Рисунки рассказали, как мыслят дети

В разном возрасте дети по-разному взаимодействуют с окружающей средой, а она, в свою очередь, неодинаково влияет на их развитие. Например, согласно научным данным, просмотр видеоконтента в первые годы жизни негативно сказался на формирующемся словарном запасе, а загрязнение воздуха ухудшило результаты школьников на экзаменах по математике.

Исследователи из Стэнфордского университета (США) проанализировали, как по мере взросления меняются способности детей рисовать и распознавать нарисованные предметы, а также зависят ли эти навыки друг от друга. Выяснилось, эти два навыка развиваются параллельно, а более успешное узнавание объекта не всегда связано с улучшением художественных способностей или наличия у предмета характерных особенностей (например, длинных ушей, по которым легко «вычислить» кролика или зайца). Соответствующую статью опубликовал научный журнал Nature Communications.

В эксперименте участвовали дети от двух до 10 лет. Они в рамках специально разработанной игры нарисовали пальцем на планшете животных и неодушевленные предметы. Для этого в Детском музее открытий в Сан-Хосе установили игровой автомат, который показывал видеоподсказки и давал задания нарисовать тот или иной предмет за 30 секунд. Старших участников также просили прокомментировать, в какой момент какую часть предмета (например, голову или хвост) они рисуют.

На начальных этапах исследования, обнаружив слишком сложные для двухлетних детей рисунки, ученые допустили, что участникам эксперимента помогали родители. Авторы статьи провели опрос и исключили те работы, в создании которых на самом деле участвовали взрослые. В итоге в выборке осталось 37 770 рисунков из 8084 сессий игры. Кроме того, ученые попросили детей определить, что нарисовано на работах других участников эксперимента.

Все полученные данные проанализировали с помощью глубоких сверточных нейронных сетей. Авторы статьи изучали, какая информация об изображаемом объекте содержится в рисунках и как она влияет на распознавание. Старшим детям неизменно удавалось рисовать более узнаваемо, лучше прорабатывать изображение. Однако младшие участники эксперимента могли плохо рисовать (например, из-за недостатка практики), но точно определять, что изображено на работах других детей.

Даже в примитивных картинках ученые увидели сигналы, которые указывают на знания ребенка о предмете. Например, по рисунку могло быть трудно узнать тигра, но в изображении однозначно угадывалось животное. Многим участникам эксперимента удалось передать информацию о реальном размере предметов, которые они рисовали.

Исследователи подтвердили выводы предыдущих работ о том, что навык рисования и способность узнавать объект по картинке развиваются параллельно. Благодаря цифровым методам исследования и большей выборке они сделали более детальные выводы о мышлении детей. Согласно полученным результатам, рисунки с возрастом становились более узнаваемыми, но это объяснялось не просто развитием мелкой моторики, а изменением мышления и восприятия окружающего мира.

По словам ученых, они первыми проанализировали цифровые рисунки с помощью машинных методов. В дальнейшем авторы исследования планируют похожим образом изучать рисунки и распознавание предметов по ним в разных культурных группах, а также не только у детей, но и у взрослых.