DAL SIMULAZIONISMO AL PARADIGMA GALILEIANO

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

2. 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.

3. 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 standarddella computazione.

4. 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).

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. E’ tutto Grazie

12. 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.