Fabio Ruini’s blog

Gli artefatti tecnologici e le modificazioni apportate all’ambiente esterno sono tipici del pattern adattivo umano. Gli esseri umani sono gli unici animali che basano in buona parte il loro adattamento all’ambiente su un una modifica di tale ambiente per renderlo il più adatto possibile a sé stessi, piuttosto che su una modifica di sé stessi per diventare più adatti all’ambiente così com’è.

Allo stesso modo del linguaggio, anche gli artefatti tecnologici hanno un doppio rapporto con la trasmissione culturale. Essi sono infatti trasmessi culturalmente ed al tempo stesso fanno da tramite nell’ambito della trasmissione culturale di idee e modi di comportarsi. Grazie alla tecnologia viene meno il vincolo di stare fisicamente vicini ad un maestro per poter apprendere: il maestro può essere sostituito da un libro, da un computer o da un altro dei cosiddetti “artefatti cognitivi”.

Osserviamo ora un’ultima simulazione. L’ambiente virtuale che abbiamo di fronte è costituito da una moltitudine di “omini” che si muovono nello spazio alla ricerca di cibo (rappresentato sottoforma di piccole spighe di grano), che conservano all’interno di particolari vasi. Questi vasi, che servono non solo per conservare, ma anche per trasportare e cuocere il cibo, sono a tutti gli effetti degli artefatti tecnologici e come tali essi vengono trasmessi culturalmente, in maniera selettiva, da una generazione all’altra. La rete neurale di ogni individuo contiene una parte dedicata alla riproduzione dei vasi: vi sono unità di input che codificano le caratteristiche percettive di un vaso preso come modello da riprodurre, vi sono inoltre unità di output che codificano le caratteristiche del vaso che viene riprodotto copiando il modello. Tale rete neurale aggiorna i propri pesi in base ad un algoritmo di backpropagation, che utilizza come riferimento il vaso “modello” che si vuole riprodurre. Introducendo un po’ di variabilità casuale nella riproduzione dei vasi, possono avvenire degli “errori” durante la copiatura che, a lungo andare, daranno come risultato l’evoluzione tecnologica. La qualità media dei vasi migliorerà con il passare delle generazioni.

L’evoluzione tecnologica può non essere dovuta soltanto a processi che avvengono all’interno di un certo gruppo di individui. Un vaso “evoluto” creato da un dato gruppo può essere immesso, ad esempio come parte di uno scambio commerciale, in un altro gruppo tecnologicamente più arretrato: il risultato può essere un’accelerazione nello sviluppo tecnologico di questo secondo gruppo. Al contrario, l’isolamento di una popolazione può portarla alla diversificazione culturale e tecnologica, con fenomeni di “deriva” analoghi a quelli della “deriva” genetica, producendo così la grande varietà tipica delle culture e società umane.

Le strategie sociali di sopravvivenza e l’evoluzione culturale-tecnologica sono fenomeni centrali delle società e delle culture umane. Il trasferimento e la circolazione delle risorse tra gli individui (che di fatto è causa dell’interdipendenza tra essi) costituiscono la base dell’esistenza delle società viste come nuovi sistemi complessi sovraindividuali ed il motore dello sviluppo storico delle società umane. Apprendere dagli altri all’interno di un gruppo è la base dell’esistenza delle culture, intese come insiemi di individui, idee e tecnologie condivise.

L’esistenza delle società e delle culture, unitamente al fatto di vivere all’interno di un ambiente culturale e tecnologico (ossia, un ambiente non soltanto naturale), ha due implicazioni per la mente degli esseri umani:

1. la mente di un essere umano non sta tutta fisicamente dentro di lui, ma solo in parte: gli artefatti tecnologici (specialmente quelli cognitivi) in buona misura “pensano” per lui. L’intelligenza dell’individuo è quindi sparsa per l’ambiente, incorporata negli artefatti tecnologici;
2. la mente di un individuo è solo in parte la sua mente: ciò che l’individuo pensa, lo pensa la sua cultura, che l’individuo si limita a ricevere ed a trasmettere, eventualmente con piccole modificazioni. Esiste una piccola mente dell’individuo; esiste una mente, più grande, della sua cultura.

[da: Domenico Parisi, “La mente. Nuovi modelli della Vita Artificiale” (Il Mulino, 1999) - rielaborazione mia]

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Sono tre le modalità fondamentali attraverso le quali, all’interno degli organismi, possono emergere comportamenti e capacità prima non esistenti. Accanto all’evoluzione biologica ed all’apprendimento in vita, che abbiamo già osservato, possiamo individuare l’evoluzione culturale: il comportamento emerge nella popolazione come nell’evoluzione biologica, ma passa attraverso un apprendimento individuale che ha carattere sociale, ovvero che consiste nell’apprendere dagli altri.

L’apprendimento esiste, in misura minore o maggiore, in tutti gli esseri viventi. Se gli animali, solitamente, apprendono per la maggior parte della natura (cioè interagendo con l’ambiente), gli esseri umani apprendono dai loro conspecifici, dai loro comportamenti, dalle loro parole e dagli artefatti tecnologici che loro hanno creato. La trasmissione culturale è fondamentalmente “evoluzione culturale”. Comportamenti, idee e tecnologie propri di una generazione vengono riprodotti selettivamente nella generazione successiva, con l’aggiunta di alcune varianti. Anche la trasmissione culturale è infatti accompagnata dall’innovazione, che può avere luogo attraverso la mutazione (errori di “copiatura” durante la trasmissione), la ricombinazione innovativa di idee già esistenti, l’introduzione di varianti provenienti da altre società, ecc…

Vediamo una nuova simulazione. Nell’ambiente virtuale, gli individui devono cercare cibo per sopravvivere e riprodursi, ma nascono con pesi della rete neurale casuali e non sono quindi in grado di provvedere all’approvvigionamento. Muovendosi nell’ambiente accanto ad un “maestro” in grado di raccogliere cibo (condividendo così il medesimo input sensoriale), mediante un algoritmo di backpropagation gli individui diventano man mano capaci di raccogliere cibo. Quello appena abbozzato è un semplice modello della trasmissione culturale: il comportamento di una generazione viene “ereditato” dalla generazione successiva, non attraverso il DNA, ma tramite l’apprendimento.

Come abbiamo accennato prima, la trasmissione culturale non è soltanto conservazione del passato, ma anche cambiamento ed evoluzione culturale. Possiamo vedere la cultura come un pool di varianti di modi diversi ed alternativi di agire, pensare, parlare, costruire ed usare strumenti. Essa viene trasmessa in maniera selettiva (alcune varianti sono più trasmesse di altre) e con nuove varianti che si aggiungono ad ogni generazione. E’ questa variabilità che crea il cambiamento, o meglio, l’evoluzione culturale. Immaginiamo infatti la simulazione precedente alla prima generazione, senza la presenza di alcun maestro. Gli individui che sono, casualmente, nati con i migliori pesi della rete neurale divengono maestri nella generazione successiva. Gli individui che diventeranno loro allievi, cercheranno di apprendere la loro tecnica di approvvigionamento, introducendo però un certo quantitativo di “rumore” al pattern di insegnamento che osservano dai maestri. Grazie a questo rumore, la trasmissione culturale diventa evoluzione culturale e farà evolvere, nel lungo periodo, la capacità di procurasi cibo, precedentemente assente nell’ambiente.

La realtà, tuttavia, è come al solito più complessa. L’aggiunta di nuove varianti da una generazione all’altra (ossia l’innovazione culturale e tecnologica) non è dovuta soltanto ad “errori” di copiatura, ma anche ad altri meccanismi, quali possono essere le invenzioni, le influenze di altre culture, l’innovazione ricercata sistematicamente e coscientemente. Al contrario dell’evoluzione biologica, quella culturale permette la trasmissione dei caratteri acquisiti nel corso della vita. Come meccanismo di cambiamento essa è dunque molto più veloce rispetto alla trasmissione genetica.

Evoluzione biologica e culturale non sono comunque fenomeni separati e tra loro alternativi come abbiamo visto finora: essi avvengono insieme e soprattutto possono influenzarsi a vicenda. Questa interazione tra i due tipi di evoluzione é simulabile in vari modi. Possiamo infatti immaginare il nostro ambiente virtuale, dove gli individui nascono incapaci di cercare cibo; se la loro rete neurale non ha codificato il comportamento di ricerca, ha però al suo interno i pesi (ereditati perché scritti nel DNA) che sviluppano il comportamento innato del cercare un maestro al quale “accoppiarsi”. In questo modo, l’evoluzione biologica è il presupposto perché possa avvenire la trasmissione culturale. Senza trasmissione culturale, l’evoluzione biologica non ci sarebbe stata.
La stessa tendenza ad imparare dagli altri potrebbe essere geneticamente trasmettibile, anche se ciò non garantisce che, i comportamenti imparati durante la vita mediante l’apprendimento, siano effettivamente utili alla sopravvivenza ed alla riproduzione dell’individuo che li mette in atto.

Le idee, in genere, vengono trasmesse tra gli individui attraverso il linguaggio, il quale è legato a doppio filo con la trasmissione culturale. Da un lato, infatti, il linguaggio stesso evolve culturalmente; dall’altro lato il linguaggio è il tramite attraverso cui vengono trasmesse idee e modi di comportarsi, conoscenze e valori. Il linguaggio permette inoltre di apprendere dagli altri non soltanto imitando il comportamento, ma anche ascoltando o leggendo le loro descrizioni linguistiche di comportamento da imparare.

[da: Domenico Parisi, “La mente. Nuovi modelli della Vita Artificiale” (Il Mulino, 1999) - rielaborazione mia]

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Riaccendiamo il computer e torniamo ad occuparci di simulazioni. Osserviamo un ambiente all’interno del quale si muovono diversi individui, ciascuno con una sua rete neurale, un suo corpo ed un suo DNA. Questi individui devono trovare e raccogliere cibo per poter sopravvivere e riprodursi; il loro comportamento di approvvigionamento è codificato nei pesi della loro rete neurale. Stagionalmente il cibo presente nell’ambiente ricresce, arrivando a compensare quello raccolto. Ciascun individuo raccoglie la quantità di cibo necessaria a soddisfare i suoi bisogni energetici immediati ed eventualmente quelli dei suoi figli, se questi sono in un’età in cui non sono ancora in grado di procurarsene da soli.

Con il passare del tempo, gli individui che vivono nell’ambiente arrivano a sviluppare l’agricoltura e l’allevamento degli animali. Ora, essi possono procurarsi una quantità maggiore di cibo rispetto a quella di cui hanno bisogno. Tale eccedenza può essere immagazzinata (in quel “magazzino individuale” che nella figura 18 è rappresentato con la sigla “MI”) e vi si può attingere nei momenti di scarsità e di bisogno.

Se non prendiamo in considerazione i rapporti padre-figlio, le strategie di sopravvivenza della popolazione viste in questi due ambienti sono di tipo puramente “individuale”: le probabilità di sopravvivere e di riprodursi di ogni individuo dipendono soltanto dall’individuo stesso ed in particolare dalla sua abilità/fortuna nel procurarsi il cibo. Modifichiamo leggermente la simulazione, facendo sì che ogni individuo sia disposto a cedere una parte del proprio cibo ad un altro individuò che si trovi in difficoltà.

Ciò a cui assistiamo ora è l’emergere di una strategia “sociale” di sopravvivenza. Le probabilità di sopravvivere e di riprodursi non dipendono più soltanto dal singolo individuo, ma anche dalla capacità di procurarsi cibo degli altri individui e soprattutto dalla loro disponibilità a cederne una parte ad un individuo in difficoltà.

Da un punto di vista evolutivo, i geni che stanno dietro ai comportamenti altruistici (com’è quello di cedere il proprio cibo ad un individuo in difficoltà) dovrebbero scomparire dal pool genetico della popolazione, in quanto provocano una diminuzione delle chances di sopravvivenza/riproduzione dell’individuo che ne é portatore. Nelle società umane, tuttavia, accade spesso che un individuo ceda una parte delle proprie risorse ad altri, anche quando questi non sono suoi parenti (e dunque non prendano parte al processo di diffusione del suo genoma). La stessa evoluzione delle società umane verso le forme complesse che conosciamo oggi é stata trainata da queste forme di circolazione sociale.

La condivisione di risorse senza una contropartita immediata, ma con una futura possibilità di reciprocazione, tende ad avvenire all’interno di gruppi sociali di piccole dimensioni, dove tutti gli individui si conoscono e dove vi è scarsità di risorse (e dove, quindi, la fortuna è spesso più determinante dell’abilità nel garantire o meno la sopravvivenza di un individuo). Questo per il semplice fatto che, in un ambiente di questo genere, la probabilità di reciprocazione del comportamento altruista è piuttosto elevata.

In un gruppo umano, cedere ad altri le proprie risorse può servire allo scopo di affermare e/o mantenere una propria immagine di generosità, utile nell’ipotesi inconscia che, in caso di bisogno, si riceva dagli altri in funzione di quanto si è dato loro. Gli esseri umani sono avvantaggiati in questo processo sociale, in quanto dotati di linguaggio, in grado di far rivivere nel tempo e rendere noti a tutti i comportamenti altruistici adottati da un certo individuo.

Il trasferimento di risorse tra individui può avvenire in maniera spontanea, ma anche attraverso la violenza: un individuo si impossessa delle risorse altrui, sfruttando il fatto che la vittima non è in grado di opporsi oppure, il farlo, comporterebbe ad essa la perdita di un quantitativo di risorse maggiore rispetto a quello che gli verrebbe sottratto se decidesse di accettare passivamente l’accadimento. Terza possibilità è quella del trasferimento di risorse nel contesto di una società fondata sullo scambio: un individuo cede una sua risorsa ad un altro e ne riceve immediatamente in cambio un’altra, di valore commisurato a quello della prima.

Vediamo ora un’altra simulazione. La società che ci troviamo di fronte è uno “stato”, basata su di un meccanismo che funziona come una sorta di “magazzino centrale”, al quale gli individui cedono una parte delle proprie risorse (sottoforma di tasse, forza lavoro, capacità di combattere, ecc…). Il magazzino centrale amministra le risorse raccolte, ridistribuendole in maniera equa tra tutti i membri del gruppo, oppure utilizzandole per produrre “risorse collettive”, che nessun individuo sarebbe in grado di produrre da solo (strade, sistemi di irrigazione, capacità di muovere guerre offensive per impadronirsi delle risorse di altri gruppi, ecc…).

Il magazzino centrale tende ad essere gestito da un “capo” (un individuo singolo o un gruppo di individui), che lo amministra da un punto di vista organizzativo (quante e quali risorse deve cedere ogni individuo, quante e quali deve poter attingere, come deve essere strutturata la produzione “collettiva”, ecc…), ma che ha soprattutto il compito di garantire che ciascun individuo della società ceda effettivamente la parte prevista delle sue risorse al magazzino centrale. I comportamenti individuali, tendono infatti ad essere egoistici (cedere meno del dovuto ed attingere in misura maggiore rispetto a quanto previsto); ciò fa sì che buona parte dell’organizzazione socio-politica delle società umane sia finalizzata proprio a “convincere” i membri del gruppo sociale a comportarsi nel modo previsto nei confronti del magazzino centrale. Il capo, in cambio del suo lavoro di amministrazione, viene lautamente ricompensato (con risorse attinte dal magazzino centrale) ed ha quindi tutto l’interesse nel preservare il funzionamento di questo “magazzino centrale”.

Ma chi è che diventa capo? Ad un primo livello di approssimazione possiamo identificare due tipi distinti di “capi”: i capi “assoluti”, che diventano tali perché eredi del capo precedente, appartenenti a famiglie ricche o potenti o semplicemente perché si impossessano del potere con la forza; i capi “democratici”, scelti (eletti) e controllati dal corpo sociale previa dimostrazione delle loro abilità personali.

Le simulazioni che abbiamo visto fino ad ora sono piuttosto semplici: il comportamento è determinato dal DNA e, sia esso sia le organizzazioni sociali, si mantengono solo se hanno un’influenza positiva sulla probabilità di sopravvivenza e di riproduzione degli individui. La realtà, come sempre, è più complessa. Spesso gli individui si comportano semplicemente in maniera tale da accrescere il proprio benessere psico-mentale, il quale è soltanto lontanamente connesso con i fattori biologici della sopravvivenza e della riproduzione. I comportamenti, poi, non sono determinati dal patrimonio genetico, ma sono piuttosto frutto dell’ambiente e delle esperienze maturate all’interno di questo ambiente. Da quest’ultima considerazione emerge lampante il fatto che, affinché la Vita Artificiale possa essere estesa al comportamento degli esseri umani, è necessario riuscire a simulare i fenomeni della trasmissione e dell’evoluzione culturale.

[da: Domenico Parisi, “La mente. Nuovi modelli della Vita Artificiale” (Il Mulino, 1999) - rielaborazione mia]

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Reti neurali ed algoritmi genetici fanno parte di un’impresa più ampia, che prende il nome di “Vita Artificiale”. La Vita Artificiale può essere definita come “lo studio dei sistemi viventi fatto, non dissezionando ed analizzando i sistemi viventi che esistono nella realtà (come fa la biologia), ma costruendo sistemi viventi artificiali”. Questo, in genere, significa simulare con i computers fenomeni del mondo vivente, ma anche costruire robot fisici dotati di alcune delle caratteristiche proprie degli organismi biologici.

Il nome “Vita Artificiale” può far pensare ad una sorta di cattivo riduzionismo. In realtà, la scienza della Artificial Life non condivide affatto il riduzionismo biologico nella spiegazione del comportamento umano, ma al contrario si interessa dello studio di tutti i fenomeni del mondo vivente. Il suo quadro teorico di riferimento è quello dei sistemi complessi, il suo metodo di ricerca quello delle simulazioni: idee completamente generali e pertanto applicabili a tutti e tre i livelli della gerarchia che abbiamo visto all’inizio di questo lavoro (il livello delle entità e dei fenomeni studiati dalla biologia, il livello del comportamento e della vita mentale di cui si occupano gli psicologi, il livello delle società umane e dei fenomeni culturali e tecnologici studiati dagli storici e dagli scienziati sociali).

Le società umane ed i loro prodotti culturali possono essere interpretati e simulati come sistemi complessi, le cui caratteristiche sono un risultato dei comportamenti e delle interazioni tra gli individui che le compongono. Lo studio di queste interazioni individuo-società, d’altronde, è ciò che le scienze dell’uomo studiano da sempre. L’aspetto innovativo nell’approccio della Vita Artificiale è il tentativo di tenere assieme i tre livelli della gerarchia, ossia di studiare le relazioni reciproche tra la biologia, il comportamento o la vita mentale, e la società, chiamando contemporaneamente in causa le scienze biologiche, quelle psicologiche e quelle sociali.

[da: Domenico Parisi, “La mente. Nuovi modelli della Vita Artificiale” (Il Mulino, 1999) - rielaborazione mia]

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Immaginiamo ora un’altra simulazione. Nel nuovo ambiente, vi è un organismo adulto che vaga alla ricerca di cibo, utile per sopravvivere e riprodursi. Poco distante da lui, che segue i suoi movimenti, vi è un organismo bambino. La prima domanda che viene da porsi è come faccia il bambino a sopravvivere. La risposta diventa lampante osservando per qualche tempo la simulazione: si nota infatti come l’organismo adulto, una volta individuato il cibo, una volta lo mangi, mentre la volta successiva lo raccolga e lo ceda all’organismo bambino, garantendo anche ad esso la sopravvivenza.

Cedere una parte del proprio cibo fa diminuire per l’adulto le sue chances di sopravvivenza. Come possono essersi evoluti dei pesi della rete neurale che si traducono in comportamenti contrari alla sopravvivenza ed alla riproduzione di chi li compie? La risposta sta questa volta nella relazione che lega i due organismi: essi sono padre e figlio. Comportandosi in questo modo, il padre fa sì che il figlio (con il quale condivide il DNA) possa raggiungere l’età fertile e quindi riprodursi, contribuendo alla diffusione del genoma nelle generazioni future, in misura più ampia di quanto potrebbe mai fare un padre “egoista”.

Il comportamento dei bambini, che seguono il padre, è molto più semplice da spiegare. L’evoluzione ha infatti rapidamente eliminato quei comportamenti “autonomi”, che portano l’organismo bambino a stare lontano dal padre, impedendogli di accedere al cibo necessario per sopravvivere.

Questi due comportamenti sono alla base delle “relazioni di amore”. Da un punto di vista formale, possiamo infatti identificare due tipi fondamentali di amore:

• l’amore dei genitori per i figli (che si manifesta cedendo ai figli le proprie risorse);
• l’amore dei figli per i genitori (che si manifesta stando vicini ai propri genitori per ricevere le loro risorse).

La relazione d’amore tra partners sessuali potrebbe meritare una classificazione propria, ma essa può anche essere espressa riutilizzando i due tipi di amore visti qui sopra, considerando ciascuno dei due partner ora il genitore, ora il figlio.

Così come molte delle simulazioni che abbiamo affrontato fino a questo momento (si pensi al modello dove l’insetto cercava un partner sessuale, a quello dove l’organismo riceveva un aiuto linguistico per imparare a categorizzare i funghi, ecc…), quella che stiamo analizzando ora ha una sua componente di carattere “sociale”. Le interazioni sociali sono un campo importante in cui si esercita, tra le altre, la capacità di prevedere. Se prevediamo come reagirà un altro individuo ad un nostro comportamento, il nostro comportamento nei suoi confronti sarà più sofisticato.

Più in generale, gli esseri umani sono socialmente piuttosto sofisticati. E’ soprattutto grazie al linguaggio che gli esseri umani vivono in una comunità sociale non solo quando si incontrano dal vivo, ma anche quando non interagiscono faccia a faccia, rispondendo a stimoli linguistici autogenerati in maniera simile a come risponderebbero agli input fisicamente prodotti da altri individui.

[da: Domenico Parisi, “La mente. Nuovi modelli della Vita Artificiale” (Il Mulino, 1999) - rielaborazione mia]

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La vita mentale sembra essere fatta di due di tipi di fenomeni: quelli “freddi” (relativi al conoscere, prevedere ed immaginare la realtà, al ragionare, al fare ipotesi e progetti, al decidere cosa fare) e quelli “caldi” (relativi alle motivazioni, alle emozioni, agli effetti). Il linguaggio comune, come d’altronde fa anche la scienza cognitiva, tende ad associare la parola “mente” ai fenomeni “freddi”. La mente “fredda” è studiabile senza considerare gli organismi come dotati di un corpo: è possibile infatti comprenderla attraverso l’analisi della sola rete neurale che caratterizza gli organismi sotto esame. La vita mentale “calda” è invece un prodotto delle interazioni della rete neurale con il resto del corpo. Basti pensare alle reazioni del nostro fisico di fronte ad accadimenti particolari quali l’innamoramento: aumento del battito cardiaco, difficoltà di articolazione delle parole, aumento della produzione ormonale, ecc… Per simulare la vita affettiva, una rete neurale non può quindi limitarsi ad interagire con l’ambiente esterno, ricevendo input sensoriali extra-corporali e producendo in risposta particolari movimenti del corpo, ma deve saper interagire con le parti interne del corpo, così come il sistema nervoso fa negli organismi.

Si tenga comunque presente che non tutte le influenze che giungono al sistema nervoso dal resto del corpo sono “sentite”: alcune di esse avvengono e basta, il che fa pensare che il “sentire” o meno una certo accadimento corporeo sia collegato ai fenomeni dell’attenzione e della motivazione. Se dunque il “sentire” in quanto tale richiede soltanto un corpo ed una rete neurale, le emozioni sembrano invece richiedere reti neurali maggiormente sofisticate, in grado di autogenerare il proprio input, di immaginare, di pensare, cioè, di unire mente “calda” e mente “fredda”.

[da: Domenico Parisi, “La mente. Nuovi modelli della Vita Artificiale” (Il Mulino, 1999) - rielaborazione mia]

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Ci stiamo man mano allontanando dagli insetti originari, per avvicinarci sempre di più agli esseri umani. Passo decisivo in tal senso è introdurre il concetto di linguaggio, capace di amplificare e di trasformare le capacità dell’organismo che ne è in possesso.

Riprendiamo in mano la simulazione dove erano presenti nell’ambiente funghi “buoni” e funghi “cattivi”. La rete neurale degli individui è però diversa rispetto a quella vista precedentemente.

Come mostra la figura 14, ora vi sono delle nuove unità di input sensoriale che codificano i suoni provenienti dall’ambiente e delle nuove unità di output che codificano movimenti fono-articolatori in grado di produrre fisicamente dei suoni. Gli individui si muovono a coppie (un adulto ed un bambino); quando una di queste coppie incontra un fungo, l’adulto risponde emettendo un suono, percepito dal bambino, che sulla base di questa sua percezione sceglie il comportamento da adottare. I suoni che l’adulto è in grado di emettere sono due, precisi e molto diversi tra loro. La scelta del suono da emettere è funzione dell’opera di categorizzazione dell’adulto: un suono se il fungo che la coppia ha di fronte è buono, l’altro suono nel caso in cui il fungo sia cattivo. Ciò migliora l’efficienza del bambino nel distinguere tra le due categorie di funghi. L’input della rete neurale del bambino è più completo quando si trova in presenza dell’adulto, con conseguenze che si ripercuotono sulle sue codifiche interne dei funghi (patterns di attivazione), le quali devono essere differenti per categorie di funghi diverse (categorizzazione). Il lavoro neurale di categorizzazione, in sostanza, viene svolto in maniera migliore quando il bambino si trova insieme all’adulto.

Il linguaggio non serve soltanto per categorizzare meglio la realtà: esso può servire anche per focalizzare l’attenzione. Se immaginiamo che un bambino si trovi di fronte a due oggetti diversi, uno soltanto dei quali rilevanti per il compito che deve svolgere, il suono emesso dall’adulto può servire al bambino per capire a quale dei due oggetti deve prestare attenzione. L’attenzione, nella pratica, si traduce nella neutralizzazione, da parte del bambino, dell’input sensoriale relativo all’oggetto che l’adulto gli ha detto (attraverso il suono) di considerare come non rilevante.

Qualcosa di analogo accade anche per la capacità di astrazione. Si pensi al bambino che percepisce una ciliegia piccola, rossa e che si mangia. Se, durante questa percezione, l’adulto emette un suono che nelle esperienze passate è legato alla sola caratteristica “colore rosso”, il bambino finirà per neutralizzare l’informazione riguardante le altre proprietà della ciliegia, “astraendo” soltanto il fatto che essa sia rossa.

Il linguaggio, ad ogni modo, non è utile soltanto per migliorare il modo in cui l’organismo risponde alla realtà percepita dai sensi, ma serve anche come sostituto di questa realtà. Un essere umano può infatti rispondere ai suoni del linguaggio come se avesse di fronte la realtà con cui questi suoni sono normalmente associati (si pensi, ad esempio, al grido “al lupo, al lupo!”).

Se torniamo alla nostra simulazione, osserviamo che dopo un po’ di tempo anche il bambino inizia ad emettere suoni ogni qualvolta percepisce un fungo. Suoni che dapprima sono molto simili tra loro, ma poi (attraverso l’algoritmo di backpropagation che utilizza l’adulto come modello) arrivano ad essere del tutto corretti: il bambino, con il meccanismo dell’imitazione, ha imparato a parlare. Grazie al linguaggio, il bambino ha potuto sfruttare l’esperienza delle generazioni precedenti, per imparare con pochissimi rischi quali sono le categorie in cui è possibile classificare i funghi. Una volta appreso il linguaggio, il bambino, dal punto di vista di questa simulazione, è diventato un adulto. Ora può sciogliere la sua coppia e cercare un bambino a cui insegnare le nozioni apprese.

Come abbiamo visto, un individuo è influenzato dai suoni prodotti da un altro individuo. Ma sarebbe altrettanto lecito supporre che esso possa essere influenzato allo stesso modo dai suoni emessi da lui stesso, o magari semplicemente generati, ma non emessi all’esterno del suo corpo. La capacità di parlare con sé stessi è generalmente intesa come la capacità di pensare.

Stiamo lentamente arrivando a simulare individui dotati di pensiero e di vita mentale.

[da: Domenico Parisi, “La mente. Nuovi modelli della Vita Artificiale” (Il Mulino, 1999) - rielaborazione mia]

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La capacità degli esseri umani di effettuare previsioni non è soltanto innata, ma anche esplicita. Molti animali, tuttavia, appaiono capaci di effettuare previsioni “implicite”, cioè di anticipare il futuro nel proprio comportamento (si pensi ad esempio al cane di Pavlov). Nel comportamento di questi animali, la risposta allo stimolo presente spesso serve a creare le condizioni per poter rispondere in maniera più efficiente agli stimoli futuri. E’ ciò che avviene ad esempio quando si prova paura: l’aumento del battito cardiaco, dello stato di vigilanza e delle altre componenti psicomotorie servono per reagire meglio ad un pericolo che può presentarsi. Molto comportamento, dunque, anticipa il futuro. Questo carattere anticipatorio delle risposte è così importante che una delle più semplici forme di apprendimento, il condizionamento, è fondamentalmente rivolto ad aumentare la capacità anticipatoria dell’organismo.

Dov’è quindi la specificità del prevedere, se la maggior parte dei comportamenti ha questo carattere anticipatorio e preparatorio? La risposta la si può trovare osservando di nuovo la figura 13: la rete neurale di un organismo capace di prevedere è una rete che autogenera il proprio input (a differenza di quanto accade nelle reti neurali senso-motorie). La rete produce come output un certo pattern di attivazione, che viene reimmesso all’interno della rete neurale come se fosse un nuovo input. Talvolta, questo input autogenerato dalla rete neurale ha caratteristiche del tutto simili a quelle di un vero e proprio input sensoriale. E’ ciò che avviene ad esempio in caso di sogni, allucinazioni, ecc…

Prevedere ed immaginare possono essere due fenomeni strettamente collegati tra loro: la sostituzione dell’input proveniente dall’esterno con uno autogenerato (prodotto di una rete in grado di prevedere) può infatti essere vista come una forma di immaginazione.

[da: Domenico Parisi, “La mente. Nuovi modelli della Vita Artificiale” (Il Mulino, 1999) - rielaborazione mia]

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Un organismo dotato di una rete neurale semplice vive nel presente e basta: la sua vita psichica è formata da tanti eventi indipendenti l’uno rispetto all’altro. L’aggiunta di unità di memoria crea una continuità tra il passato ed il presente, dando uno spessore temporale al comportamento dell’organismo. Ma per quanto riguarda il futuro? E’ possibile che un organismo tenga conto del futuro nel suo comportamento? Affinché ciò sia possibile senza violare la legge secondo cui le cause vengono prima dei loro effetti, il futuro deve presentarsi come previsione del futuro.

Se gli input sensoriali che si presentano nell’ambiente lo fanno con una certa regolarità, allora la rete neurale di un organismo può fornire come output una codifica dello stato successivo. E’ ciò che possiamo chiamare “previsione”.

Come per ogni output prodotto da una rete neurale, il saper fare previsioni corrette dipende dai pesi delle connessioni della rete; pesi che possono essere ereditati geneticamente o appresi durante la vita. In questa seconda ipotesi, quella dell’apprendimento in vita, la rete neurale non utilizza una strategia di learning “a rinforzo”, ma si appoggia ad un algoritmo più complicato, detto di “backpropagation”. Ogni volta che la rete produce un output, questo viene confrontato con quello che sarebbe dovuto essere il pattern di attivazione delle sue unità di output (l’insieme delle caratteristiche del fenomeno che si era cercato di prevedere, che diventa l’input di insegnamento) e, in base alle differenze tra i due pattern, modifica i pesi delle sue connessioni. Dopo un certo numero di cicli di apprendimento, la differenza (errore) tra output prodotto dalla rete ed output corrette tende verso zero: la rete ha imparato a comportarsi nella maniera desiderata.

Quando si parla di fare previsioni, occorre fare una distinzione importante. Un tipo di previsione è quello che consiste nel prevedere un evento futuro, che non dipende dalle nostre azioni. sulla base della situazione presente (ad esempio, “che tempo farà domani?”). Un altro tipo di previsione è quello che consiste nel prevedere un evento futuro, quando questo evento futuro dipende dalle nostre azioni (si tratta, in sostanza, del prevedere le conseguenze delle proprie azioni). Le nostre azioni producono spesso dei cambiamenti sugli input successivi a cui saremo esposti. Rompendo un uovo, ad esempio, si sentirà un rumore, del liquido appiccicoso a contatto con la pelle, ecc… Saper prevedere le conseguenze delle proprie azioni può essere una capacità particolarmente utile per un organismo, poiché gli permette di sapere quale azione deve compiere per produrre una qualche conseguenza che sa essergli vantaggiosa.

Vediamo quindi una “doppia” simulazione. Da una parte dello schermo è riprodotto l’ambiente virtuale più semplice che abbiamo analizzato fino a questo momento: insetti, capaci di muoversi e di ruotare su sé stessi, che devono catturare i moscerini disseminati qua e là. Nell’altra metà dello schermo la situazione è apparentemente uguale, ma notiamo che gli insetti appaiono un po’ più “esitanti” rispetto ai colleghi. La differenza è “mentale”: prima di spostarsi o ruotare, nella seconda simulazione, gli insetti effettuano una previsione di quale sarà la nuova posizione che assumerà il moscerino. Effettuato il movimento, la previsione viene confrontata con il nuovo input e la rete migliora la sua capacità di previsione con la procedura della backpropagation. Quali vantaggi ci sono a saper prevedere le conseguenze dei propri comportamenti? Osservando le due simulazioni la risposta è chiara: imparare a prevedere le conseguenze dei propri movimenti rende i propri movimenti più efficaci.

Negli esseri umani, la capacità di effettuare previsioni è talmente sviluppata e radicata che l’uomo potrebbe essere chiamato “l’animale che prevede”. Tale capacità è particolarmente sviluppata quando le azioni producono delle vere e proprie modificazioni nell’ambiente esterno e ciò può spiegare in parte perché l’uomo è “faber”, ossia perché produce così tanti artefatti tecnologici e modifica così tanto l’ambiente esterno. Gli esseri umani, molto più rispetto a tutti gli altri animali, appaiono interessati alle modificazioni che provocano nel mondo esterno e dedicano parecchio del loro tempo ad imparare a prevedere quali azioni producono quali modificazioni. Vi è dunque un rapporto biunivoco tra la capacità di prevedere le conseguenze delle proprie azioni e la necessità di modificare l’ambiente.

Abbiamo già visto, parlando dell’apprendimento, che gli organismi (e le reti neurali) possono imparare come comportarsi sulla base di valutazioni del loro comportamento (apprendimento per rinforzo). E’ importante sottolineare come le valutazioni che costituiscono il “rinforzo”, possano giungere dall’esterno (ad esempio da un’altra persona), ma possano anche essere generate dalla rete stessa. Questa capacità di autovalutazione può essere innata (come quando toccare il fuoco produce una sensazione spiacevole), ma si estende e diventa più sofisticata con l’esperienza. La capacità di saper valutare i risultati delle proprie azioni, unitamente alla capacità di prevedere questi risultati, permette di decidere se effettuare o meno una certa azione. E questa è una prerogativa tipicamente umana: gli animali agiscono, noi decidiamo di agire.

Se poi uniamo la capacità di prevedere in modo attivo, cioè la capacità di prevedere gli effetti delle proprie azioni, e la capacità di categorizzare che abbiamo visto qualche simulazione fa, comincia a diventare chiaro in che senso gli esseri umani hanno un intelletto e vivono in una realtà per loro intelligibile. Azioni diverse vengono categorizzate insieme, in base a qualche proprietà “astratta” da loro posseduta, isolando così il fattore che effettivamente fa sì che una certa azione produca un certo risultato. E tuttavia, la capacità di prevedere, così sviluppata e così importante negli esseri umani, ha il suo lato oscuro. Essa ha infatti origine all’interno di un mondo estremamente complesso e, come tale, spesso non prevedibile. L’uomo ha un pattern di adattamento fondato su quella che si potrebbe chiamare una coazione a prevedere e che tuttavia vive in una realtà largamente imprevedibile. Il risultato inevitabile di ciò sono ansie, paure, comportamenti irrazionali, psicopatologie, rituali, credenze magiche.

[da: Domenico Parisi, “La mente. Nuovi modelli della Vita Artificiale” (Il Mulino, 1999) - rielaborazione mia]

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Un organismo che apprende è un organismo che ha una forma di memoria. In termini generali, la memoria può essere definita come una modificazione, una traccia lasciata dall’esperienza passata, che influenza le esperienze successive. A livello di reti neurali, l’apprendimento modifica i pesi delle connessioni tra le varie unità e quindi modifica il modo in cui gli organismi risponderanno ai futuri input sensoriali. E’ in questo modo che la memoria rimane impressa all’interno di una rete neurale.

L’apprendimento, tuttavia, influenza soltanto quella che gli psicologi definiscono “memoria a lungo termine” poiché lascia tracce permanenti. La “memoria a breve termine”, invece, lascia una traccia che influenza il modo in cui l’organismo risponde agli input, ma questa traccia scompare dopo poco tempo.

Vediamo ora un’altra simulazione, che tratta proprio il fenomeno della memoria a breve termine. Talvolta, un organismo può incontrare un particolare input sensoriale, al quale non è chiaro come deve rispondere, nel senso che la risposta “giusta” non dipende soltanto dall’input attuale, ma anche dagli input precedenti. Agli esseri umani, questo capita con le parole del linguaggio: quando sentiamo ad esempio la parola “sole”, la reazione giusta in certe circostanze è quella di pensare al sole, ma in altre circostanze è quella di pensare all’essere soli. Il modo giusto di interpretare la parola dipende dalle parole precedenti (“Franco si scaldava al…”, “Luisa e Marta erano…”). Nella nostra simulazione, un organismo simile ad un topolino si aggira all’interno di un labirinto. Osservandolo per qualche tempo notiamo che, arrivato di fronte a due bivi del tutto identici, una volta ha scelto di andare a sinistra, mentre la volta successiva ha imboccato la direzione destra. In base alle reti neurali che abbiamo visto finora, questo comportamento è inspiegabile.

Osservando la rete neurale dell’organismo, l’arcano è svelato. Accanto ai soliti tre strati (input, interno ed output) vi è un nuovo strato, formato da “unità di memoria” a breve termine. Queste unità sono collegate a quelle interne con normali connessioni, attraverso le quali inviano eccitazioni ed inibizioni: funzionano dunque come un input aggiuntivo per le unità interne (in maniera analoga a quanto facevano le unità motivazionali che abbiamo visto in precedenza). E’ interessante osservare da dove queste unità di memoria ricevono il loro pattern di attivazione. Ad ogni ciclo temporale, il pattern di attivazione delle unità interne viene “ricopiato” nelle unità di memoria. Quando si passa al ciclo successivo, il nuovo input sensoriale che arriva dal mondo esterno si aggiunge a quello passato (conservato all’interno delle unità di memoria) nel determinare la configurazione delle unità interne, le quali originano la risposta motoria dell’organismo.

Non ci eravamo accorti del fatto che, prima di arrivare ai due bivi, il topolino aveva attraversato corridoi di due colori diversi. Le unità di memoria della sua rete neurale gli hanno permesso di agire nel presente, tenendo conto del passo.

[da: Domenico Parisi, “La mente. Nuovi modelli della Vita Artificiale” (Il Mulino, 1999) - rielaborazione mia]

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