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Filosofia delle scienze cognitive Macchine, Modelli, Spiegazioni.

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Presentazione sul tema: "Filosofia delle scienze cognitive Macchine, Modelli, Spiegazioni."— Transcript della presentazione:

1 Filosofia delle scienze cognitive Macchine, Modelli, Spiegazioni

2 David Hilbert

3 Macchine intelligenti Gli antecedenti più immediati Esiste un algoritmo per decidere ogni caso particolare di una classe infinita di problemi di decisione (che ammettono una risposta si/no)? Es. x è un numero primo? Esiste un algoritmo per generare tutti gli elementi di una classe infinita di oggetti? Qual è lennesimo numero primo? Esiste un algoritmo per generare tutti gli enunciati veri dellaritmetica?

4 Kurt Gödel 1931: Su proposizioni indecidibili dei Principia Mathematica e di sistemi affini

5 Alan M. Turing

6 Le macchine di Turing Ludwig Wittgenstein: Le macchine di Turing sono esseri umani che calcolano

7 Le macchine di Turing Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può osservare una casella per volta stato interno: q

8 Le macchine di Turing Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può osservare una casella per volta stamparvi un simbolo se è vuota Ħ stato interno: q

9 Le macchine di Turing Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può osservare una casella per volta stamparvi un simbolo se è vuota cancellare il simbolo già stampato e svuotarla, oppure stato interno: q

10 Le macchine di Turing Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può osservare una casella per volta stamparvi un simbolo se è vuota cancellare il simbolo già stampato e svuotarla, oppure sostituire il simbolo precedente con uno nuovo. ¥ stato interno: q

11 Le macchine di Turing Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può osservare una casella per volta stamparvi un simbolo se è vuota cancellare il simbolo già stampato e svuotarla, oppure sostituire il simbolo precedente con uno nuovo. Inoltre la macchina può spostare la testina di lettura di una casella, a sinistra (S) o a destra (D) della casella osservata, e può ¥ stato interno: q

12 Le macchine di Turing Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può osservare una casella per volta stamparvi un simbolo se è vuota cancellare il simbolo già stampato e svuotarla, oppure sostituire il simbolo precedente con uno nuovo. Inoltre la macchina può spostare la testina di lettura di una casella, a sinistra (S) o a destra (D) della casella osservata, e può cambiare la propria configurazione interna q. Lesecuzione di queste operazioni dipende esclusivamente dal contenuto della casella osservata e dalla configurazione interna q della macchina. ¥ configurazione interna: q i

13 La tesi di Turing e la macchina universale Tutte le corrispondenze ingresso/uscita calcolabili mediante un qualsiasi algoritmo sono calcolabili da una macchina di Turing (Tesi di Turing) Esiste una macchina universale di Turing (in grado di simulare il comportamento di ogni macchina di Turing)

14 Data una macchina di Turing M e un ingresso y per M: Quale sarà il comportamento di M su questo y? Più specificamente, M si fermerà producendo un risultato determinato dopo un numero finito di passi di calcolo oppure M procederà indefinitamente nei suoi calcoli senza mai fermarsi? Limiti delle macchine calcolatrici Il problema della fermata

15 Problemi indecidibili Non esiste nessuna macchina di Turing in grado di rispondere correttamente a tutte le domande di questa forma. In base alla tesi di Church-Turing, questa conclusione implica che non esiste nessun algoritmo in grado di rispondere a tutte le domande di questa forma. 1/5: I fondamenti teorici dellinformatica

16 Turing, 1950 Mi propongo di considerare la domanda: Possono pensare le macchine? Si dovrebbe cominciare col definire il significato dei termini macchina e pensare. Le definizioni potrebbero essere formulate in modo da riflettere il più possibile luso normale delle parole, ma questo atteggiamento è pericoloso. La nuova forma del problema può essere descritta nei termini di un gioco, che chiameremo il gioco dellimitazione Turing, A.M. (1950), "Computing Machinery and Intelligence", Mind, Vol. 59, pp Trad. it. Macchine calcolatrici e intelligenza, in Somenzi,Cordeschi, La filosofia degli automi, Boringhieri 1994, oppure in Lolli, Intelligenza meccanica, Boringhieri

17 Il gioco dell'imitazione

18 Letizia (Henry Lieberman, MIT) Osserva l'utente durante la navigazione, e cerca di capire quali argomenti possano interessare lutente Formula domande esplicite all'utente Cerca nelle pagine vicine per trovare documenti correlati

19 deduzione (a) Benedetto XVI è calabrese (b) Tutti i calabresi sono giardinieri Benedetto XVI è giardiniere

20 Induzione (e apprendimento) 1)Tutti i cigni osservati sino ad ora in Europa sono bianchi 2)Tutti i cigni osservati sino ad ora in Nord America sono bianchi 3)Tutti i cigni osservati sino ad ora in Sud America sono bianchi... (n) Non sono stati mai osservati cigni che non fossero bianchi ========================================== Tutti i cigni sono bianchi

21 abduzione (a)Lassassino ha sporcato di fango il tappeto (b)Chiunque fosse entrato dal giardino avrebbe sporcato di fango il tappeto =================================== Lassassino è entrato dal giardino

22 inferenza per default (a)Gli uccelli, salvo eccezioni, sono in grado di volare (b)Titti è un uccello ========================== Titti è in grado di volare

23 Macchine fototropiche Braitenberg Vehicle #2 Nel 1900 Loeb fornisce una spiegazione del comportamento fototropico delle falene: I sensori di intensità luminosa attivano le masse muscolari della falena poste sul lato esposto alla luce Jacques Loeb, Comparative physiology of the brain and comparative psychology (1900)

24 La cibernetica La tartaruga di Grey Walter

25 I robot come modelli materiali PALOMA platform SSSA, Pisa RoboLobster MIT/Boston University Cricket robot U. of Stirling – U. of Edinburgh Anthroform arm University of Washington Sahabot University of Zurich

26 Capacità di navigazione la formica del deserto Cataglyphis Desert ants Cataglyphis make foraging excursions that take them up to 200m away from their nest. On finding a suitable prey, they return home unfailingly and in a straight line. Cataglyphis takes snapshots of the visual landscape… … and compares them with memorized reference landmarks, obtaining difference vectors The snapshot model, first version (Cartwright and Collett, 1986) The ALV model Snapshot model. According to this model, an insect records a panoramic snapshot image of the surroundings at the target position. When it has to return to this location, it compares this snapshot with its current retinal image in order to determine a home vector.

27 Meccanismi astratti realizzazioni biologiche e artificiali x y z q k i j e a b c d p1p1 p2p2 p3p3 p4p4 p5p5 p6p6 p7p7 e1e1 e2e2 e3e3 e4e4 e5e5 p8p8 p9p9 p 10 p 11 p 12 p 13 p 14 e6e6 e7e7 e8e8 e9e9 e 10 Schemi astratti Realizzazioni biologiche componenti biologiche e loro relazioni funzionali Realizzazioni artificiali Componenti robotiche e loro relazioni funzionali Sistema biologico Sistema robotico

28 Phenomenon to be explained Principled implementation on a robot Corroborazione o revisione del modello teorico Confronto tra comportamento del robot e del sistema biologico Modelli materiali ed esperimenti Modello teorico

29 Un esperimento di falsificazione RoboLobster RoboLobster is immersed in in a stream of water to which a turbulent plume is added Two algorithms are tested, based on a negative feedback control scheme Grasso, F.W., Consi, T.R., Mountain, D.C., Atema, J. (2000), "Biomimetic robot lobster performs chemo-orientation in turbulence using a pair of spatially separated sensors: Progress and challenges", Robotics and Autonomous Systems, Vol. 30, pp Algorithm 1: Turn when the concentration gradient exceeds a fixed threshold Algorithm 2: Additional rule: reverse the wheels rotation if the concentration gradient falls over the threshold

30 OK no 60 cm 100 cm Distance between the starting point and the chemical source: destination start 60 cm 100 cm

31 Norbert Wiener libertà e responsabilità nella ricerca

32 Tecnoetica delle macchine intelligenti In un gruppo decisionale ed operativo a composizione mista di uomini e macchine, chi è responsabile delle azioni intraprese e degli effetti da queste derivanti? I criteri etici e le norme giuridiche che hanno per il passato regolato le modalità di attribuzione di responsabilità e colpe, ed eventualmente lirrogazione di sanzioni, rimangono pienamente validi e applicabili?

33 Tecnoetica delle macchine intelligenti E legittimo usare protesi bioniche per il potenziamento di capacità fisiche o cognitive? E in tal caso come bisogna regolare laccesso a tali risorse? I sistemi intelligenti per laccesso personalizzato alle informazioni possono minacciare la privacy e la dignità umana?

34 Interfacce non invasive: Controllo di robot tramite EEG Lutente controlla il movimento del robot nellambiente In modo simile, lutente riesce a scrivere su una tastiera virtuale Millàn et al., Artificial Intelligence, 2004

35 Controlling biological systems by artificial stimulation S. K. Talwar, S. Xu, E.S. Hawley, S. A. Weiss, K. A. Moxon, J. K. Chapin, Behavioural neuroscience: Rat navigation guided by remote control Nature 417, (2002)

36 Kevin Warwick In order to assess the usefulness, compatibility and long term operability of a microelectrode array into the median nerve, an electrode has been surgically implanted in the left arm of Prof. K. Warwick implant, as healty volunteer. (K. Warwick et al., The application of implant technology for cybernetic systems, Arch Neurol. 2003; 60: ) K Warwick : "Cyborg morals, cyborg values, cyborg ethics", Ethics and Information Technology, Vol.5, No.3,pp (2004) X Hong, P M Sharkey, K Warwick : "A robust nonlinear identification algorithm using PRESS statistic and forward regression", IEEE Trans on Neural Networks, Vol.14, No.2, pp (2003)

37 ICT Implants: the HUMAN Project HUMAN PROJECT: Health throUgh teleMAtics for iNmates a Smart environment for inmates with special needs, including the following features: (a) Microsystem for glucose blood monitoring; (b) Microsystem for hearth arrhythmia monitoring; (c) Assistive domotic devices;

38 Compiti per la tecnoetica (a) Analisi concettuale che migliori la nostra capacità di comprendere i problemi tecnoetici Rimuovere pregiudizi Identificare ed effettuare il triage di problemi reali (b) Individuazione di linee di condotta per promuovere un uso etico delle macchine intelligenti

39 Soldati-robot The American military is working on a new generation of soldiers, far different from the army it has. "They don't get hungry," said Gordon Johnson of the Joint Forces Command at the Pentagon. "They're not afraid. They don't forget their orders. They don't care if the guy next to them has just been shot. Will they do a better job than humans? Yes. The robot soldier is coming. Front-page article, NYT 16 feb T. Weiner

40 Rimuovere i pregiudizi Il robo-soldato: un problema IA-completo Interpretazione contestuale Riconoscimento di gesti di resa Discriminare astanti e belligeranti

41 Rimuovere pregiudizi La macchina farà esattamente ciò per cui è stata programmata… Possiamo prevedere e controllare completamene il comportamento delle macchine che progettiamo?

42 Rimuovere pregiudizi Apprendimento automatico da esempi Abbiamo risolto il problema di Hume ? Siamo giustificati a proiettare sul futuro le regolarità che abbiamo riscontrato nella nostra esperienza passata?

43 Computer Professionals for Social Responsibility The Norbert Wiener Award was established in 1987 by CPSR in memory of the originator of the field of cybernetics, Norbert Wiener ( ). Wiener was among the first to examine the social and political consequences of computing technology. He devoted much of his energy to writing articles and books that would make the technology understandable to a wide audience.

44 Computer Professionals for Social Responsibility Norbert Wiener Award Nira Schwartz and Theodore Postol For their courageous efforts to disclose misinformation and falsified test results of the proposed National Missile Defense system.


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