Fabio Ruini’s blog

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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