Símbolos em criaturas biológicas e artificiais

1. Símbolos em criaturas biológicas e artificiais João Queiroz Dept. Computação e Automação (UNICAMP) Dept. Biologia (UFBA) comunicação ? linguagem cognição representação signo

2. Homo … semioticus Lacan: Man speaks therefore, but it is because the symbol has made him man Pinker: Em qualquer história natural da espécie humana a linguagem se distingue como traço preeminente. Tecumseh Fitch: Language is arguably the most important characteristic of our species, with no known analogs in the animal world.

3. Homo … semioticus • Tomasello: Nas discussões sobre cognição humana de um ponto de vista filogenético, a linguagem costuma ser invocada como uma das razões da singularidade cognitiva humana.

4. pano-de-fundo ... • VOCÊ É UM CONTINUISTA? • UM SALTACIONISTA? • Estamos (sempre estivemos) sós em nossa capacidade de produzir e interpretar símbolos?

5. Linguagem • Human communication is most clearly distinguished from the communication of other primate species by its use of (1) symbols and (2) grammar. Tomasello

6. Tópicos • definições, descrições • relações de dependência • pressuposição, determinação • anterioridade • mosaic evolution? • requisitos biológicos, culturais, • ecológicos … • continuistasvs saltacionistas • ontogenia vs histórico vsfilogenia

7. Organização • introdução • contexto, problemas, comunidades, metodologias [e.g. sintética] • C.S.Peirce • arquitetura filosófica, categorias, semiótica • etologia • problemas, mainstream, neurosemiótica comparada • símbolos como artefatos cognitivos • ‘atalhos e ferramentas’

8. Representações? “componente infraestrutural das investigações científicas” é “obscurecido por confusões terminológicas” (Clark 1997) o termo “é usado em uma tal variedade de modos, em ciências cognitivas, que torna-se um desafio acessar as diferentes propostas que diversos cientistas fazem sobre representação” (Bechtel 1998)

9. Semiotica & ciência cognitiva o que são representações, signos, semiose? como são produzidos? qual sua lógica de funcionamento? quantos tipos de signos conhecemos? • como são usados? como estes tipos se complexificam em criaturas complexas?

10. Semiotica & ciência cognitiva em que momento surgem, em termos onto e filogenéticos? que estruturas estão associadas à sua produção em organismos complexos? como o desenvolvimento de sistemas de signos otimizam perfomances cognitivas? como simular estas performances em criaturas artificias?

11. Mais e mais problemas … diferenças entre sistemas de signos inatos e adquiridos papel adaptativo de linguagens composicionais vantagens adaptativas de símbolos hipotéticos substratos responsáveis influência entre diferentes competênciassemióticas e tarefas de baixo nível cognitivo pressuposição de tipos fundamentais de competência semiótica

12. Símbolos? Ubiquous … sinônimo de signo “icônicos, convencionais, conotacionais” (Noth 115), “verbais, gráficos e pictoriais” (Sebeok 1976: 135) “palavras, gestos” ... exemplos: “bandeiras, figuras emblemáticas, alegorias”,

13. Mainstream … • “símbolos vs não-convencionais”

14. Pré-requisitos • pressões seletivas • habilidades • sistema motor • percepção • atenção • teoria da mente • categorização • memória • aprendizagem associativa • inferência causal • equipamento fonador (ou equivalente)

15. Pré-adaptações • biológicas • Pinker, Deacon, Arbib • estruturas e circuitarias neurais específicas • culturais • Tomasello • sociogênese • ecológica-social • Dunbar • pressões ambientais

16. Abordagens analíticas teóricas, formais, empíricas sintéticas (Synthetic Psychology, 1984) top-down (GOFAI) e.g. expert systems bottom-up (nouvelle AI,Wet AI, alife) e.g. situated organism Synthetic ethology is an approach to the study of animal behavior in which simple, synthetic organisms are allowed to behave and evolve in a synthetic world (MacLennan & Burghardt).

17. Comunidades • semiótica e biosemiótica • etologia e neuroetologia • neurociências • arqueologia cognitiva • linguística • vida artificial • animats • etologia sintética

18. Perguntas específicas • há evidência de símbolos em animais não humanos? • que substratos neurobiológicos são responsáveis pela capacidade de processamento de símbolos? • há evidências em ancestrais humanos? • como fazer estudos comparativo-evolucionários? • como associar a contrução e manipulação de ferramentas? • como simular a emergência destes processos?

19. Language behavior does not fossilize • Comportamento simbólico também não: • Comparativo • Biosemiótica • Etologia • Psicologia Evolutiva • Arqueologia Cognitiva • Computacional • Abordagens Sintéticas

20. Abordagem comparativa • Biosemiótica • tratamento semiótico de processos biológicos • Etologia • comportamento no campo • Psicologia Evolutiva e arqueologia Cognitiva • mente dos ancentrais humanos

21. Abordagem computacional • Computing provides philosophy with such a set of simple, but incredibly fertile, notions – new and evolving subject matters, methods, and models for philosophical inquiry. Bynum & Moor

22. Abordagem computacional • vida artificial, etologia sintética, ANIMATS, robótica cognitiva, neuroetologia computacional • life as it could be que abordagem é capaz de revelar os mecanismos envolvidos na emergência de diversas competências semióticas?

23. SYMBOL GROUNDING • …

24. Alguns representantes • IA • Harnard - categorical perception anchoring • robótica cognitiva • behavior based robotics (physical grounding hyphotesis) • Brooks -> anti-representacionalismo • vida artificial • Cangelosi, Parisi • embodied and situated cognitive robotics (physical symbol grounding problem) • Vogt • Ziemke • etologia sintética

25. Diversas criaturas Khepera é um robô usado em pesquisas de ANIMATS e robótica cognitiva (manufaturado pela K-Team S.A.)

26. Diversas criaturas

27. CUBE • Animats

28. CUBE

29. CUBE

30. Symbolic Creatures Simulation

31. Algumas vantagens • constrói sistemas capazes de realizar tarefas cognitivas, para gerar, testar, e avaliar hipóteses e teorias • para a teoria: oportunidade de quantificar e formalizar, em termos de linguagem de programação, suas principais idéias, conceitos e proposições. • meios para realizar Gedanken experiments sobre as condições necessárias e suficientes para observação dos processos investigados • como seriam, ou teriam sido, tais e tais fenômenos, se as condições iniciais para a emergência e desenvolvimento fossem, ou tivessem sido, outras, e não estas?

32. Diversas vantagens • alterar livremente • os parâmetros que definem os padrões de eventos simulados • a arquitetura das criaturas • as leis que regem o comportamento dos objetos no ambiente

33. Diversas vantagens • isolar e variar cada parâmetro isoladamente • associar diversas variações, combiná-las temporalmente em cascata • replicar, sem as dificuldades operacionais típicas de modelos experimentais, os procedimentos • introduzir novos e subtrair antigos parâmetros

34. Group for Research on Artificial Cognition (GRACo) • www.dca.fee.unicamp.br/projects/artcog • João Queiroz • Ângelo Loula • Antônio Gomes • Ricardo Gudwin • Sidarta Ribeiro • Leandro de Castro • Ivan de Araújo • Charbel El-Hani

35. Principais frameworks • semiótica e pragmatismo de Peirce • gramática especulativa e pragmaticismo • teoria pragmática da comunicação • neuroetologia • comunicação animal e substratos neurobiológicos • etologia sintética/animats • simulação de comunicação simbólica • cenário digital/arquitetura cognitiva • condições necessárias e suficientes para projetar criaturas simbólicas

36. Symbolic Creatures Simulation • Criaturas • Presas  Aprendiz e Instrutor • Predadores • Terrestre , Aéreo e Rastejante • Objetos • Árvore • Arbusto • O instrutor emite alarmes na presença de predadores. Os aprendizes aprendem a associação alarme-predador.

37. Aprendizagem associativa de símbolos • Memória Associativa • relações ajustáveis entre estímulos • aprendizado Hebbiano • ciclos positivos e negativos • auto-organização • Memórias de trabalhos • repositório temporário de estímulos • persistência de estímulos DR2 DR1 DR1

38. a ? a a Associação de eventos: fase indexical A vocalização do alarme dirige a atenção do aprendiz para o predador provocando fuga específica.

39. a ! a a Associação de eventos: fase simbólica Quando a associação alarme-predador tem valor alto, o aprendiz foge especificamente ao ouvir o alarme mesmo não vendo o predador.

40. a ! a Playback Ao simular a reprodução do alarme por um altofalante, sem a existência de um predador, o aprendiz também fugirá.