Connessionismo Eliminativismo PONTIFICIA UNIVERSITAS LATERANENSIS Connessionismo Eliminativismo E Rapporto Mente-Corpo Gianfranco Basti Pontificia Università Lateranense Facoltà di Filosofia e IRAFS – International Research Area on Foundations of the Sciences

Schema delle lezioni A) Premessa epistemologica. Il proprium delle scienze cognitive, ovvero il duplice correlato oggettivo, neuro-fisiologico e logico-computazionale, della soggettività irriducibile degli atti di coscienza. B) Premessa logica. Logiche estensionali e intensionali: dal paradigma rappresentazionale a quello intenzionale nelle scienze cognitive. C) Le reti neurali come architetture di calcolo parallelo. Dal funzionalismo al connessionismo: 1) Dalla macchina di Turing alle reti neurali 2) Dal perceptrone lineare alle reti connessioniste 3) Limiti dell'approccio connessionista PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Schema delle lezioni 2 D) Connessionismo e interpretazione eliminativista del rapporto mente-corpo: 1) Intenzionalità cognitiva, logiche intensionali e interpretazione eliminativista 2) Intenzionalità e la metafora delle "tre stanze": costituzione del simbolo logico 3) Logica come calcolo, logica come linguaggio e ontologia formale del rapporto mente-corpo PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Contenuti I Premesse epistemologica e logica L’approccio funzionalista nelle scienze cognitive Origini del funzionalismo Semantica Formale e schematismo L’intenzionalità e la metafora delle “tre stanze” La stanza del Test di Turing: intelligenza artificiale vs. intelligenza naturale La stanza del Test di Searle: rappresentazionale e estensionale vs. intenzionale e intensionale La stanza del Test di Putnam: Il problema della costituzione del simbolo logico PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Contenuti II Approccio connessionista nelle scienze cognitive : Che cos’è l’approccio connessionista I limiti teorici del connessionismo La nuova prospettiva intenzionale: approccio disposizionale vs. approccio rappresentazionale  reti auto-adattive e il perceptrone “dinamico”  modellizzazione caotica delle reti auto-adattive PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Contenuti III Teorie dualiste, moniste, duali del rapporto MC Implicazioni ontologiche del funzionalismo e del connessionismo: Teoria dell’identità MC e sua duplice valenza Le origini in Quine dell’approccio eliminativista al MC Lo sviluppo in P. & P. Churchland della teoria eliminativista PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Contenuti IV Implicazioni ontologiche dell’approccio intenzionale Scambi d’informazione fra la mente e il corpo (vs. la semplice interazione energetica) Localizzazione della mente come contenente il corpo (vs. “principio d’introiezione”) Unità psicofisica della persona umana (dualità vs. dualismo) Sopravvivenza della mente mediante scambio d’informazione http://jamaica.u.arizona.edu/~chalmers/biblio.html PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Il Proprium delle scienze cognitive H. Gardner, La nuova scienza della mente. Storia della rivoluzione cognitiva, Feltrinelli, Milano 1999 Peculiarità delle Scienze Cognitive (CS) come via intermedia fra: Soggetivismo della psicologia cognitiva basata sull’introspezione (I-talk) Oggettivismo della psicologia comportamentista basata sul meccanicismo (O-talk)  Duplice referente oggettivo di uno stato mentale soggettivo: flusso energetico vs. flusso informazionale.  Carattere non-riduzionista delle SC PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Triangolo delle SC: Conscio vs. Neurale vs. Computationale Conscio Intenzionale  Logica Intensionale Computazionale Simulativo  Logica Estensionae Neurale  Osservativo  Logica Estensionale PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Estensionale versus Intensionale “Essere acqua” è lo stesso di “Essere H2O?” Cioè, se due predicati hanno la medesima estensione (sono equivalenti) sono identici  reciprocamente sostituibili? Logica estensionale, sse valgono gli assiomi: Estensionalità Generalizzazione esistenziale  Carattere vero-funzionale dei calcoli logici Logica intensionale, altrimenti PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Rappresentazionale vs. Intenzionale Approccio rappresentazionale: conoscenza come rappresentazione, corrispondenza funzionale fra ambiente e organismo ( simboli pre-costituiti) Approccio intenzionale: conoscenza come auto-modificazione stati disposizionali dell’organismo verso l’ambiente in vista del conseguimento di fini ( costituzione dei simboli logici) PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Intenzionale vs. Rappresentazionale Walter Freeman (Freeman 2002) <<The word "assimilation" comes from the Latin "adaequatio", that is, "toward equivalence". It is not an adaptation by passive information processing, and it is not an accumulation of representations by resonances. For example, when we grasp a cup in order to drink, our brain doesn't make a representation. It shapes our hand to assimilate to the cup. It shapes the self for optimal interaction with a desired aspect of the world. The goal of an action is a state of competence that Maurice Merleau-Ponty called "maximum grip“>> PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Continua… <<Assimilation is the beginning for all knowledge. Thrusting the body into the world makes visible the Thomist process of intentionality. Our word "intention" has come from the Latin "intendere", that is, "stretching forth". The thrust initiates the action-perception cycle, which is followed by changes in the self as it learns about the world, by assimilation of the self to the world. There is no transfer of information across the senses into the brain. Instead the brain uses chaotic dynamics to make its own information, because chaos can create as well as destroy information. It creates information by constructing a landscape of chaotic attractors, each with a basin like craters on the moon. >> PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Continua… <<Each attractor is a class to which a singular stimulus belongs. It is a generalization that includes the meaning of the class. A stimulus puts the brain state into the basin of an attractor, to which it converges like a ball rolling to the bottom of a crater. Convergence deletes the extraneous detail of the singular instance, which is abstraction. For example, when we are thirsty, we see the cup and not its details. The attractor is a hypothesis that is tested by an act of observation and perception. The responses to expected stimuli exist before they arrive. With each breath and flick of our eyes, our brains create new landscapes with the imagination.>> PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Origini del Funzionalismo nelle SC Approccio Funzionalista nelle SC come approccio riduzionista (“IA forte”). Quattro passi: Teoria Razionalista della mente  rappresentazionismo epistemolgico (Descartes, Leibniz Kant). Sviluppo della logica matematica  approccio estensionale alla logica dei predicati (Frege Whitehead-Russell). Teoremi di Turing (1937) e Tesi di Church-Turing. Turing test e dogma dell’ IA  mente  MTU. Psicologia Genetica (Piaget) e nozione di inconscio cognitivo. PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Carattere riduzionista del funzionalismo Carattere riduzionista (neo-comportamentista/meccanicista) del funzionalismo: MT  sistema dinamico lineare Distinzione energia-informazione puramente metaforica Costituzione del simbolo logico nelle computazioni logiche della mente (= autoreferenzialità formale) mediante riferimento a un metalinguaggio di ordine logico superiore non computabile  nozione dell’”Oracolo di Turing”  assoluto determinismo dell “hardware cerebrale” (= reti neurali come sistemi dinamici stocastici) PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Problema dello Schematismo (Induzione) Gli schemi logici di Kant: regole ricorsive per l’applicazione di categorie ai dati  Schematismo deduttivo simile ai frames dell’IA nella teoria dei sistemi esperti Schemi di Piaget e della teoria intenzionale della mente: regole per la costituzione di categorie a partire dai dati.  Schematismo induttivo attraverso il proccesso di assimilazione – accommodamento degli schemi. Problema: come formalizzare questo processo come calcolo logico? Estrema rilevanza teoretica, scientifica e tecnologica del problema PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Metodo assiomatico vs. metodo analitico Logica Moderna: mirata solo a sviluppare una logica della giustificazione della dimostrazione dei teoremi all’interno del metodo assiomatico Logica Classica: mirata a sviluppare anche una logica della (ri-)formulazione consistente di nuovi assiomi all’interno del metodo analitico classico (Platone Aristotele vs. Pappo: analogia, astrazione, induzione. Logica post-moderna: mirata a sviluppare ambedue, a causa dei teoremi di limitazione di Goedel – Turing –Tarski e le loro implicazioni tecnologiche (Cellucci 2000; Hofstadter 1998) PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Semantica Formale Oggetto della SF: giustificazione e non costituzione di proposizioni vere A causa dei teoremi di Goedel, questa giustificazione  metalinguaggi di ordini sempre più alto  carattere semanticamente aperto dei linguaggi formali. Giustificazione empirista (Tarski) vs. Giustificazione convenzionalista (Carnap) dei significati dei termini primitivi dei linguaggi formali PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Intenzionale e Intensionale Discorso intenzionale (I-talk) dell’introspezione caratterizzato dalla relazione a un contenuto aboutness  regole logiche dipendono dalla variabilità di questa relazione. Doppio contenuto (intendere e riferirsi): Ciò che si intende con un termine (connotazione) Ciò a cui ci si riferisce, attraverso ciò che si intende (denotazione)  Verità di un’espressione legata al contesto: nomi come designatori rigidi di oggetti che cambiano (Kripke 1972)  Logica intensionale vs. estensionale PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Semantica Intenzionale Oggetto della SI: costituzione vs. giustificazione di proposizioni vere: Necessità logica dipende dalla soddisfazione dell’obbiettivo: “Se voglio raggiungere questo obbiettivo, allora devo fare questo e questo” Nella conoscenza: obbiettivo adeguamento al reale  cambio veloce delle regole per adeguarsi ad una realtà che cambia (“il fine costituisce i mezzi e le loro relazioni al fine”) Tommaso d’Aq.: l’esistenza della conclusione dipende dalle premesse;ma il legame necessario fra premesse e conclusioni dipende dalle conclusioni poiché è per giustificare alcuni teoremi ponimao determinate premesse. PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Implicazioni della semantica intenzionale Implicazioni per le neuroscienze e la robotica:  Futuro della robotica (rapido adeguamento ad ambienti imprevedibili che cambiano rapidamente) legata all’implementazione di una semantica intenzionale. Collegamento con le dinamiche instabili e non stazionarie (caos deterministico) del cervello. Relazione con le computazioni non-deterministiche (funzioni di Turing con codomini non sovrapponentesi) overlapping domains) e irreversibili (funzioni di Turing con domini non sovrapponentesi) nelle TM (= non più assimilabili a dinamiche lineari, bensì caotiche) nuovo paradigma nell’ informatica e nelle Reti Neurali (RN). PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Intensionale versus Estensionale Logica estensionale (equivalenza  identità: A  B  A = =B) vs. logica intensionale (identità senza equivalenza). Intelligenza formale (“Io penso”: Cartesio, Kant) vs. intelligenza intenzionale (“Io penso qualcosa”: Aristotele, Brentano, Husserl)  Capacità di raggiungere lo scopo seguendo sempre lo stesso percorso predicibile (ciclicità) vs. capacità di raggiungere lo scopo seguendo sempre percorsi diversi impredicibili al variare delle condizioni al contorno (pseudo-ciclicità): Identità (della totalità) senza equivalenza (coincidenza delle parti). P.es. ontogenesi in biologia di individui diversi della stessa specie P.es., comportamento intenzionale mediante riorganizzazione mezzi-fini in psicologia PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Intenzionalità e metafora delle “tre stanze” La stanza del test di A.M. Turing (1950) Riduzione dell’intenzionale all’estensionale La stanza del test di J. Searle (1980) Riduzione dell’intenzional all’intensionale metalogicamente fondato e di questo fondamento al neurofisiologico e al culturale La stanza del test di H. Putnam (1988) Intenzionale legato al problema della costituzione veritativa (legata all’oggetto) dei simboli logici consistenti del relativo calcolo. PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Approccio connessionista nelle scienze cognitive Scienze cognitive: RN è un’architettura computazionale per simulare dinamiche neurali e quindi comportamente cognitivi pre-simbolici. Informatica: RN utili per trattamento di database con distribuzioni statistiche non-normali (non-gaussiane) delle caratteristiche dei dati, al fine di estrarre correlazioni fra essi di ordine superiore al primo (medie)  utili per il riconoscimento di strutture complesse “imparando” dai dati (pattern recognition). PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

RN Connessioniste Dal punto di vista delle architetture di calcolo: RN sono architetture di calcolo parallele a logica distribuita sulle connessioni fra elementi adattivi organizzati gerrachicamente per interagire col mondo esterno in modo simile alle reti di neuroni naturali. Neuroni: Elementi logici a soglia reciprocamente interconnessi Differenti architetture dipendono dalle differenti modalità di definizione delle soglie e dei pesi statistici delle connessioni (= sistemi dinamici stocastici) PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Esempi di RN PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Limiti RN dopo l’apprendimento sui pesi equivalenti a una MT  RN non sono capaci di modificare in tempo reale I simboli base (primitivi) e le regole dei suoi calcoli per adattarli all’ambiente che cambia.  Dynamicamente, RN non sono caratterizzate dalla non-stazionarietà e dall’instabilità tipiche delle reti neurali cerebrali.  Stabilità e stazionarietà delle reti  forti limitazioni della capacità di memorizzazione (un simbolo diverso per ogni contesto vs. designatori rigidi dinamicamente riconfigurati) PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Modelli di dinamica neurale PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Implementazione di una Rete Caotica PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Relazione col calcolo parallelo Schema del perceptrone geometrico di Rosenblatt Impossibilità del calcolo parallelo in questo schema secondo Minsky & Papert (1988) PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Schema di perceptrone dinamico Evidenza Neurofisiologica del perceptrone dinamico (caotico, a destra): retina (Tsukada 1998), corteccia uditiva (Eggermont et al. 1981; Kilgard e Merzenich 1998) visiva primaria (Dinse 1990; 1994). PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Teoria duale: ontologia della mente Ridefinizione del problema mente-corpo: Mente = forma che organizza la materia del nostro corpo  unità psicofisica della persona Evidenza del cambio completo della materia del nostro corpo più volte l’anno  Identità nel tempo dell’organismo vivente dipendente dalla persistenza della medesima informazione strutturale che organizza la materia del nostro corpo [Penrose 1996]. “Informazione” che deve soddisfare la negazione dell’assioma di estensionalità, visto che deve garantire l’identità nel tempo di un organismo senza equivalenza di parti, dato che nel genoma non è definito deterministicamente il percorso dalla blastula monocellulare iniziale all’organismo completo (1017 cellule nel caso dell’organismo umano)  genoma  programma MT PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Quale informazione? Un sistema fisico in grado di elaborare informazione semantica nel senso intensionale non può avere come modello un’ordinaria MT deterministica ( computer basati su dinamiche lineari): Stati MT = determinati da una quintupla T(si , qj | su , qv , A). Ma una MT particolare (MT complessa): Non determinista = quintuple con codomini non sovrapponibili (= impredicibile) Irreversibile = quintuple con domini non sovrapponibili Globalmente un MT siffatta produrrà comportamenti reversibili (= calcoli logici) ma imprevedibili perché seguirà sempre traiettorie di soluzione diverse ( computer basati su dinamiche caotiche). Inapplicabilità a questi artefatti delle classiche misure d’informazione a base entropica. PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Computer caotico vs. quantistico Vantaggi: Tracciabilità delle traiettorie di soluzione (oracolo) Non richiede tecnologie sofisticate (vs. technological divide) Neurologicamente realistico PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Implementazione cerebrale PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Lo specifico della persona Io = persona = corpo umano vivente in quanto unità psicofisica di forma e materia, in relazione di scambio di materia e informazione con l’ambiente. Persona >> Individuo (= organismo biologico) perché è individuo capace di auto-determinarsi a tutti e tre i livelli di auto-organizzazione che caratterizzano gli organismi: Operazioni vegetative (accrescimento, metabolismo, riproduzione) dove forma e fine delle medesime geneticamente determinate. Operazioni senso-motorie dove solo i fini biologici (istinti) sono geneticamente determinati (coscienza animale) Operazioni intellettive (intelligenza e libertà) caratterizzate da un controllo anche sui fini  importanza delle influenze culturali + capacità di controllo sui medesimi condizionamenti culturali (coscienza fenomenica del “sé” che è duplice: 1) oggettivabile: immagine del sé; 2) inoggettivabile come irriducibile presenza a se stessi dei nostri io personali (= soggettività consapevole). Identità della persona si gioca a livello di questa soggettività irriducibile. PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Implicazioni Metafisiche I Relazioni mente-corpo come scanbi d’informazione (vs. interazioni energetiche): Non vi è sovrapposizione di flusso energetico e informazionale nei sistemi caotici e/o nelle strutture dissipative (Prigogine; Shaw) dissipazione dell’energia è top-down dissipazione dell’informazione è (anche) bottom-up.  Possibilità per i sistemi complessi di generare e non solo manipolare informazione (cfr. la nozione di “attrattore strano (caotico)” e l’impredicibilità del suo stato finale ordinato)  Parallelismo con la comunicazione puramente formale fra sensi e intelletto nell’ontologia psicologica di Tommaso. PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Implicazioni Metafisiche II Localizzazione della mente come “contenente” il corpo (vs. “introjection principle”: Schlick) Se la mente è localizzata nel flusso informazionale della mappa dei controlli di un corpo vivente, queste linee di flusso contengono (e non sono contenute in) le strutture corporee (organi) che esse controllano, all’interno del corpo e in/da l’ambiente environment (MacKay).  Parallelismo con la soluzione di Tommaso del problema della localizzazione di entità spirituali (anima, angeli, Dio) rispetto alle entità corporee che controllano (rispettivamente: corpo umano, sfere celesti, universo) (Basti 1995). PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm

Implicazioni Metafisiche III Sopravvivenza dell’anima come entità vivente individuale (sostanza) legata agli scambi d’informazione. Se la mente consiste nella componente informazionale di un corpo umano, come è possibile la sopravvivenza di un organo senza il resto del corpo cui appartiene se i suoi scambi metabolici vengono garantiti, così per la mente se lo sono i suoi scambi d’informazione (Johnson-Laird 1990). Parallelismo con la soluzione di Tommaso  la resurrezione finale non è una nuova incorporazione dell’anima. PUG - 2004 http://www.pul.it/pul/irafs/irafs.htm