Fabio Ruini’s blog

Le reti neurali ecologiche, così come sono state definite da Parisi, Cecconi e Nolfi in un loro lavoro pionieristico dei primi anni ‘90, sono innanzitutto reti la cui “vita” si svolge all’interno di un environment ben definito. In tale contesto, lo sperimentatore definisce la struttura iniziale dell’ambiente (intesa sia in termini di conformazione fisica, sia come eventuale presenza e relativa distribuzione spaziale di oggetti, artefatti, ecc…), nonché il repertorio motorio/comportamentale dell’organismo (o della popolazione di organismi) che andrà ad abitare tale ambiente. Questo repertorio determina le modalità secondo le quali si svolgerà la vita dell’organismo, vale a dire secondo quale ordine e con quale frequenza appariranno, ma anche e soprattutto quali saranno, gli stimoli sensoriali cui sarà sottoposto con il passare del tempo.

Le reti neurali ecologiche, all’interno dell’ambiente nel quale vivono, perseguono degli obiettivi ben precisi. Ciò implica che esse agiscono sull’ambiente producendo dei cambiamenti, nell’ambiente stesso o nella relazione che esiste tra l’organismo e l’ambiente. Nel modello presentato in questo paper, ad esempio, gli organismi producono modifiche dell’ambiente ogni qualvolta riescono a raccogliere un’unità di cibo, siccome, in seguito alla sua raccolta, essa scompare. Mutando l’ambiente, muta di conseguenza anche il rapporto organismo/environment, inteso come percezione dell’ambiente da parte dell’organismo: a parità di tutte le altre condizioni, il pattern sensoriale in input all’organismo, prima e dopo aver raccolto un’unità di cibo, risulta essere sostanzialmente diverso. Una differenza fondamentale tra le reti neurali non-ecologiche e quelle ecologiche risiede nel fatto che le prime si limitano a scoprire eventuali regolarità negli input che vengono loro somministrati; le seconde, oltre a fare questo, sono inoltre costrette ad individuare delle regolarità anche negli effetti che le azioni da loro prodotte hanno sull’ambiente. Ciò, naturalmente, è possibile soltanto se consideriamo, come appena sottolineato, che gli effetti di un’azione motoria compiuta dall’organismo diventano manifesti nei suoi susseguenti input sensoriali.

Da tutto ciò deriva un’altra caratteristica fondamentale delle ecological neural networks: le informazioni sensoriali percepite in input dalla rete variano sia in funzione della struttura dell’ambiente, sia in funzione dell’output della rete fatto registrare nei cicli precedenti. Le reti neurali ecologiche hanno dunque una loro intrinseca dimensione temporale. Questo anche perché esse non sono progettate per assolvere a singoli compiti di replicazione di processi mentali astratti, ma per perseguire obiettivi ben specifici. Obiettivi che si traducono in intere sequenze di azioni, traiettorie motorie che si concludono con un’azione finale rappresentante il perseguimento dell’obiettivo. Un “consumatory act”, come si dice nella psicologia animale per indicare le situazioni di consumo di cibo analoghe a quelle che hanno luogo nel nostro modello.

Riguardo all’ambiente, l’environment all’interno del quale vivono le reti neurali ecologiche, un’ottima riflessione è quella fatta a loro tempo da Parisi, Cecconi e Nolfi:

“The environment in which an ecological network lives can contain natural objects, other organism (e.g. conspecifics), instruments and artefacts. Furthermore, the notion of environment that is needed for ecological networks must be sufficiently general and abstract to include the organism’s body as part of the organism’s environment. According to this abstract notion, the environment of an organism is whatever systematically mediates the relationship between the organism’s actions and the sensory consequences (input patterns) of these actions for the organism itself. An object is part of an organism’s environment if an action of the organism changes the sensory information coming from that object to the organism. It is clear, from this definition, that the organism’s body is part of the organism’s environment. If the organism moves one part of its body this may result in proprioceptive or visual information from that body part to the organism. Another kind of effect is tactile information when the body’s moving part touches an external object. This effect is doubled if the touched object is another part of the organism’s own body. Then, tactile sensory consequences from the organism’s actions result from both the touching (and moving) part and from the touched part.”

L’importanza di includere come parte dell’ambiente anche il corpo dell’organismo, risiede nel fatto che in questo modo è possibile simulare fenomeni quali la crescita. Lo sviluppo di un organismo, infatti, in molte specie animali procede in parallelo con un progressivo aumento delle dimensioni corporee. Così come l’ambiente esterno, anche il corpo di un organismo può dunque modificarsi con il passare del tempo e ciò implica la necessità, per l’organismo stesso, di adattarsi alla nuova situazione. Una continua necessità di adattarsi alle sempre mutevoli condizioni ambientali, appare più che mai chiaro, è una caratteristica comune a tutti gli organismi viventi e li accompagna per il loro intero ciclo vitale.

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