Le scienze cognitive: motivazioni e implicazioni

1. Le scienze cognitive: motivazioni e implicazioni • Qual’è l’oggetto delle scienze cognitive? • La natura disciplinare della scienze cognitive • Le radici filosofiche delle scienze cognitive: le origini storiche • I problemi fondamentali delle scienze cognitive • Alcune implicazioni filosofiche delle scienze cognitive

2. Scienza Cognitiva Ricerche interdisciplinari finalizzate allo studio scientifico della mente umana PsicologiaLinguistica AntropologiaNeuroscienze IntelligenzaFilosofia artificiale ESAGONO COGNITIVO

3. In tempi più recenti, lo studio scientifico della cognizione, intesa come l’insieme dei processi di acquisizione ed elaborazione di informazioni – sia esterne sia interne – per vari fini (sopravvivenza, adattamento, conoscenza, e così via), è stato esteso dalla mente umana anche a sistemi biologici non umani e a sistemi artificiali.

4. Se ci limitiamo agli esseri umani, le scienze cognitive studiano facoltà cognitive ‘di base’ (percezione, memoria, consapevolezza, attenzione, ecc.) o facoltà cognitive ‘superiori’ (pensiero, coscienza). Tutte queste facoltà rappresentano particolari aspetti della mente: l’attività delle scienze cognitive potrebbe essere considerata come un contributo al programma generale di costruire una teoria scientifica della mente.

5. Ma cosa significa fare una teoria scientifica di un oggetto così particolare come la mente? Come emerge il concetto moderno di mente? Esso emerge a partire da una lunga tradizione filosofica, che indaga concetti generali (anima, soggetto, io, …) di cui il concetto moderno di mente è soltanto un particolare aspetto (quello più strettamente 'razionale').

6. Le lontane origini del concetto di mente stanno nel più generale concetto di anima (o psyché, secondo il termine greco antico). Storicamente, il primo filosofo che costruisce una teoria dell'anima come entità autonoma, degna di analisi filosofica, è Platone. In particolare nella Repubblica Platone elabora la teoria di un'anima composta di tre parti – una razionale, una legata alla volontà e all'azione e una legata all'aspetto vegetativo – che 'lottano' tra loro per il controllo del soggetto (analogia tra la struttura dell'anima e quella dello stato).

7. La teoria platonica sviluppata nella Repubblica rappresenta la prima teoria 'unitaria' dell'anima nella storia del pensiero occidentale. Elementi fondamentali da un punto di vista moderno nella teoria platonica: - concezione complessa della soggettività (razionalità come principio di organizzazione della vita mentale); - rapporto "alto-basso" (anima nel corpo vs. anima ideale, cioè a contatto con il regno delle idee eterne)

8. L'incontro tra la filosofia platonica e il cristianesimo: Agostino (354-430 d.C.) e la nascita della categoria dell'interiorità e dell'idea di anima personale. Alla dicotomia platonica alto-basso si aggiunge la dicotomia interiore-esteriore: la soggettività acquista una dimensione interna, contrapposta alla sua dimensione esterna, sociale, pubblica. il luogo classico di questa riflessione agostiniana, dal punto di vista letterario e filosofico, sono le Confessioni (400 d.C. circa), un testo fondamentale per l'idea occidentale di soggettività. È il primo testo filosofico nel quale l'io narrante è sia autobiografico sia soggetto di teorizzazione filosofica, un aspetto che avrà grande fortuna nella filosofia.

9. Le Confessioni sono il primo testo filosofico nel quale l'io narrante è sia soggetto autobiografico sia soggetto di teorizzazione filosofica, un aspetto che avrà grande fortuna nella filosofia. Il Discorso sul metodo (1637) di Cartesio è costruito su uno schema analogo: formalmente, si tratta di un'autobiografia intellettuale, ma nella sostanza è anche un'opera teorica, che considera l'io narrante come il soggetto di un percorso ideale che la razionalità dovrebbe compiere.

10. Proprio la riflessione filosofica cartesiana sulla mente e la soggettività pone una questione fondamentale per la moderna scienza cognitiva: il ruolo svolto dalla rivoluzione scientifica. Infatti la "mente" come autonomo oggetto di indagine comincia ad avere un senso da quando la natura diventa scientificamente autonoma. Soltanto allora diventa sensato chiedersi: qual’è il posto della mente nella natura (se ne ha uno)?

11. Con la rivoluzione scientifica, il mondo naturale è diventato oggetto autonomo di indagine (con metodi propri, teorie proprie, ecc.). Ma lo sviluppo della scienza ha contribuito a fissare anche dei criteri di ‘scientificità’, rispetto ai quali valutare altri oggetti di indagine, in particolare la mente. Cartesio ha svolto un ruolo di primo piano in questa fase, perché ha operato sia sul piano della scienza sia sul piano delle indagini filosofiche sulla "mente".

12. Sul piano della scienza, perché Cartesio ha dato un contributo fondamentale alla cinematica moderna (oltre che alla matematica) e alla visione meccanica (o meccanicistica) del mondo naturale. Sul piano delle indagini sulla ‘mente’, perché Cartesio ha dato la prima formulazione moderna di mente come luogo esclusivo della razionalità (privato di qualsiasi carattere vegetativo/vitalistico/emotivo) e ha affrontato in modo esplicito il rapporto mente/materia.

13. La figura di Cartesio è un riferimento storico fondamentale nella prospettiva delle scienze cognitive anche per una ragione più generale: Cartesio è infatti il filosofo che rifonda l’intera filosofia occidentale moderna, ponendo la giustificazione della conoscenza e dei fondamenti dell’attività razionale tra i massimi obiettivi della riflessione filosofica in generale.

14. Inoltre, si deve a Cartesio l’introduzione del termine stesso di MENTE in un senso vicino alla sensibilità contemporanea. Il termine viene usato nella versione latina di un’opera fondamentale per la filosofia occidentale: le Meditazioni metafisiche (1641). In questo testo (che contiene il celebre argomento del cogito), Cartesio ha come obiettivo la dimostrazione che a) la mente esiste, b) la mente è indipendente dalla materia.

15. Un’altra tappa cruciale è rappresentata dalla nascita di una psicologia ‘scientifica’ all’inizio del XX secolo: si afferma l’indirizzo comportamentistanella psicologia (Watson, Skinner, Thorndike e altri): l’oggetto privilegiato della psicologia non è la ‘mente’ del soggetto, ma l’indagine sul suo comportamentoosservabile, analizzato nei termini della relazione stimolo/risposta. Espressione, nel campo della psicologia, di un generale atteggiamento empirista (centralità dell'aspetto empirico e osservativo) sui fondamenti della conoscenza scientifica nella prima metà del XX secolo.

16. “La psicologia come la vede il behaviorista è una scienza naturale puramente oggettiva. Il suo fine teorico è la predizione e il controllo del comportamento. L’introspezione non costituisce una parte essenziale del suo metodo, né il valore scientifico dei suoi dati dipende dalla facilità con cui essi si prestano a essere interpretati in termini di coscienza.” John B. Watson

17. Modello comportamentista di analisi input (stimolo)   output (risposta comportamentale) mente come “scatola nera”

18. Questo modello si rivela particolarmente inadeguato nell’analisi dell’apprendimento del linguaggio: i comportamentisti non sono infatti in grado di spiegare l’aspetto creativo tipico di ogni fenomeno di apprendimento del linguaggio. La linguistica moderna di Noam Chomsky nasce proprio con l’obiettivo di risolvere problemi come questi: si scopre che non è possibile lasciare la mente come ‘scatola nera’ e che le spiegazioni cognitive devono prendere in considerazione il livello ‘mentale’ (cioè ‘interno’).

19. “La scienza cognitiva viene praticata nella convinzione che sia legittimo – e anzi di fatto necessario – porre un livello di analisi separato, che può essere chiamato il «livello della rappresentazione». Uno scienziato, quando lavora a questo livello, lavora intorno a entità rappresentative, come simboli, regole, immagini – il materiale della rappresentazione, che si trova in una posizione intermedia tra input e output [...] Questo livello è necessario per spiegare la varietà del comportamento umano, del pensiero come delle azioni.” H. Gardner, La nuova scienza della mente. Storia della rivoluzione cognitiva

20. SCIENZE COGNITIVE input (percettivo) livello necessario: rappresentazioni, ma in che senso? regole, ... output (comportamentale) Contributo della (allora nascente) informatica per lo sviluppo delle scienze cognitive: la concezione computazionale della mente. ?

21. Fatto storico (contingente). Le prime prove delle scienze cognitive si rivolgono a compiti cognitivi ‘alti’ (scacchi, logica formale), nei quali disporre di ampie risorse e capacità computazionali è importante. Motivazione concettuale (di principio). I computer sono particolari realizzazioni di un modello di calcolo – la Macchina di Turing (MT) – e la MT soddisfa una proprietà cruciale dal punto di vista delle scienze cognitive: la UNIVERSALITÀ (o VIRTUALITÀ).

22. Esistenza della MT universale (Turing 1936) Esiste una macchina di Turing MTU (detta macchina di Turing universale) tale che, per una generica macchina di Turing MT, la MTUpuò simulare la computazione di MT con argomento qualsiasi x.

23. In altri termini, SE il nastro di MTU può contenere come argomento la codifica di qualsiasi possibile istruzione di MT, ALLORA per qualsiasi argomento x, il valore della computazione di MTU è identico a quello di MT, cioè MT(x) =MTU(x)

24. || MT1 Nastro di MT1 possono essere scritte qui Istruzioni di MT1 possono essere scritte qui Nastro di MT2 MT2 ||

25. MT1 Istruzioni di MT1  codifica (effettiva!) delle istruzioni di MT1 sul nastro di MT2  Ora, MT2 può fare tutto ciò che può fare MT1, perché ‘incorpora’ le istruzioni di MT1 (naturalmente i ruoli di MT1 e MT2 possono essere invertiti). In questo caso MT2 opera ‘da Macchina Universale’ rispetto a MT1. Di fatto, MT2 si comporta come se fosseMT1.

26. “Qualunque calcolatore reale, se è fornito di una memoria abbastanza capiente da svolgere il ruolo di nastro per la manipolazione dei simboli, può recitare la parte della macchina universale di Turing. Per esempio, se un microcalcolatore domestico fosse programmato per funzionare come una macchina universale di Turing e se, come dati in ingresso, ricevesse una descrizione codificata di un grande calcolatore mainframe, esso simulerebbe il funzionamento del grande calcolatore su qualunque successione di simboli di dati. “ (J. Hopcroft)

27. MT1 codifica MT2 Conseguenza per la teoria della computabilità: è irrilevante quale sia la particolare MT che calcola!

28. Implicazione epistemologica per i fondamenti delle scienze cognitive (un'implicazione fondamentale per la caratterizzazione computazionale delle ‘prime’ scienze cognitive): SE la mente ha una struttura computazionale, ALLORA la spiegazione delle sue proprietà è indipendente(in linea di principio) dalle sue basi materiali

29. Due tesi fondamentali alle origini delle scienze cognitive: 1. La natura computazionale della cognizione 2. Il carattere astratto delle computazioni

30. 1. La natura computazionale della cognizione I processi cognitivi possono essere interpretati come elaborazioni computazionali di informazioni. 2. Il carattere astratto delle computazioni L’elaborazione computazionale delle informazioni non dipendein modo essenziale dal supporto materiale nel quale l’elaborazione stessa si realizza.

31. La tesi 2 implica il cosiddetto principio di realizzabilità multipla (PRM): un processo cognitivo può essere realizzato da molteplici sistemi cognitivi, sia umani sia artificiali. Il PRM favorisce il programma di ricerca dell’IA (Intelligenza Artificiale) cioè di quel filone delle scienze cognitive che si propone di ‘riprodurre’ mediante adeguati programmi le capacità cognitive di una mente.

32. Slogan delle prime scienze cognitive hardware: software = cervello:mente Universalità delle MT (quale sia l’hardware che realizza il software è indifferente) Indipendenza della mente dalla sua struttura materiale

33. Dimensione filosofica dell’approccio computazionale alla scienza cognitiva e all’IA: il funzionalismo come tesi sulla natura degli stati mentali, considerati come stati funzionali di un processo computazionale. Se la mente è una sorta di programma’ per il cervello, allora possiamo evitare di ridurre la mente alla sua base materiale, senza per questo doversi impegnare su quale sia la natura autentica (se ce n’è una) della mente. In questo senso, il funzionalismo 'aggira' la disputa tra materialismo e dualismo sulla natura della mente.

34. “L’approccio ‘behavioristico’ [...] mira a fornire una descrizione fisicalistica completa del comportamento umano. Ciò corrisponde alla descrizione che un ingegnere o un fisico farebbe di una macchina di Turing realizzata fisicamente. Ma sarebbe anche possibile perseguire una descrizione più astratta dei processi mentali umani, in termini di ‘stati mentali’ (la cui realizzazione fisica, se c’è, non è specificata) e di ‘impressioni’ (che hanno il ruolo dei simboli sul nastro della macchina).” H. Putnam, Minds and Machines (1960)

35. Alan Turing e l'IA Alan Turing, ideatore di uno dei principali modelli di calcolo (le MT), ha svolto anche un ruolo filosofico importante nello sviluppo dell’IA. Egli infatti ha scritto un articolo ‘qualitativo’ intitolato Macchine calcolatrici e intelligenza (1950), nel quale il problema del rapporto tra menti e macchine è analizzato mediante un esperimento ideale (il ‘gioco dell’imitazione’).

36. A. Turing, Macchine calcolatrici e intelligenza (1950) Domanda M “Possono pensare le macchine?” Invece di tentare di rispondere dopo un’analisi del significato dei termini “macchina” e “pensiero”, Turing propone di sostituire questa domanda con un’altra, che presuppone un esperimento ideale (detto gioco dell’imitazione).

37. Gioco dell’imitazione  Test di Turing A C (“interrogante”) B A e B sono un uomo e una donna. C non sa qual’è l’uomo e quale la donna: lo scopo del gioco consiste nell’indovinare mediante una serie di domande adeguate.

38. Ora la domanda M “Possono pensare le macchine?” può essere sostituita dalla domanda M* “Cosa accade se una macchina prende il posto di A?” C “interrogante” B

39. “Sarà dato per scontato che la migliore strategia per la macchina sia quella di provare a formulare le risposte che sarebbero date istintivamente da un uomo.” (p. 169)

40. Approccio cognitivo “classico” (della prima scienza cognitiva) alla mente: Teoria computazionale-rappresentazionale della mente Cognizione: elaborazione di rappresentazioni Le rappresentazioni sono il materiale minimale dei processi cognitivi, intesi come information processing. Il processo di elaborazione delle rappresentazioni è guidata da regole.

41. Grammatica generativa Teoria linguistica elaborata da Noam Chomsky a partire dagli anni ‘50 del XX secolo: esempio particolarmente significativo di teoria cognitiva basata sul binomio regole/rappresentazioni. Tesi generale: il linguaggio è una capacità fondata sulla struttura biologica della specie umana. Implicazione fondamentale: le principali proprietà del linguaggio si collocano in senso primario nella sfera cognitiva e solo in senso secondario nella sfera comunicativa.

42. “Uno dei domini empirici nei quali si sono registrati progressi sensibili è lo studio del linguaggio. Per come lo interpreto, il lavoro svolto in linguistica si basa (spesso implicitamente) su una qualche versione della tesi sulla mente/cervello e si inquadra ragionevolmente nella psicologia e, più in generale, nella biologia umana; alcuni studiosi vi hanno fatto riferimento adottando, con motivazioni ragionevoli, il termine biolinguistica”

43. “L’oggetto di queste ricerche è costituito da alcuni stati specifici in cui si trovano le persone, in particolare il loro cervello; chiamiamo questi stati ‘stati linguistici’. Tali ricerche si propongono di mettere a nudo la natura e le proprietà di questi stati, il loro sviluppo e le diverse forme che possono assumere nonché le loro basi nel corredo biologico innato. Quest’ultimo sembra dar luogo a una ‘facoltà del linguaggio’ che costituisce una delle componenti specifiche delle facoltà mentali più elevate, [...] una ‘proprietà della specie’ che è condivisa, in linea di principio, da tutti gli esseri umani.”

44. GRAMMATICA E GRAMMATICA GENERATIVA Consideriamo i seguenti esempi: (1) A me questo film non mi piace (2) A me questo film non piace (3) Marco vuole di mangiare (4) Marco vuole mangiare In questi esempi, la (2) e la (4) sono ‘corrette’ mentre la (1) e la (3) sono ‘scorrette’. Tuttavia la scorrettezza’ della (1) è molto diversa da quella della (3)!

45. La differenza tra A me questo film non mi piace e A me questo film non piace ci è stata insegnata. Invece la differenza tra Marco vuole di mangiare e Marco vuole mangiare non ci è stata insegnata: avvertiamo quest’ultimo contrasto grazie alla nostra intuizione di parlanti dell’italiano. Secondo la linguistica Marco vuole mangiare frase grammaticale Marco vuole di mangiare frase agrammaticale Scorrettezza Nozione normativa della grammatica Agrammaticalità Nozione descrittiva della grammatica

46. Altro esempio: (5) Marco ha promesso ad Anna di partire (6) Marco ha ordinato ad Anna di partire In nessuna delle due frasi c’è un’indicazione esplicita su chi debba partire, ma noi comprendiamo intuitivamente che nella (5) chi parte è Marco, mentre nella (6) chi parte è Anna. Anche in questo caso, è evidente che si tratta di una capacità che non è stata appresa mediante un processo analogo a quello con cui apprendiamo che A me questo film non mi piace è ‘scorretta’.

47. Lo scopo della grammatica generativa (GG) è quello di fornire una descrizione esplicita di questa capacità e una spiegazione delle modalità con cui essa viene acquisita dagli esseri umani. La GG dovrà fornire un preciso apparato formale, capace di produrre un numero potenzialmente infinito di frasi e strutture mediante un numero finito e dominabile di regole (cfr. più avanti la questione della ricorsività).

48. Particolare concezione di linguaggio: facoltà come componente specifica della mente umana. Secondo questa concezione, il linguaggio è un fenomeno in primo luogo naturale (vale a dire bio-cognitivo) e solo in secondo luogo un fenomeno di tipo storico e sociale. Secondo Chomsky, l’attenzione deve essere concentrata sul linguaggio come capacità del parlante di percepire e di produrre enunciati. Questa capacità è definita I-Linguaggio (linguaggio interno) e costituisce un vero e proprio sistema cognitivo.

49. L’aspetto comunicativo del linguaggio non viene annullato: tuttavia esso non è sufficiente a mettere in luce gli aspetti fondamentali del linguaggio come sistema cognitivo. Distinzioni fondamentali: Linguaggio & Lingua Competenza & Esecuzione Linguaggio: facoltà comune a tutti gli esseri umani Lingua: forma specifica assunta dal Linguaggio negli individui Competenza: conoscenza ‘implicita’ che il parlante ha della propria lingua Esecuzione: realizzazione concreta della competenza da parte di un parlante

50. La componente innata prevista dalla teoria viene chiamata grammatica universale: “può essere considerata come una teoria dei meccanismi innati, una matrice biologica sottostante che fornisce un quadro all’interno del quale si sviluppa la crescita della lingua [...] I princìpi della grammatica universale possono essere considerati come una spiegazione parziale e astratta di un programma genetico che permette al bambino di interpretare certi eventi come esperienza linguistica e di costruire un sistema di regole e princìpi sulla base di questa esperienza.”