Non so se qualcuno abbia letto la mia ultima tesina, quella dal titolo abnormemente lungo. Fatto sta che se vi siete persi la parte più delirante, quella in cui filosofeggio sulla vita artificiale, ve la ripropongo qui di seguito, quale cappello introduttivo per il post di oggi.
Il lavoro di cui sono stati presentati i risultati all’interno di questo elaborato è parte di uno sforzo di più ampia portata. Fino ad oggi, nel campo della vita artificiale, la maggior parte degli studi volti ad indagare il comportamento degli organismi é stata condotta attraverso la creazione di semplici “organismi simulati” impegnati ad eseguire singoli compiti, estremamente specifici. Compiti la cui esecuzione richiede solitamente la scomposizione del problema principale in diversi sotto-compiti, gerarchicamente organizzati o meno, ma tutti comunque finalizzati al raggiungimento dell’obiettivo “globale” prefissato.
Ad esempio, in un ambiente come quello di cui si è discusso in questo lavoro, in assenza del predatore un organismo ha un solo compito da svolgere: raccogliere cibo. Tale compito può essere suddiviso in vari task gerarchicamente sequenziali: ruotare il corpo nella direzione più appropriata, fare uno o più passi in avanti, ruotare nuovamente il corpo, ecc… Tutti task funzionali al medesimo obiettivo: raccogliere cibo.
Questa metodologia di ricerca, focalizzata sul perseguimento, da parte degli organismi, di un singolo obiettivo, ha prodotto (e continua a produrre) risultati estremamente interessanti, solide basi per i futuri sviluppi nell’intero campo delle scienze cognitive. Ma altrettanto importante, per arrivare un giorno a comprendere in tutto e per tutto il funzionamento della mente umana, è riuscire a compiere un ulteriore passo in avanti.
E’ esperienza quotidiana, per qualsiasi persona, il provare conflitti motivazionali. Avere, in un dato momento, motivazioni diverse, che spingono ad adottare un certo tipo di comportamento piuttosto che un altro. Comportamenti che sono, solitamente, mutuamente esclusivi. L’adozione di un certo comportamento può portare a soddisfare una certa motivazione, ma al tempo stesso impedire di adottare un comportamento differente, il quale avrebbe potuto soddisfare una diversa motivazione. Gli esseri viventi, l’uomo (quale esponente più complesso di questa classe) in particolare, sono costantemente alle prese con un conflitto motivazionale. Devono continuamente operare una scelta tra le diverse motivazioni (numerosissime nel caso degli esseri umani) che intendono perseguire, prima di adottare (o non adottare) un qualsiasi comportamento. Ad entrare in gioco, in tutti questi casi, sono due aspetti della psiche ai quali viene solitamente fornita scarsa attenzione dalle “classiche” simulazioni di vita artificiale: la motivazione, come appare evidente dal discorso fatto sinora, ma anche l’attenzione. O, meglio ancora, il prodotto derivante dall’interazione tra questi due aspetti: il meccanismo di attenzione selettiva. E’ ampiamente dimostrato, infatti, che la percezione sensoriale influenza lo stato motivazionale: vedere una pizzeria, quando si è affamati, accentua la sensazione di fame. Al tempo stesso vale il contrario, ossia che un certo stato motivazionale condiziona il modo in cui vengono percepiti gli stimoli esterni: un organismo bisognoso di cibo tenderà ad ignorare gli stimoli percettivi incongruenti con il suo stato motivazionale interno, focalizzandosi su quelli che possono invece giocare un ruolo positivo nel soddisfare la sua fame.
Ed è proprio un meccanismo di attenzione selettiva quello che evolve dalla simulazione descritta in questo lavoro. Nel momento in cui all’interno dell’ambiente appare il predatore, gli organismi smettono di preoccuparsi di raccogliere cibo (ignorano, di fatto, quella parte dell’informazione sensoriale) e concentrano la loro attenzione sulla posizione della “fonte del pericolo” (la parte rimanente della percezione proveniente dall’ambiente), elaborando la risposta comportamentale più adatta, ovvero la fuga. In questo caso, il comportamento adottato dagli organismi è pressoché analogo a quello che essi adotterebbero nel caso in cui il cibo fosse del tutto assente dall’ambiente.
Quando il predatore è presente, il conflitto motivazionale che gli organismi vivono, se di vero e proprio conflitto motivazionale si può parlare, viene immediatamente risolto a favore del comportamento di fuga. Nonostante potrebbero tranquillamente ignorare il predatore e continuare a focalizzare le loro risorse cognitive sul compito di raccogliere cibo, tale modo d’agire non risulterebbe vantaggioso per gli organismi, poiché il danno procurato da una cattura risulta essere dieci volte superiore rispetto al beneficio che è possibile trarre dal raccogliere un’unità di cibo.
In generale, l’informazione riferita all’importanza relativa delle singole motivazioni è contenuta all’interno della cosiddetta “struttura motivazionale” di un organismo. Si tratta evidentemente di una struttura dinamica, che varia parallelamente al processo di sviluppo/crescita dell’organismo ed anche a seconda del contesto, fisiologico ed ambientale. In un modello simulativo sviluppato su base esclusivamente genetica come quello qui presentato (dove, in sostanza, non ha luogo un apprendimento culturale, in vita), la struttura motivazionale degli organismi che evolvono è fissata, fin dalla prima generazione, attraverso la formula di fitness. Sulla quale, come abbiamo osservato, gioca un ruolo molto importante il parametro capture damage, che indica, in maniera quantitativa, l’ammontare del danno che il predatore procura all’organismo in caso di cattura. Ovvero, indica quanta “importanza”, motivazionalmente parlando, l’organismo deve attribuire ad una eventuale cattura da parte del predatore. A seconda del valore di questo parametro, si è infatti osservato che gli organismi si comportano in maniera differente, ignorando in maniera più o meno netta l’informazione sensoriale proveniente dal cibo nel momento in cui nell’ambiente compare il predatore (si vedano le figure da 14 a 17).
Come si può facilmente immaginare, sarebbe un compito oltremodo difficile quello di riuscire a definire aprioristicamente l’intera struttura motivazionale di un organismo, includendo al suo interno tutte le variabili che, in ogni dato momento, ne determinano il comportamento. Ancor più arduo sarebbe il riuscire a trovare il “giusto peso” da assegnare a ciascuna di queste componenti. Ma non va dimenticato che, d’altronde, le simulazioni devono necessariamente rimanere delle rappresentazioni semplificate del mondo reale. Esse non devono cadere nella tentazione di diventare fotocopie della realtà, o perderebbero ogni utilità, ricreando un fenomeno complesso e del tutto indecifrabile come quello che già abbiamo sotto ai nostri occhi (sebbene lo ricostruirebbero ipoteticamente in una maniera assolutamente “quantitativa”, risolvendo così uno dei principali problemi che affligge la psicologia moderna, ossia la difficoltà nel “quantificare” fenomeni individuali che sono, per loro stessa natura, quanto di più soggettivo possa esistere). Le simulazioni possono al contrario servirci per ricreare quei meccanismi basilari che poi, complicati con l’aggiunta di tutte quelle componenti che nella realtà esercitano una certa influenza, determinano il modo d’agire degli esseri viventi. Esattamente come il meccanismo di attenzione selettiva che si è ricreato alla perfezione nella simulazione in esame.
Che gli organismi si comportino nel modo qui sopra descritto è un dato che emerge in maniera abbastanza chiara osservando il loro comportamento durante le simulazioni. Ma si sa, l’osservazione diretta di un fenomeno può essere fortemente “biasata” dalle aspettative del ricercatore. Che può, detta molto brutalmente, vedere cose che in realtà non esistono. Può sopravvalutare alcuni aspetti e nascondersene altri. Insomma, scientificamente parlando, può fare un sacco di casino.
Occorre quindi trovare un dato oggettivo che dimostri come gli organismi abbiano effettivamente sviluppato un meccanismo di attenzione selettiva. Nel caso specifico, il sottoscritto ha fatto un piccolo esperimento, prendendo come cavia l’ormai martoriato “miglior organismo” nato dalle simulazioni di qualche giorno fa.
Come sempre l’organismo, in ogni momento della simulazione, percepisce la posizione dell’unità di cibo più vicina (angolo e distanza), nonchè quella del predatore (ancora una volta angolo e distanza). Essendo oltre 300’000 le possibili combinazioni di queste due variabili realizzabili nell’ambiente 15×15 della nostra simulazione, l’esperimento sui patterns di attivazione è stato necessariamente condotto soltanto su un piccolo campione di queste.
Nel dettaglio, si è posizionato l’organismo all’interno della cella di coordinate (7,5) e si è ipotizzato che il predatore si trovasse alle sue spalle, ad una certa distanza pred_dist, mentre il cibo fosse situato invece davanti a lui, con 45° di angolazione in senso orario ed una certa distanza pred_food.
Per ogni valore della variabile food_dist, inizializzata a 2 e fatta aumentare, a passi di 2, fino a 8, il predatore è stato posizionato ad una distanza variabile e compresa tra 1 e 10.
Si sono così ottenuti 40 differenti patterns di attivazione delle 9 unità neurali dell’hidden layer (10, corrispondenti alle dieci differenti pred_dist, per 4 diverse food dist).
Identico esperimento è stato condotto eliminando il cibo dall’ambiente (input sensoriale settato a 0) e lasciando solo il predatore. Sono stati così raccolti altri 40 diversi patterns di attivazione.
La nostra ipotesi era che, se davvero ad essersi evoluto é un meccanismo di attenzione selettiva, la sua presenza dovrebbe manifestarsi attraverso il “filtraggio” dell’input sensoriale. In sostanza, il pattern di attivazione delle unità che compongono lo strato nascosto, quando soltanto il predatore è presente, dovrebbe essere del tutto simile a quello che si registra quando nell’ambiente sono presenti sia il cibo che il predatore. Questo perchè la motivazione correntemente “attiva” (nel caso specifico, la necessità di fuggire dal predatore) determina il comportamento da adottare e fa sì che una parte dell’input sensoriale, in questa situazione quella relativa al cibo, venga ignorata.
La somiglianza tra i due gruppi di patterns di attivazione, così come emerge dalla rappresentazione grafica di qui sotto, è davvero notevole:
Differenze sostanziali si hanno soltanto per i neuroni 8 e 9, i cui valori risultano significativamente diversi nei due casi in esame. Una non-totale uguaglianza dei vari pattern era un aspetto che d’altronde era lecito attendersi, in quanto l’organismo, anche se impegnato a fuggire dal predatore, può comunque trarre beneficio dal raccogliere un’unità di cibo. La motivazione principale è quella di fuggire, ma marginalmente è presente anche quella di raccogliere cibo situato in una posizione relativamente “comoda”. Ipotesi confermata dal fatto che, all’aumentare della distanza del cibo, i pattern di attivazione tendono ad assomigliarsi in misura sempre maggiore, giungendo ad una sostanziale uniformità anche per quanto riguarda il nono neurone. Quanto più lontano è il cibo, cioè, tanto più questo viene ignorato.
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