婴儿可以对物理世界应该如何表现进行复杂的分析:研究

在过去的二十年中，科学家们表明，婴儿只有几个月大的人掌握了物质世界的基本规则。他们了解对象不能眨眼，并且对象无法从一个地方“传送”到另一个地方。

现在，由麻省理工学院的乔希·托纳姆联合主导的研究人员国际团队已经发现婴儿可以使用该知识来形成对新颖情况如何展开的令人惊讶的复杂期望。

此外，科学家们开发了一个婴儿认知的计算模型，可以准确地预测婴儿对违反他们对物理世界概念的事件的惊讶程度。

该模型模拟了一种被称为纯推理的智能，在已知物体行为的情况下计算特定事件发生的概率。该模型的预测和婴儿对这些事件的实际反应之间的密切关联表明，婴儿以类似的方式推理，Tenenbaum副教授说认知科学和麻烦的计算。

“真正的智慧是关于在以前从未进入过的情况下找到自己，但这有一些抽象的原则与您的经验共同，并在新形势下使用这种抽象知识，”他说。

这项研究显示在5月27日问题中科学，是通过在3-，6-和12个月（通过前两年的其他两年的其他关键阶段）来映射到他们的婴儿来“逆向工程师”婴儿认知的第一步了解身体和社会世界。“3-6-12”项目是麻省理工学院的更大智力倡议的一部分，今年推出了理解情报性质并在机器中复制它的目标。

巴塞罗那庞培法布拉大学(Universitat Pompeu Fabra)的特南鲍姆(Tenenbaum)和卢卡·博纳蒂(Luca Bonatti)是《科学》杂志这篇论文的共同高级作者;共同的主要作者是匈牙利中欧大学的Erno Teglas和Edward Vul。Edward Vul曾是麻省理工学院的学生，与Tenenbaum一起工作，现在在圣地亚哥的加利福尼亚大学工作。

哈佛大学心理学教授Elizabeth Spelke作出了大部分开创性的工作，表明婴儿了解物理世界的抽象原则。Spelke还表明，婴儿的惊喜水平可以通过他们看一些东西来衡量：事件越突出，他们观察的时间越长。

Tenenbaum和Pul开发了一种计算模型，称为“理想观察模型”，以预测婴儿将如何看待与其对象行为的知识或多或少一致的动画情景。该模型从抽象的原则开始，对象如何表现一般（Spelke所显示婴儿的相同原则），然后运行多个模拟对象在给定情况下的行为。

在一个例子中，12个月大的人被出现四个物体 - 三个蓝色，一个红色 - 在容器周围弹跳。经过一段时间后，将覆盖场景，在此期间，其中一个物体会通过开口退出容器。

如果场景非常短暂地被封锁（0.04秒），如果距离出口最远的物体离开容器，婴儿会感到惊讶。如果场景较长（2秒），距离出口的距离变得不那么重要，只有罕见（红色）才感到惊讶对象先退出。在中间时间，到出口的距离和物体的数量都很重要。

的计算模型准确预测婴儿在十几个不同场景下看出相同的退出事件，不同数量的物体，空间位置和时间延迟。这一标志着婴儿认知第一次以这种定量精度建模，并提出了婴儿通过精神上模拟可能的情况并基于一些物理原则来计算哪些结果。

“关于认知如何运作，我们还没有一个统一的理论，但我们已经开始在描述认知的核心方面取得进展，这些核心方面以前只是直观地描述。现在我们用数学来描述它们。

除了对年幼的婴儿进行类似的研究之外，Tenenbaum计划通过添加婴儿似乎理解的其他物理原理来进一步完善他的模型，比如重力或摩擦。“从某种意义上说，我们认为婴儿比这个模型聪明得多，”他说。“我们现在需要做更多的实验，建立更广泛的现有文献模型，以测试他们到底知道什么。”

他还为婴儿的“直观心理学”或对别人行为的理解制定了类似的模型。这种正常婴儿认知的模型可以帮助研究人员弄清楚自闭症等障碍中出现问题。“我们必须更准确地了解正常情况，以了解它是如何破坏的，”Tenenbaum说。

另一个研究方向是婴儿理解世界如何运转的能力的起源。一篇论文中发表在科学3月，Tenenbaum和若干同事概述了一种可能的机制，也基于概率推断，用于从非常早期的感官输入中学习抽象原理。“这是非常开心的，但我们理解大致的数学机器可以解释如何从相当微小的体验中令人惊讶地学习这种知识，”他说。

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