Рисунки, созданные детьми, предоставляют важные сведения об их знаниях и способах мышления. Исследователи из Стэнфордского университета в США провели анализ особенностей развития детей в возрасте от двух до десяти лет.
Влияние окружающей среды на развитие ребенка меняется с возрастом, и дети по-разному взаимодействуют с ней в разные периоды жизни. Так, научные исследования показывают, что просмотр видеоконтента в раннем возрасте негативно сказался на формирующемся словарном запасе , а загрязнение воздуха ухудшило результаты школьников на экзаменах по математике.
Ученые из Стэнфордского университета в США провели исследование, чтобы определить, как меняются навыки рисования и распознавания изображений у детей с возрастом, и связаны ли они между собой. Результаты показали, что оба навыка развиваются одновременно, и способность узнавать предмет не всегда коррелирует с улучшением умений рисовать или наличием у него узнаваемых черт (например, длинных ушей, которые позволяют легко определить кролика или зайца). О результатах исследования было опубликовано в научной статье опубликовал научный журнал Nature Communications.
В эксперименте приняли участие дети в возрасте от двух до десяти лет. В рамках специально созданной игры они пальцем на планшете изображали животных и неодушевленные предметы. Для проведения исследования в Детском музее открытий в Сан-Хосе был установлен игровой автомат, демонстрировавший видеоподсказки и предлагавший задания на создание изображения определенного предмета за 30 секунд. От более старших участников также запрашивали комментарии о том, какую часть предмета (например, голову или хвост) они рисуют в данный момент.
На первых этапах исследования, столкнувшись с рисунками, представлявшимися излишне сложными для двухлетних детей, ученые предположили, что родители могли оказать им помощь. Чтобы прояснить ситуацию, авторы статьи провели анкетирование и отсеяли те работы, которые были созданы при участии взрослых. В результате в выборку вошли 37 770 рисунков, полученных в ходе 8084 игровых сессий. Также ученые попросили детей идентифицировать изображения на работах других участников эксперимента.
Для анализа всех полученных данных использовали глубокие сверточные нейронные сети. В статье авторы исследовали, какие сведения об объекте, изображенном на рисунке, содержатся в нем и как они влияют на процесс распознавания. Более старшие дети стабильно демонстрировали способность создавать более узнаваемые и детализированные рисунки. Однако младшие участники эксперимента, даже при не всегда удачных попытках изображения (возможно, из-за отсутствия достаточного опыта), с высокой точностью определяли, что изображено на работах других детей.
Ученые смогли выявить признаки понимания ребенком окружающих предметов даже в самых простых рисунках. Так, даже если на изображении трудно было распознать тигра, в нем все же угадывался контур животного. Некоторым участникам эксперимента удалось отобразить на рисунке реальные пропорции объектов.
Ученые получили подтверждение выводов, сделанных ранее, о том, что развитие навыка рисования и умение распознавать объект по изображению происходят одновременно. Использование цифровых методов исследования и увеличение выборки позволили им сделать более точные заключения о детском мышлении. Полученные данные свидетельствуют о том, что с возрастом рисунки становятся более понятными, однако это обусловлено не только совершенствованием мелкой моторики, но и трансформацией мышления и восприятия окружающей действительности.
Ученые утверждают, что впервые применили машинное обучение для анализа цифровых изображений. В дальнейшем авторы исследования намереваются использовать аналогичный подход для изучения рисунков и распознавания объектов в различных культурах, охватывая как детей, так и взрослых.