DAL SIMULAZIONISMO AL PARADIGMA GALILEIANO Marco Giunti Università di Cagliari giunti@unica.it http://edu.supereva.it/giuntihome.dadacasa

Sommario Riflessione sullo stato attuale della ricerca nella Scienza Cognitiva. Tesi principali: si possono distinguere almeno cinque diversi approcci: simbolico, connessionista, dinamico, della cognizione incarnata e della vita artificiale; tutti e cinque condividono però il simulazionismo: i fenomeni cognitivi di un qualunque sistema reale possono essere spiegati sulla base di opportuni modelli di simulazione del sistema stesso; i modelli di simulazione hanno forti limitazioni, sia al livello descrittivo che esplicativo; queste difficoltà potrebbero essere superate ricorrendo ad un tipo diverso di modello: i modelli Galileiani.

Il computazionalismo I fenomeni cognitivi di un qualunque sistema reale possono essere spiegati analizzando le computazioni prodotte da opportuni modelli del sistema. È un’ipotesi metodologica trasversale a diversi approcci della scienza cognitiva (in particolare, a quello simbolico e connessionista); prescrive un particolare stile di spiegazione dei fenomeni cognitivi, basato sull’uso di concetti tratti dalla teoria standard della computazione.

I cinque approcci si distinguono in base al tipo di modello utilizzato Approccio simbolico → processore simbolico: un sistema che opera trasformazioni effettive di strutture simboliche che rappresentano la realtà (Newell and Simon 1972; Newell 1980; Pylyshyn 1984, Johnson Laird 1988 ). Approccio connessionista → reti neurali (Rumelhart and McClelland 1986). Approccio dinamico → sistemi dinamici continui specificati da equaz. differenziali (Van Gelder and Port 1995; Van Gelder 1998). Cognizione incarnata → sistemi dinamici che modellano un agente situato e incarnato (Varela, Thompson e Rosch 1991; Clark 1997). Vita artificiale → sistemi complessi i cui comportamenti scaturiscono dall’interazione di un numero solitamente elevato di componenti (Langton 1989; Parisi 1999; Cangelosi e Parisi 2002).

Il dinamicismo (Smolensky 1988) I fenomeni cognitivi di un qualunque sistema reale possono essere spiegati analizzando le evoluzioni dinamiche di opportuni modelli del sistema. È un’ipotesi metodologica alternativa al computazionalismo, anch’essa trasversale a diversi approcci della scienza cognitiva (in particolare, a quello connessionista, dinamico, e incarnato); prescrive un diverso stile di spiegazione dei fenomeni cognitivi, basato sull’uso di concetti tratti dalla teoria dei sistemi dinamici.

I modelli di simulazione: limiti Un modello di simulazione è un sistema astratto che permette di produrre simulazioni corrette (mediante un calcolatore digitale) di un fenomeno reale. I modelli di simulazione costituiscono il paradigma dominante nella Scienza Cognitiva, ma hanno due gravi limitazioni: limite descrittivo – la corrispondenza fra i risultati di una simulazione e i dati relativi al fenomeno reale non è mai diretta e intrinseca ma, al più, indiretta e estrinseca; limite esplicativo – le spiegazioni supportate dal modello non sono mai compiute e realistiche ma, piuttosto, solo in linea di principio e romanzesche.

Il simulazionismo: causa dei limiti Il simulazionismo, per non essendo propugnato esplicitamente da nessuno dei cinque approcci, costituisce l’ipotesi metodologica tacitamente condivisa che di fatto indirizza la stragrande maggioranza delle ricerche nella Scienza Cognitiva. I due limiti di un modello di simulazione sono dovuti al fatto che esso non incorpora direttamente proprietà misurabili (grandezze) del fenomeno reale ma solo alcune sue caratteristiche globali e generali.

Il paradigma Galileiano I modelli Galileiani (Giunti 1995, 1997) sono sistemi dinamici (discreti o continui, reversibili o irreversibili) il cui spazio degli stati ha n (1  n) dimensioni o componenti; ciascuna componente ha un’interpretazione precisa e definita, perché corrisponde ad una proprietà misurabile (grandezza) del fenomeno reale che il modello descrive; inoltre, il modello è corretto, nel senso che tutte le misurazioni di tali grandezze corrispondono (entro i limiti di precisione delle misurazioni) ai valori determinati dal modello.

Un futuro possibile per la Scienza Cognitiva I modelli Galileiani sono teoricamente in grado di superare i limiti descrittivi ed esplicativi tipici dei modelli di simulazione. Infatti: la descrizione dei dati è diretta e intrinseca, perché il modello determina direttamente i valori di specifiche grandezze del fenomeno descritto; le spiegazioni supportate da questo tipo di modello sono compiute e realistiche, in quanto ciascuna componente del modello corrisponde ad una ben precisa proprietà del fenomeno reale, → nessun elemento fittizio o arbitrario.

Difficoltà da superare Trovare un fenomeno cognitivo per il quale la costruzione di un modello Galileiano sia sufficientemente semplice; isolare le grandezze necessarie per la descrizione di tale fenomeno; inventare metodi di misurazione adeguati per almeno alcune di tali grandezze; determinare le relazioni che sussistono fra queste grandezze, ovvero, la specifica forma matematica (le equazioni) del modello stesso.

E’ tutto Grazie

Riferimenti bibliografici Cangelosi, A. e Parisi, D. (eds.) (2002). Simulating the Evolution of Language. Berlin: Springer. Clark, A. (1997). Being there. The MIT Press, Cambridge, MA. Giunti, M. (1995). Dynamical models of cognition. In Mind as Motion (pp. 549-­571). Vedi Port e Van Gelder 1995.  (1997). Computation, Dynamics, and Cognition. Oxford University Press, New York. Langton, C. (1989). Artificial Life. Addison-Wesley, Redwood City, CA. Newell, A. (1980). Physical symbol systems. Cognitive Science, 4: 135-183. Newell, A. e Simon, H. (1972). Human Problem Solving. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ. Parisi, D. (1999). Mente. I nuovi modelli della Vita Artificiale. Il Mulino, Bologna. Port, R. F. e Van Gelder, T. J. (eds.) (1995). Mind as Motion: Explorations in the Dynamics of Cognition. The MIT Press, Cambridge, MA. Pylyshyn, Z. W. (1984). Computation and Cognition. The MIT Press, Cambridge, MA. Rumelhart, D. E. e McClelland, J. L. (eds.) (1986). Parallel distributed processing. 2 voll. The MIT Press, Cambridge, MA. Smolensky, P. (1988). On the proper treatment of connectionism. Behavioral and Brain Sciences, 11: 1-74 Van Gelder, T. J. (1998). The dynamical hypothesis in Cognitive Science. Behavioral and Brain Sciences, 21: 615-665. Van Gelder, T. J. e Port., R. F. (1995). It's about time: an overview of the dynamical approach to cognition. In Mind as Motion (pp. 1-43). Vedi Port e Van Gelder 1995. Varela, F., Thompson, E. e Rosch, E. (1991). The Embodied Mind: Cognitive Science and Human Experience. The MIT Press, Cambridge, MA.