Kategoryzacja jest podstawowym budulcem ludzkiego poznania: zdolności kategoryzacji niemowląt pojawiają się we wczesnym okresie niemowlęctwa i stają się coraz bardziej wyrafinowane wraz z wiekiem. ¹^,²^,³ Badania wykazały również potężną rolę języka w kategoryzacji niemowląt: od 3 miesiąca życia niemowlęta uczą się kategorii skuteczniej, gdy wzorce kategorii są sparowane z językiem. ⁴^,⁵^,⁶ Co więcej, pod koniec pierwszego roku życia niemowlęta są już przyzwyczajone do roli etykiet rzeczowników liczących w kategoryzacji. Łączenie przykładów kategorii ze spójną frazą etykietującą ("To jest vep!") ułatwia niemowlętom uczenie się kategorii w stosunku do zapewnienia odrębnej etykiety dla każdego przykładu ("To jest vep", "To jest dax" itp.) lub frazy nieetykietującej ("Spójrz na to."). ⁷^,⁸^,⁹

Jednak w codziennych doświadczeniach niemowląt, zdecydowana większość przedmiotów, które napotykają, prawdopodobnie pozostanie nieopisana. Żaden opiekun nie jest w stanie oznaczyć każdego przedmiotu, który widzi niemowlę, a tym bardziej podać etykiety, które odnoszą się do każdego przedmiotu (np. "malamut", "pies", "zwierzę domowe", "zwierzę"). Prowadzi to do paradoksu: jak możemy pogodzić siłę etykiet w kategoryzacji niemowląt z ich względnym niedoborem w codziennym życiu niemowląt?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, opracowaliśmy protokół do oceny, w jaki sposób niemowlęta uczą się kategorii w różnych środowiskach uczenia się, w tym gdy otrzymują mieszankę oznaczonych i nieoznakowanych wzorców. W szczególności sugerujemy, że otrzymanie nawet kilku oznaczonych wzorców na początku nauki może ułatwić kategoryzację - poprzez zwiększenie zdolności niemowląt do uczenia się z kolejnych, nieoznaczonych wzorców. Ta strategia polegająca na używaniu niewielkiej liczby oznaczonych przykładów jako podstawy do uczenia się na podstawie większej liczby nieoznaczonych przykładów została szeroko wdrożona w dziedzinie uczenia maszynowego, dając początek rodzinie algorytmów uczenia częściowo nadzorowanego (SSL)¹⁰^,¹¹^,¹². Oczywiście wdrożone strategie uczenia się nie są identyczne u różnych typów uczniów: w uczeniu maszynowym algorytmy zazwyczaj mają do czynienia z o wiele większą liczbą przykładów, dokonują wyraźnych domysłów na temat każdego z nich i uczą się wielu kategorii jednocześnie. Niemniej jednak zarówno uczeni maszynowi, jak i niemowlęta mogą odnieść korzyści z udanej integracji zarówno oznakowanych, jak i nieoznakowanych wzorców, aby uczyć się nowych kategorii w rzadkich środowiskach etykietowania.

Nasz projekt skupia się na tym, czy 2-letnie dzieci, w trakcie przyswajania słów dla wielu nowych kategorii, są zdolne do tego rodzaju częściowo nadzorowanego uczenia się. Stosujemy standardową miarę kategoryzacji niemowląt: zadanie testowo-zapoznawcze. W tym paradygmacie 2-latki miały kontakt z serią przykładów z kategorii powieści podczas fazy zaznajamiania. Każdy egzemplarz został sparowany z innym bodźcem słuchowym, w zależności od stanu (tj. frazą etykietującą lub nieetykietującą). Następnie, podczas testu, wszystkie 2-latki zobaczyły dwa nowe obiekty prezentowane w ciszy: jeden obiekt ze znanej już kategorii, a drugi z kategorii powieści.

Jeśli 2-latkom uda się utworzyć kategorię podczas fazy zaznajamiającej, powinni rozróżnić dwa przykłady przedstawione na teście. Co ważne, ponieważ systematyczna preferencja dla nowego lub znajomego obrazu testowego odzwierciedla zdolność do ich rozróżniania, zarówno preferencje dotyczące znajomości, jak i nowości są interpretowane jako dowód udanej kategoryzacji. Zauważ, że w danym zadaniu charakter tej preferencji jest funkcją wydajności przetwarzania materiałów stymulacyjnych przez niemowlęta, przy czym preferencje dotyczące znajomości związane są z mniej wydajnym przetwarzaniem bodźców ⁴^,¹³^,¹⁴^,¹⁵^,¹⁶^,¹⁷. Przedstawienie fazy testowej w ciszy umożliwia bezpośrednią ocenę sukcesu niemowląt w kategoryzacji obiektów i tego, jak ten sukces zmienia się w zależności od informacji, które towarzyszyły wzorcom podczas zaznajamiania. W związku z tym paradygmat ten stanowi przekonujący test tego, jak różne typy środowisk językowych wpływają na uczenie się kategorii. Jeśli etykietowanie usprawnia uczenie się kategorii zarówno w środowiskach częściowo nadzorowanych, jak i w pełni nadzorowanych, to 2-latki w tych warunkach powinny wykazywać silniejsze preferencje testowe niż niemowlęta w innych środowiskach.

Definiowanie roli języka w kategoryzacji obiektów niemowląt za pomocą paradygmatów śledzenia ruchu gałek ocznych