Sul passato, il presente e il futuro della psicologia Domenico Parisi Istituto di Scienze e Tecnologie della Cognizione Consiglio Nazionale delle Ricerche parisi@ip.rm.cnr.it

PASSATO

Qualunque scienza deve disporre di un apparato di concetti con i quali descrivere, analizzare e spiegare i fenomeni che studia Da questo apparato di concetti ci si aspetta che sia: preciso univoco - possibilmente quantitativo - raccordabile in modo univoco con cio’ che si osserva mediante i sensi, direttamente o mediante strumenti

Gli psicologi osservano, direttamente o mediante strumenti, il comportamento degli organismi e gli stimoli che giungono ai recettori sensoriali degli organismi Cosa c’e’ in mezzo, tra gli stimoli e i comportamenti, che possa spiegare perche’ un organismo si comporta in un certo modo in risposta a un certo stimolo? Quale e’ l’apparato di concetti che va usato per interpretare il comportamento degli organismi e per spiegare perche’ un organismo risponde a certi stimoli con certi comportamenti?

? STIMOLI RISPOSTE

Per interpretare e spiegare il comportamento, tradizionalmente gli psicologi usano un apparato di concetti, un vocabolario concettuale, che e’ derivato da due fonti: dalla filosofia - dal linguaggio che nella vita quotidiana usiamo per parlare del comportamento nostro e degli altri

Il vocabolario concettuale tradizionale della psicologia e’ tratto dalla filosofia e dal linguaggio comune STIMOLI RISPOSTE

Quale e’ questo vocabolario? E’ quello che troviamo nei discorsi degli psicologi, nei libri di psicologia e negli articoli pubblicati sulle riviste di psicologia: “sensazione, percezione, memoria, attenzione, associazione, apprendimento, ragionamento, previsione, decisione, pianificazione, rappresentazione, simbolo, significato, referente, predicato, argomento, nome, verbo, concetto, categoria, credenza, conoscenza, scopo, intenzione, coscienza, se’, motivazione, emozione, ecc.”

Data la sua origine, l’apparato concettuale usato dagli psicologi tende a non avere le caratteristiche che sono richieste dalla scienza E’ un vocabolario che parla di entita’, stati, meccanismi e processi che sono “mentali”, e quindi non sono osservabili, ne’ direttamente ne’ mediante strumenti, e non sono definiti in modo esplicito e univoco in termini di cose osservabili Percio’ e’ un vocabolario che spesso e’ poco preciso, non quantitativo, non univoco, puramente metaforico Le sue origini filosofiche trascinano in psicologia problemi e modi di vedere le cose che sono filosofici, piuttosto che scientifici

Per tutte queste ragioni, nella prima meta’ del XX secolo i comportamentisti decisero che l’unico vocabolario accettabile per la psicologia dovesse essere ristretto agli stimoli che arrivano a un organismo e alle risposte dell’organismo a questi stimoli Tutto quello che sta in mezzo tra gli stimoli e le risposte doveva essere trattato come una “scatola nera”, cioe’ come qualcosa in cui non si puo’ e non si deve penetrare

La soluzione comportamentista I comportamentisti trattano quello che c’e’ tra gli stimoli e le risposte come una “scatola nera” STIMOLI RISPOSTE

La soluzione comportamentista non era pero’ veramente una soluzione dato che e’ difficile spiegare tutto il comportamento, specialmente quello di organismi complicati come gli esseri umani, solo in termini degli stimoli che giungono all’organismo E’ necessario considerare anche quello che c’e’ tra gli stimoli e le risposte, cioe’ e’ necessario aprire la “scatola nera” Una soluzione fu trovata nella seconda meta’ del secolo scorso: la “rivoluzione cognitiva” I cognitivisti aprirono la “scatola nera” e quello che vi trovarono dentro fu un computer

La soluzione cognitivista I cognitivisti aprono la “scatola nera” e quello che ci trovano dentro e’ un computer STIMOLI RISPOSTE

La mente e’ un computer Come un computer, la mente “computa”, cioe’ manipola simboli sulla base di regole anch’esse espresse mediante simboli, e fa tutto questo in modo formale, cioe’ ignorando il significato dei simboli Sulla base dell’analogia tra la mente e il computer, i cognitivisti si sono sentiti autorizzati, per interpretare e spiegare il comportamento, ad usare lo stesso vocabolario concettuale che gli informatici usano per parlare del computer Questo apparato concettuale risponde ai requisiti della scienza Quando e’ applicato al computer, e’ preciso, univoco, non metaforico

Verso la fine del secolo scorso, tuttavia, sono emersi i limiti dell’analogia tra la mente e il computer e della “rivoluzione cognitiva” Intanto l’uso del vocabolario concettuale dell’informatica da parte degli psicologi e’ rimasto molto parziale e sostanzialmente metaforico, e la maggior parte della psicologia ha continuato a usare il suo vocabolario mentalistico tradizionale L’analogia con il computer e’ servita soltanto a legittimare il dualismo concettuale che e’ alla base del tradizionale vocabolario mentalistico della psicologia Il software del computer e’ concettualmente indipendente dall’hardware/la scienza del software (l’informatica) e’ indipendente dalla scienza dell’hardware (la fisica) La mente e’ concettualmente indipendente dal corpo/la scienza della mente e’ indipendente dalla scienza del corpo (scienze biologiche/neuroscienze)

- I computer sono bravi a fare quello che agli esseri umani riesce difficile, mentre hanno grandi difficolta’ a fare quello che agli esseri umani riesce facile Il computer e’ una macchina cognitiva mentre il comportamento degli esseri umani ha importanti componenti che non sono cognitive ma dinamiche Dato che il computer e’ una macchina senza corpo e che non interagisce fisicamente con l’ambiente esterno, l’analogia tra la mente e il computer spinge gli psicologi a ignorare il corpo dell’organismo (sia il sistema nervoso che il resto del corpo) e l’ambiente in cui l’organismo sta e con cui interagisce fisicamente Questo impedisce alla psicologia di integrarsi con le neuroscienze e in genere con le scienze biologiche, e di sfruttare i loro costanti e veloci progressi

PRESENTE

Nonostante i limiti evidenti del cognitivismo, probabilmente non sarebbe cambiato nulla se nel frattempo, cioe’ nell’ultimo decennio del secolo scorso, non fosse emerso un nuovo approccio allo studio del comportamento Questo nuovo approccio si chiama connessionismo Anche i connessionisti aprono la “scatola nera” ma quello che vi trovano dentro non e’ un computer ma, semplicemente, il cervello

La soluzione connessionista Anche i connessionisti aprono la “scatola nera” ma quello che ci trovano dentro e’ il cervello STIMOLI RISPOSTE

I connessionisti interpretano e spiegano il comportamento usando modelli teorici, le reti neurali, che si ispirano direttamente alle caratteristiche fisiche e al modo di funzionare fisico del sistema nervoso Per i connessionisti gli psicologi possono anche continuare a usare i loro concetti mentalisti ma questi concetti possono essere usati soltanto se sono definiti in termini di quello che c’e’ e che succede dentro una rete neurale

Le reti neurali sono modelli (del cervello) e, come tutti i modelli nella scienza, fanno molte semplificazioni rispetto ai fenomeni reali (al cervello reale) Il problema non e’ che semplificano rispetto al cervello reale ma che facciano le semplificazioni giuste, cioe’ che lascino fuori quello che non serve a spiegare i particolari fenomeni che di volta in volta si vogliono spiegare ma non quello che e’ necessario per spiegarli

Le reti neurali sono modelli simulativi, cioe’ modelli espressi come programmi di computer Quando il programma “gira” nel computer, i risultati che si ottengono sono le predizioni empiriche derivate dal modello Le simulazioni funzionano come laboratori sperimentali in cui il ricercatore osserva i fenomeni (simulati) in condizioni controllate, manipola queste condizioni e determina le conseguenze delle sue manipolazioni Il fatto che le reti neurali siano modelli che “girano” in un computer non vuol dire che siano modelli che interpretano la mente come un sistema computazionale L’oceano puo’ essere simulato in un computer ma questo non vuol dire che l’oceano sia un sistema computazionale (a meno che tutto sia computazionale, dato che tutto si puo’ simulare in un computer)

OUTPUT INPUT

Da quando ha cominciato a prendere piede, cioe’ dagli anni 80 del secolo scorso, il connessionismo e’ un po’ cambiato Al connessionismo “classico”, quello di Rumelhart e McClelland, si e’ aggiunto il connessionismo considerato come un capitolo della Vita Artificiale La Vita Artificiale e’ il tentativo di interpretare e spiegare ogni fenomeno del mondo vivente ricreandolo in un sistema artificiale, cioe’ simulandolo in un computer oppure costruendo sistemi fisici artificiali che riproducono il fenomeno (ad esempio dei sistemi di chimica artificiale o dei robot) La Vita Artificiale studia ogni fenomeno del mondo vivente, dalle molecole alle cellule, dagli organismi alle collezioni di organismi che interagiscono tra loro, e studia ogni aspetto di questi fenomeni, dall’origine della vita alla riproduzione, interazione con l’ambiente, evoluzione, mapping genotipo/fenotipo, crescita, sviluppo

Il comportamento degli organismi e’ uno dei fenomeni del mondo vivente e quindi la Vita Artificiale si applica anche allo studio del comportamento Ma considerare esplicitamente le reti neurali nella prospettiva della Vita Artificiale rende la ricerca che usa le reti neurali in questa prospettiva parecchio diversa da quella “classica” Quattro differenze tra il connessionismo “classico” e le reti neurali considerate come parte della Vita Artificiale

(1) Le reti neurali della Vita Artificiale non sono solo “ispirate” al sistema nervoso ma sono modelli “del” sistema nervoso Una rete neurale non e’ semplicemente un sistema di elaborazione dell’informazione che, diversamente dai modelli simbolici del cognitivismo, ha uno “stile neurale” di computazione (Rumelhart) E’ un modello di un sistema fisico (il sistema nervoso) dove tutto quello che succede e’ solo che cause fisiche producono effetti fisici Gli input che giungono a una rete neurale sono effetti fisico-chimici di stati o eventi presenti nell’ambiente nelle vicinanze delle unita’ di input della rete neurale Gli output della rete neurale sono cause che producono effetti fisico-chimici nell’ambiente esterno alla rete neurale Gli input vengono gradualmente trasformati negli output attraverso processi di causa e effetto che avvengono all’interno della rete neurale (architettura della rete, pesi delle connessioni sinaptiche)

(2) Le reti neurali della Vita Artificiale hanno un corpo Il sistema nervoso ovviamente e’ una parte del corpo ma nelle simulazioni di Vita Artificiale non viene simulato solo il sistema nervoso ma anche il resto del corpo Le caratteristiche esterne del corpo (forma, dimensioni, disposizione spaziale degli organi sensoriali e motori, ecc.) Le caratteristiche interne, cioe’ gli altri organi e sistemi al di la’ del sistema nervoso (sistema endocrino, sistema immunitario, ecc.) La robotica biomorfa, coi suoi robot fisici o simulati, mette chiaramente in luce l’importanza del corpo (almeno delle sue caratteristiche esterne)

OUTPUT RESTO DEL CORPO INPUT

(3) Le reti neurali della Vita Artificiale sono accompagnate da un genotipo Il genotipo e’ ereditato dai genitori e determina, nel corso dello sviluppo, le caratteristiche fondamentali del fenotipo Ogni individuo e’ un membro di una popolazione di individui che evolve nel succedersi della generazioni Gli individui sono uno diverso dall’altro Gli individui nascono, si sviluppano, si riproducono, e muoiono La riproduzione e’ selettiva e accompagnata dall’aggiunta costante di nuove varianti dovute alle mutazioni genetiche, alla ricombinazione sessuale e al caso Tutto questo produce evoluzione biologica al livello della popolazione

OUTPUT RESTO DEL CORPO GENOTIPO INPUT

(4) L’organismo vive in un ambiente fisico Nelle simulazioni di Vita Artificiale viene simulato non solo l’organismo ma anche l’ambiente fisico in cui l’organismo vive e con cui interagisce La rete neurale riceve input sia dall’ambiente fisico esterno che dal resto del corpo e risponde modificando l’ambiente esterno o l’interno del corpo

OUTPUT RESTO DEL CORPO GENOTIPO INPUT AMBIENTE ESTERNO

RESTO DEL CORPO GENOTIPO AMBIENTE ESTERNO

FUTURO

Tre frontiere della ricerca (1) Vita mentale Fino ad oggi le reti neurali della Vita Artificiale sono state usate soprattutto per studiare comportamenti semplici in organismi semplici Inoltre, gli organismi, in particolare gli esseri umani, non hanno solo un comportamento ma hanno anche una vita mentale: immagini mentali, pensieri, ricordi, ragionamenti, previsioni, progetti, sogni Dal punto di vista delle reti neurali la vita mentale corrisponde a connessioni che collegano unita’ vicine all’output motorio ad unita’ vicine all’input sensoriale Il linguaggio usato “per parlare a se’ stessi” costituisce un importante aspetto di queste connessioni “all’indietro” che sottosta a molti dei fenomeni della vita mentale

OUTPUT INPUT

(2) Componenti dinamiche del comportamento e della vita mentale Fino ad oggi le reti neurali sono state usate soprattutto per studiare le capacita’ cognitive, non gli aspetti dinamici del comportamento Le componenti dinamiche del comportamento sono il risultato delle interazioni tra il sistema nervoso e il resto del corpo Due tipi di influenze che agiscono su una rete neurale: (a) quella che entra nella rete neurale attraverso le unita’ di input e passa attraverso la specifica rete delle connessioni con i loro specifici pesi sinaptici (componenti cognitive del comportamento) (b) quella che e’ dovuta a un’azione diffusa e poco specifica di molecole chimiche prodotte dal sistema nervoso o dal sistema endocrino o introdotte dall’esterno nel corpo (componenti dinamiche) Oltre alla robotica “esterna”, abbiamo bisogno di una robotica “interna”

OUTPUT INPUT

(3) Socialita’ Fino ad oggi le reti neurali sono state usate soprattutto per studiare individui isolati L’ambiente di un organismo puo’ contenere altri individui appartenenti alla stessa specie

RESTO DEL CORPO GENOTIPO RESTO DEL CORPO GENOTIPO RESTO DEL CORPO RESTO DEL CORPO GENOTIPO GENOTIPO

Tre classi di fenomeni importanti per capire la socialita’ umana: Comunicazione Apprendere dagli altri (cultura) Trasferimento sociale di risorse (economia, in senso esteso)

(a) Comunicazione. Un individuo modifica con l’output della sua rete neurale l’ambiente esterno e queste modificazioni vengono prodotte perche’ causano un input per la rete neurale di un altro individuo (segnali) e perche’ l’altro individuo reagisce appropriatamente a questi input (comprensione dei segnali). Quello che distingue il linguaggio umano dai sistemi di comunicazione animali Attenzione condivisa Comprensione (=capacita’ di prevedere?) il comportamento altrui

RESTO DEL CORPO GENOTIPO RESTO DEL CORPO GENOTIPO RESTO DEL CORPO RESTO DEL CORPO GENOTIPO GENOTIPO

(b) Apprendere dagli altri Due individui sono esposti a uno stesso input e rispondono a tale input Uno dei due individui osserva l’output dell’altro individuo e modifica i pesi delle sue connessioni in modo tale che in futuro il suo output in risposta a quel certo input sara’ simile all’output dell’altro individuo Trasmissione e cambiamento culturale da una generazione alla successiva Emergere di una cultura condivisa all’interno di una comunita’ di individui

INPUT DI INSEGNAMENTO RESTO DEL CORPO RESTO DEL CORPO GENOTIPO

(c) Trasferimenti sociali di risorse Un individuo cede alcune delle sue risorse a un altro individuo senza contraccambio (amore) Un individuo cede alcune sue risorse a un altro individuo in cambio di altre risorse (reciprocita’, scambio economico, mercato) Un certo numero di individui cedono una parte delle loro risorse individuali a una struttura centrale (organizzazioni, imprese, stati) che le ridistribuisce o le usa per produrre nuove risorse che nessun individuo da solo sarebbe in grado di produrre

M A G A Z Z I N O M A G A Z Z I N O MAGAZZINO MAGAZZINO RESTO DEL CORPO GENOTIPO M A G A Z Z I N O RESTO DEL CORPO GENOTIPO MAGAZZINO RESTO DEL CORPO MAGAZZINO RESTO DEL CORPO GENOTIPO GENOTIPO

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M A G A Z Z I N O M A G A Z Z I N O MAGAZZINO CENTRALE MAGAZZINO RESTO DEL CORPO GENOTIPO M A G A Z Z I N O RESTO DEL CORPO GENOTIPO MAGAZZINO CENTRALE MAGAZZINO RESTO DEL CORPO MAGAZZINO RESTO DEL CORPO GENOTIPO GENOTIPO

Su un piano piu’ generale La psicologia del XXI secolo si aprira’: verso il basso (entita’ piu’ piccole dell’intero organismo: cellule, molecole) verso l’alto (entita’ piu’ grandi del singolo organismo: gruppi, organizzazioni, societa’) Il XXI secolo vedra’ l’emergere di una scienza non disciplinare degli esseri umani Strumenti di questa scienza: le simulazioni la visione dei fenomeni come sistemi complessi