Машинное обучение помогло определить возраст ребенка по движению глаз
Американские ученые научили сверточную нейросеть определять возраст ребенка (1,5 или 2,5 года) по анализу движений глаз, когда он смотрит на картинку. В статье, опубликованной в Scientific Reports, также говорится, что использованный метод помог ученым выяснить, на какие именно детали обращают внимание дети.
Долгое время считалось, что распределение внимания при просмотре сцен действительности и визуальном поиске напрямую зависит от его выделенности — то есть того, насколько хорошо объект можно выделить на общем фоне. Недавние работы, однако, показывают, что зрительное внимание в первую очередь распределяется в сторону тех объектов, которые выделяются семантически, то есть имеют смысл. На деле же распределение внимания зависит и от тех, и от других факторов: внешние признаки (выделенность) способствуют распределению восходящего (bottom-up) внимания, а наличие у картинки смысла для наблюдателя — распределению внимания нисходящего (top-down).
Выделить вовлеченность тех или иных признаков в визуальный поиск можно при помощи экспериментов с использованием айтрекера и четко установленного задания: например, в классических экспериментах по распределению визуального внимания часто используется детская книжка-головоломка «Где Уолли?». Сделать этого, однако, очень сложно, когда в экспериментах участвуют маленькие дети, поэтому подобные исследования достаточно редки. В новой работе ученые под руководством Кирстен Далримпл (Kirsten Dalrymple) из Университета Миннесоты решили объединить эмпирические данные о внимании маленьких детей с машинным обучением и на основе этого выделить ряд факторов, регулирующих внимание при визуальном поиске.
В их эксперименте приняли участие 19 полуторагодовалых детей и 22 ребенка в возрасте 2,5 года. Каждому из них в течение трех секунд показывали изображения различных сцен (например, рабочего стола или веранды), а движения глаз регистрировали с помощью носимого айтрекера. Для каждой возрастной группы и каждого изображения ученые составили тепловые карты фиксаций — то есть выделили те места, которые (относительно того, как долго на них смотрели) привлекали внимание участников больше всего.
Далее отобранные области интереса для каждой возрастной группы проанализировали с помощью классификатора, основанного на методе опорных векторов. Всего ученые выделили пять значимых категорий, под которые попадали свойства объектов, на которых фиксировались участники: пиксельные признаки (например, цвет), базовые (например, размер) и семантические (например, игрушки или люди) признаки объектов, а также распределение внимания в центр и на фон изображения. На этих признаках обучили сверточную нейросеть: ее главной целью было определить по примеру распределения внимания на изображении возраст ребенка, который на него смотрит.
Нейросеть смогла правильно определить возраст ребенка по тому, как он смотрит на изображение, в 83 процентах случаев. Среди важных семантических аспектов изображения ученые выделили лицо для детей в возрасте 1,5 года и объекты, к которым прикасаются, — для детей, которым было 2,5 года.
Ученые, таким образом, показали, что машинное обучение вкупе с данными, полученными с айтрекера, — удобный и достоверный инструмент, который позволяет выделять и анализировать аспекты изображений при распределении внимания.
В поведенческих экспериментах принимают участие и дети помладше: например, здесь вы можете прочитать об эксперименте, с помощью которого ученые выяснили, что выделять слова в речи могут и трехлетние дети.
Елизавета Ивтушок
И не повысили чувство безопасности
Патрулирование опасных районов в городе Кали (Колумбия) военной полицией не только не снизило уровень преступности в них, но и не повысило чувство безопасности у местных жителей. Кроме того, как сообщается в статье журнала Nature Human Behaviour, после ухода военных уровень преступности даже увеличился. Правительства стран с низким и средним уровнем дохода часто полагаются на вооруженные силы для усиления защитной функции полиции. Такой подход «железного кулака» особенно распространен в Латинской Америке — регионе с самыми высокими показателями государственного насилия. Существующая концепция того, что патрулирование полицией должно отпугивать преступников, в латиноамериканских странах часто не работает из-за того, что полиция плохо обучена и оснащена, коррумпирована и сама может быть причастна к организованной преступности. В связи с этим лучше обученная армия с большей подотчетностью выглядит как рабочий способ снизить преступность, к тому же военные пользуются большим уважением у населения, нежели полиция. Однако существует мнение, что присутствие военных в опасных районах может, наоборот, повышать преступность, поскольку организованные преступные группы могут жестко реагировать на них. Кроме того, противники «железного кулака» сетуют на то, что военные не обучены методам работы с мирным населением, из-за чего велик риск нарушения прав человека. Роберт Блэр (Robert Blair) из Брауновского университета и Майкл Вайнтрауб (Michael Weintraub) из Андского университета исследовали, как изменился уровень убийств в Кали — третьем по величине городе Колумбии. В 2018 году (за год до начала исследования) показатель убийств составлял 46,7 на 100 тысяч жителей. Это вдвое выше, чем в Медельине — втором городе государства, — и втрое больше, чем в столице Боготе. В ответ на это правительство страны организовало ночное военное патрулирование (Plan Fortaleza) в двух коммунах с самыми высокими показателями убийств в городе. Ученые оценивали динамику изменения уровня убийств в разных районах города после этого решения и сравнивали эффективность военного патрулирования с обычным полицейским патрулированием. Для этого они запрашивали данные у мэрии города, военного начальства и общественных организаций. Всего в выборку попало 1255 кварталов, из которых 214 патрулировала военная полиция, 765 располагались рядом с ними, а 275 патрулировала обычная полиция. Анализ не показал достоверных доказательств того, что план Форталеза снизил распространенность убийств (р = 0,934). Также ученые не нашли свидетельств того, что военные патрули снизили преступность в смежных кварталах (р = 0,212). После ухода военных преступность только увеличилась (р = 0,029). В среднем увеличение составило 69 процентов по сравнению с контрольными кварталами, то есть в кварталах военного патруля стало на 24 преступления больше. Согласно плану Форталеза все патрулирования проводились по вечерам и ночью в будние дни. Нет достоверных свидетельств снижения преступности в исследуемых и смежных с ними кварталах в эти часы и дни. Ученые дополнительно опросили 10000 человек — жителей исследуемых кварталов — о том, становились ли они или члены их семьи жертвами любого из десяти преступлений: вандализма, вооруженного ограбления, кражи со взломом, угона автомобиля, убийства, покушения на убийство, деятельности банд, домашнего насилия или вымогательства. Ученые не обнаружили доказательств того, что военные патрули снизили уровень этих преступлений ни вовремя, ни после своей работы. Кроме того, людей спрашивали о том, чувствуют ли они себя в безопасности, разговаривая по смартфону или прогуливаясь по кварталам днем и ночью, и насколько они обеспокоены тем, что могут стать жертвами насильственных или ненасильственных преступлений в ближайшие две недели. Респондентов также спросили о мерах предосторожности, которые они принимали из-за страха перед преступлениями в предыдущем месяце, включая отказ от общественного транспорта, пребывание дома по ночам, смену школы или работы, а также запрет детям играть на улицах или посещать школу. Владельцев бизнеса также спросили, закрывали ли они свои предприятия, меняли ли график работы или нанимали частных охранников из-за страха перед преступлением. Ученые не нашли доказательств того, что военное патрулирование повышало чувство безопасности у населения, хотя владельцы бизнеса чувствовали себя немного безопаснее. Однако исследователи зафиксировали снижение числа свидетельских сообщений о насилии со стороны представителей власти: практически не наблюдалось случаев нарушения прав человека со стороны военных. В то же время в контрольных кварталах люди сообщали о большем числе злоупотребления полномочиями и оскорблений со стороны полиции. Ученые приходят к выводу, что военная полиция в Кали была в лучшем случае неэффективной, а в худшем — контрпродуктивной. Они не находят доказательств того, что план Форталеза снизил преступность как по административным данным, так и по данным опроса, а даже, наоборот, повысил ее после своего окончания. Кроме того, военная полиция не улучшила восприятие безопасности, за исключением, возможно, владельцев бизнеса. В связи с этими выводами авторы призывают признать концепцию «железного кулака» неэффективной и не заслуживающей затрачиваемых на нее ресурсов. Исследователи считают, что необходимо разработать иные тактики и стратегии работы в городах и районах с высоким уровнем преступности. О том, как статистические модели помогают полицейским предсказывать преступления, можно прочитать в нашем материале «Она предсказала убийство».