir yang menampilkan gambar sederhana dan kontras tinggi,” jelasnya. “Apa yang ditunjukkan oleh video kamera kepala, dan apa yang ditunjukkan oleh karya ini, adalah bahwa bayi kecil menemukan gambar seperti ini di sekitar mereka dalam kehidupan sehari-hari, hanya dengan melihat hal-hal seperti lampu dan sudut langit-langit. ”

Linda Smith adalah Profesor Terhormat di Departemen Ilmu Psikologi dan Otak di Universitas Indiana. Kredit: Foto milik Departemen Ilmu Psikologi dan Otak Universitas Indiana

“Apa yang kami temukan adalah 'diet' awal yang sangat khusus untuk perkembangan visual,” tambah Smith. “Seperti halnya makanan, bayi tidak memulai dengan makanan atau pizza yang kaya rasa dan kompleks, melainkan dengan makanan sederhana yang khusus untuk perkembangan mereka.”

Penelitian sebelumnya telah mengakui pentingnya periode awal ini bagi perkembangan penglihatan manusia di masa depan. Misalnya, bayi yang lahir dengan cacat penglihatan seperti katarak atau mereka yang berada di panti asuhan dengan pengalaman penglihatan terbatas terbukti mengalami kekurangan penglihatan seumur hidup. Studi saat ini menawarkan beberapa data awal untuk mengatasi kekurangan ini. Hal ini juga mempunyai implikasi penting dalam penciptaan sistem AI visual, yang juga memperoleh keterampilan visual yang lebih kuat ketika pelatihan dimulai dengan konten visual yang sederhana dan kontras tinggi.

“Masukan ke dalam kehidupan sehari-hari dalam skala besar”

Untuk mengidentifikasi sifat masukan visual pada bayi berusia sekitar tiga hingga 13 bulan, para peneliti memasang kamera video yang dipasang di kepala pada 10 bayi dan 10 orang dewasa yang merawat mereka, mengumpulkan dan menganalisis 70 jam dokumentasi visual kehidupan sehari-hari di rumah. . Perbedaan jelas muncul antara konten gambar bayi dan dewasa dengan konsentrasi pola sederhana dan tepi kontras tinggi yang lebih tinggi pada tampilan bayi dibandingkan pada tampilan dewasa.

Smith menyimpulkan bahwa alasan tatapan ini bukan hanya karena bayi akan menoleh untuk melihat fitur-fitur dunia yang dapat mereka lihat, namun karena orang tua atau pengasuh cenderung menempatkan mereka di tempat yang mereka sukai untuk melihat sesuatu. “Anda harus memikirkan mengapa mereka berada di tempat mereka berada. Mungkin ada pengetahuan alami yang tersirat di pihak orang tua untuk meninggalkan bayinya di tempat yang mereka sukai. Ibu tidak akan mengganggumu kalau kamu tidak rewel,” ujarnya.

Namun apakah kelompok kecil peserta dari Bloomington, Indiana ini mewakili bayi secara lebih luas di seluruh dunia? Untuk menjawab pertanyaan ini, laboratorium Smith melakukan percobaan serupa dengan seorang kolaborator di sebuah desa nelayan kecil yang ramai di Chennai, India di mana listrik sangat minim dan sebagian besar kehidupan sehari-hari dilakukan di luar ruangan. Meskipun gambar kamera kepala anak usia 6 bulan dan 12 bulan terlihat sangat berbeda dengan bayi di Bloomington, bayi termuda memiliki “diet” yang sama yaitu garis tepi yang sangat kontras dan pola sederhana di Chennai dan Bloomington.

Gambaran yang lebih besar, masa lalu dan masa depan

Smith dan kolaboratornya juga menunjukkan bahwa rangkaian gambar serupa meningkatkan pelatihan sistem visual AI. Sebagai tindak lanjut dari penelitian terbaru, yang diterbitkan dalam Proceedings of the Neural Information Processing Systems Conference tahun 2023, mereka menemukan bahwa jika Anda melatih sistem AI dengan terlebih dahulu memberinya gambar-gambar yang merupakan karakteristik dari masa bayi awal, sistem tersebut akan memiliki keberhasilan yang lebih besar dalam hal ini. cara belajar mengidentifikasi gambar visual dibandingkan jika Anda memberinya gambar dalam urutan perkembangan acak atau sekadar memberikan gambar khas kehidupan sehari-hari orang dewasa. Urutan perkembangan yang lebih tepat memberikan hasil terbaik.

Pekerjaan mereka membuka jalan baru bagi spekulasi evolusi. Seperti yang dijelaskan Smith, “Salah satu hal yang selalu saya tanyakan ketika saya masih menjadi mahasiswa pascasarjana – dan mungkin kita akan mendapat kesempatan untuk menjawabnya – adalah mengapa bayi manusia memiliki perkembangan motorik yang sangat lambat. Mereka menghabiskan waktu sekitar tiga bulan hanya untuk mendengarkan dan melihat, dan enam bulan lagi dengan sedikit postur dan kontrol kepala. Mengapa mereka sangat lambat? Kuda keluar dan berlomba.”

Penelitian menunjukkan bahwa “seiring waktu, bias yang lambat, bertahap, dan optimal ini bekerja untuk membangun sistem visual dan pendengaran yang sangat cerdas,” katanya. “Ini adalah kisah yang bisa diceritakan.”

Sementara itu, karya mereka menimbulkan pertanyaan baru tentang konten visual pada masa bayi awal dan perannya dalam pengembangan sistem visual, baik manusia maupun AI.

Referensi: “Bias kesederhanaan dalam masukan visual untuk bayi kecil” oleh Erin M. Anderson, T. Rowan Candy, Jason M. Gold dan Linda B. Smith, 10 Mei 2024, Kemajuan dalam Sains.
DOI: 10.1126/sciadv.adj8571

Penelitian ini didanai oleh Institut Kesehatan Nasional dan Yayasan Sains Nasional AS.