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| Brain connectivity graph. Quantitative analysis of brain connectivity reveals several clusters of highly interconnected regions (represented by different colors). In this analysis, the amygdala (Amyg, centre of figure) was connected to all but 8 cortical areas. These connections involved multiple region clusters, suggesting that the amygdala is not only highly connected, but that its connectivity topology might be consistent with that of a hub that links multiple functional clusters. In this manner, the amygdala may be important for the integration of cognitive and emotional information. Figure labels represent different cortical areas with the exception of Hipp (hippocampus) and Amyg, which represent subcortical areas. |
"I sistemi viventi sono sistemi cognitivi, e il vivere in quanto processo è un processo di cognizione. Questa dichiarazione è valida per tutti gli organismi, con o senza un sistema nervoso"
Questa affermazione, combinata con i criteri mentali descritti da Bateson, pone la questione di come definire e studiare il concetto di cognizione, e più in generale di cosa siano le scienze della cognizione.
In generale il termine cognizione, studiato dalle scienze della cognizione, viene utilizzato in diverse accezioni da differenti discipline, etimologicamente definito come l'atto o l'effetto del conoscere, e quindi riferito nell'uomo alle funzioni cerebrali superiori, quali il pensiero, la competenza linguistica, l'intelligenza, l'elaborazione delle emozioni, la creatività etc.
La cognizione o i processi cognitivi possono essere naturali o artificiali, consci e inconsci e per questo motivo sono analizzati differentemente da diverse prospettive e in differenti contesti come la neurologia, neuroscienze, psicologia, filosofia, informatica e la linguistica. Il concetto di cognizione è strettamente collegato a concetti astratti di mente, ragionamento, percezione, intelligenza, apprendimento e molti altri ancora che descrivono le capacità della mente umana e le proprietà caratteristiche di intelligenza artificiale (IA).
La cognizione tradizionalmente viene considerata una proprietà astratta degli organismi viventi avanzati; quindi è studiata come una proprietà diretta di un cervello o di una mente astratta su livelli simbolici e sottosimbolici. In psicologia ed in IA è utilizzata per riferirsi alle funzioni mentali, ai processi mentali e agli stati di entità intelligenti (umane, organizzazioni umane, robot altamente autonomi), con un particolare accento sullo studio di processi mentali come la comprensione, l'inferenza, la capacità di prendere decisioni e l'apprendimento.
Le metodologie con cui nel corso degli anni si è affrontato lo studio della cognizione e dei processi cognitivi, con le loro rispettive epistemologie, passano dagli studi iniziali del movimento cibernetico allo sviluppo del cognitivismo all'emergentismo alla concezione, sviluppata nelle sue basi da Humberto Maturana e successivamente ampliata da Francisco Varela, detta "enazione" o "disvelamento", il neologismo utilizzato per rendere il termine inglese enaction - enactive, legato al verbo to enact che annovera tra i suoi significati letterali "rappresentare", per esempio uno spettacolo, "mettere in atto", "promulgare", per esempio una legge, generare. L'enazione, o disvelamento con un significato legato alla tradizione ermeneutica, rende conto di come un sistema autopoietico, secondo Maturana e Varela, interagendo con l'ambiente, vivendo agendo e conoscendo, compie un atto di cognizione "generando un mondo".
Le varie aree di intersezione tra le tre metodologie di cognitivismo, emegentismo/connessionismo e enazione e le varie discipline, insieme ad alcuni autori rappresentativi, sono rappresentate da Varela come:
lo stesso Varela è rappresentabile nelle vicinanze della linea radiale delle neuroscienza ai limiti del cerchio esterno dell'enazione.
- gli anni dei fondamenti: il movimento cibernetico 1943-1953
Nella nube fondatrice della cibernetica della decade 1943-1953 rimane oggi il suo dispiegarsi, spesso ormai dimenticato, verso una serie di argomenti e discipline. Quando i "padri fondatori" della cibernetica coniarono questo nuovo termine sapevano bene che stavano fondando una nuova scienza.
La fase cibernetica della cognizione ha prodotto, oltre alla sua influenza a lungo termine, spesso sotterranea, un grande numero di risultati concreti, tra i quali:
l'uso della logica matematica per comprendere le operazioni del sistema nervoso;
l'invenzione di macchine per l'elaborazione dell'informazione, il cui sviluppo furono i calcolatori digitali, ponendo così le basi per i modelli dell'IA;
la fondazione della meta-disciplina della teoria dei sistemi, che ha lasciato un'impronta in numerosi branche scientifiche, dall'ingegneria alla biologia alle scienza sociali all'economia;
la teoria dell'informazione, come teoria statistica dei segnali e dei canali di informazione;
i primi esempi di sistemi auto-organizzatori.
Quello che rimase del paradigma cibernetico per una scienza della mente fù l'idea che vede la mente come calcolo logico.
L'ipotesi cognitivista della mente si può datare al 1956. L'intuizione centrale, perfetta per lo sviluppo dell'IA, è che l'intelligenza assomiglia così tanto ad un computer nelle sue caratteristiche essenziali, che la cognizione può venire definita come un calcolo operante su rappresentazioni simboliche, ovvero il concetto di elaborazione dell'informazione nel cervello. Se la cognizione umana è un'elaborazione dell'informazione, molto complessa ma modellizzabile, allora si può sostituire al cervello un computer molto potente.
La differenza con il precedente periodo cibernetico è che quella che era una mera ipotesi/tentativo viene assunta ad ipotesi compiuta per la spinta dell'IA. In IA l'approccio allo studio e modellizzazione della mente e delle funzioni mentali è totalmente pragmatico: nessun modello della mente ha senso (non è utilizzabile) se non può, alla fine, essere tradotto come un flusso di processo in un linguaggio di programmazione ad alto livello e implementato su un hardware computazionale e/o robotico. L'incipit del libro di Marvin Minsky, riconosciuto come il padre dell'IA, è la quintessenza dell'ipotesi cognitivista e della modalità pragmatica dell'IA. Gli enormi investimenti in computer di quinta generazione per l'IA, soprattutto in Giappone, hanno creato per le ricerche cognitivistiche prestigiose istituzioni, giornali, tecnologie applicate e interessi commerciali internazionali.
Una vignetta pungente che illustra ironicamente l'ipotesi cognitivista in modo molto rappresentativo raffigura un gatto pescatore sul bordo di un lago che osserva la sua preda nell'acqua e calcola nella sua mente la correzione di posizione tramite la legge di Snell sull'intefaccia aria/acqua.
L'approccio cognitivista alla mente è da molti anni il più esteso. Il dissenso e la critica verso di esso riguarda due forme basilari:
Una linea alternativa al paradigma cognitivista della mente come elaborazione dell'informazione nel cervello è rappresentata dall'alternativa dei modelli basati su concetti quali connessionismo, auto-organizzazione, associazionismo, emergentismo, dinamica delle reti.
Il punto di partenza è il fatto che nel cervello reale non esistono regole o processori logici centrali, e che neppure l'informazione viene memorizzata in luoghi/indirizzi precisi. Sembra puttosto che il cervello operi sulla base di interconnessioni massive, in forma distribuita, così che il suo grado di reale connettività possa cambiare in seguito all'esperienza. In breve, il cervello presenta una capacità di auto-organizzatrice che non è in nessun modo rintracciabile nel campo della logica.
E' solo a partire dal 1980 che queste idee si sono riaccese dopo trenta anni di ortodossia cognitivista, quella che Daniel Dennett ha definito come High Church Computationalism. Le motivazioni per un ulteriore sguardo all'interno del concetto di auto-organizzazione si fondavano su due debolezze largamente note del cognitivismo:
la prima è che l'elaborazione simbolica dell'informazione è seriale, basata su regole sequenziali, e questo comporta - come ogni elaborazione seriale - una drastica limitazione delle prestazioni quando il compito da affrontare richiede un gran numero di operazioni sequenziali (ad esempio l'analisi o il riconoscimento delle immagini o la previsione del tempo atmosferico).
La seconda è che l'elaborazione simbolica è localizzata: la perdita o il cattivo funzionamento di una qualsiasi parte del sistema cognitivo implica un completo collasso dell'intero sistema.
Questi due contrasti mostrano come le architetture e i meccanismi del cognitivismo mostrano come questo è ben lontano dall'essere un modello biologico: infatti i più comuni processi visici, anche nei piccoli insetti, si svolgono più velocemente di quanto sia fisicamente possibile se simulati in modo sequenziale, e la resilienza del cervello a danneggiarsi senza compromettere tutte le sue funzioni è nota ai neurobiologi da lungo tempo.
trad. italiana: Feltrinelli, Milano, 1992 (fuori catalogo)
si veda anche F. Varela, Scienza e Tecnologia della Cognizione (STC), hopefulmonster, 1987 (fuori catalogo)
Lo sviluppo di una via alla cognizione coerente con il modello autopoietico e con l'esperienza è stato portato avanti da Francisco Varela negli ultimi anni della sua vita insieme a Evan Thompson e Eleanor Rosh. Il titolo del libro è significativo sia nell'edizione inglese sia in quella italiana: "The Embodied Mind" (La Mente Incarnata - nota: embodied può essere tradotto anche come incorporato) si rifà ad un celebre e pioneristico libro di Warren McCullogh, Embodiments of Mind, tra i principali contributi storici del movimento cibernetico; il titolo italiano "La Via di mezzo della Conoscenza" pone in evidenza uno dei temi centrali discussi: l'integrazione tra le moderne conoscenze sulla cognizione e la tradizione Mādhyamika (Colui che segue la Via di Mezzo) elaborata da Nāgārjuna (circa 150 - 250 d.C).
Una delle principali insoddisfazioni che hanno portato all'alternativa del disvelamento è semplicemente la completa assenza di senso ed esperienza comune nelle definizioni di cognizione sia nel cognitivismo sia nel connessionismo. In entrambi gli approcci il criterio di cognizione è quello di una rappresentazione efficace del mondo esterno, già dato, generalmente come una situazione di problem-solving. Questo punto di vista appare troppo incompleto, dal momento che soltanto nel caso di un mondo già dato questo può venir rappresentato. Se il mondo che viviamo viene posto innanzi anziche essere già dato, la nozione di rappresentazione non ha più un ruolo centrale. Questa è l'esperienza comune, dove i contesti rilevanti ai quali riferirsi non sono mai già dati, ma piuttosto disvelati o posti innanzi da uno sfondo, e quello che risulta come rilevante è ciò che il senso comune sancisce come tale, sempre in modo contestuale. Quello che viene messo in discussione è l'assunto più radicato di tutta la tradizione scientifica: quello che il mondo, così come lo sperimentiamo, sia indipendente dall'osservatore. Se invece siamo portati a credere che la cognizione non possa venir compresa propriamente senza tenere conto della nostra storia personale e sociale sarà inevitabile concludere che conoscente e conosciuto, soggetto e oggetto, descritto e descrittore, osservazioni e osservatore stanno reciprocamente in una relazione circolare di mutua specificazione: emergono insieme. In termini filosofici la conoscenza è ontologica.
L'idea dell'ipotesi della cognizione come enazione nel lavorare senza una rappresentazione è di tracciare una via di mezzo tra il puro solipsismo (il mondo è totalmente creato dal soggetto) al puro rappresentazionismo (il mondo è totalmente - oggettivamente - dato e il soggetto può solo rappresentarlo).
"L'interpretazione del mondo come prestabilito, e dell'organismo quale sua rappresentazione o adattamento a esso, è una forma di dualismo. L'estremo opposto del dualismo è il monismo. Noi non stiamo proponendo il monismo; l'enazione è specificamente intesa come via di mezzo fra il dualismo e il monismo."
Il passaggio tra cognitivismo a connessionismo all'enazione può essere illustrato nella seguenti tabelle riassuntive:
la fondazione della meta-disciplina della teoria dei sistemi, che ha lasciato un'impronta in numerosi branche scientifiche, dall'ingegneria alla biologia alle scienza sociali all'economia;
la teoria dell'informazione, come teoria statistica dei segnali e dei canali di informazione;
i primi esempi di sistemi auto-organizzatori.
Quello che rimase del paradigma cibernetico per una scienza della mente fù l'idea che vede la mente come calcolo logico.
- il paradigma cognitivista
«la mente è semplicemente quello che fa il cervello»
L'ipotesi cognitivista della mente si può datare al 1956. L'intuizione centrale, perfetta per lo sviluppo dell'IA, è che l'intelligenza assomiglia così tanto ad un computer nelle sue caratteristiche essenziali, che la cognizione può venire definita come un calcolo operante su rappresentazioni simboliche, ovvero il concetto di elaborazione dell'informazione nel cervello. Se la cognizione umana è un'elaborazione dell'informazione, molto complessa ma modellizzabile, allora si può sostituire al cervello un computer molto potente.
La differenza con il precedente periodo cibernetico è che quella che era una mera ipotesi/tentativo viene assunta ad ipotesi compiuta per la spinta dell'IA. In IA l'approccio allo studio e modellizzazione della mente e delle funzioni mentali è totalmente pragmatico: nessun modello della mente ha senso (non è utilizzabile) se non può, alla fine, essere tradotto come un flusso di processo in un linguaggio di programmazione ad alto livello e implementato su un hardware computazionale e/o robotico. L'incipit del libro di Marvin Minsky, riconosciuto come il padre dell'IA, è la quintessenza dell'ipotesi cognitivista e della modalità pragmatica dell'IA. Gli enormi investimenti in computer di quinta generazione per l'IA, soprattutto in Giappone, hanno creato per le ricerche cognitivistiche prestigiose istituzioni, giornali, tecnologie applicate e interessi commerciali internazionali.
Una vignetta pungente che illustra ironicamente l'ipotesi cognitivista in modo molto rappresentativo raffigura un gatto pescatore sul bordo di un lago che osserva la sua preda nell'acqua e calcola nella sua mente la correzione di posizione tramite la legge di Snell sull'intefaccia aria/acqua.
- una critica al calcolo simbolico come veicolo appropriato di rappresentazione.
- una critica all'adeguatezza della nozione di rappresentazione come categoria fondatrice della scienza della cognizione.
- l'alternativa dell'auto-organizzazione alla manipolazione dei simboli: la strategia connessionista
Una linea alternativa al paradigma cognitivista della mente come elaborazione dell'informazione nel cervello è rappresentata dall'alternativa dei modelli basati su concetti quali connessionismo, auto-organizzazione, associazionismo, emergentismo, dinamica delle reti.
Il punto di partenza è il fatto che nel cervello reale non esistono regole o processori logici centrali, e che neppure l'informazione viene memorizzata in luoghi/indirizzi precisi. Sembra puttosto che il cervello operi sulla base di interconnessioni massive, in forma distribuita, così che il suo grado di reale connettività possa cambiare in seguito all'esperienza. In breve, il cervello presenta una capacità di auto-organizzatrice che non è in nessun modo rintracciabile nel campo della logica.
E' solo a partire dal 1980 che queste idee si sono riaccese dopo trenta anni di ortodossia cognitivista, quella che Daniel Dennett ha definito come High Church Computationalism. Le motivazioni per un ulteriore sguardo all'interno del concetto di auto-organizzazione si fondavano su due debolezze largamente note del cognitivismo:
la prima è che l'elaborazione simbolica dell'informazione è seriale, basata su regole sequenziali, e questo comporta - come ogni elaborazione seriale - una drastica limitazione delle prestazioni quando il compito da affrontare richiede un gran numero di operazioni sequenziali (ad esempio l'analisi o il riconoscimento delle immagini o la previsione del tempo atmosferico).
La seconda è che l'elaborazione simbolica è localizzata: la perdita o il cattivo funzionamento di una qualsiasi parte del sistema cognitivo implica un completo collasso dell'intero sistema.
Questi due contrasti mostrano come le architetture e i meccanismi del cognitivismo mostrano come questo è ben lontano dall'essere un modello biologico: infatti i più comuni processi visici, anche nei piccoli insetti, si svolgono più velocemente di quanto sia fisicamente possibile se simulati in modo sequenziale, e la resilienza del cervello a danneggiarsi senza compromettere tutte le sue funzioni è nota ai neurobiologi da lungo tempo.
- l'alternativa alla rappresentazione: il disvelamento - enazione
trad. italiana: Feltrinelli, Milano, 1992 (fuori catalogo)
si veda anche F. Varela, Scienza e Tecnologia della Cognizione (STC), hopefulmonster, 1987 (fuori catalogo)
Lo sviluppo di una via alla cognizione coerente con il modello autopoietico e con l'esperienza è stato portato avanti da Francisco Varela negli ultimi anni della sua vita insieme a Evan Thompson e Eleanor Rosh. Il titolo del libro è significativo sia nell'edizione inglese sia in quella italiana: "The Embodied Mind" (La Mente Incarnata - nota: embodied può essere tradotto anche come incorporato) si rifà ad un celebre e pioneristico libro di Warren McCullogh, Embodiments of Mind, tra i principali contributi storici del movimento cibernetico; il titolo italiano "La Via di mezzo della Conoscenza" pone in evidenza uno dei temi centrali discussi: l'integrazione tra le moderne conoscenze sulla cognizione e la tradizione Mādhyamika (Colui che segue la Via di Mezzo) elaborata da Nāgārjuna (circa 150 - 250 d.C).
Una delle principali insoddisfazioni che hanno portato all'alternativa del disvelamento è semplicemente la completa assenza di senso ed esperienza comune nelle definizioni di cognizione sia nel cognitivismo sia nel connessionismo. In entrambi gli approcci il criterio di cognizione è quello di una rappresentazione efficace del mondo esterno, già dato, generalmente come una situazione di problem-solving. Questo punto di vista appare troppo incompleto, dal momento che soltanto nel caso di un mondo già dato questo può venir rappresentato. Se il mondo che viviamo viene posto innanzi anziche essere già dato, la nozione di rappresentazione non ha più un ruolo centrale. Questa è l'esperienza comune, dove i contesti rilevanti ai quali riferirsi non sono mai già dati, ma piuttosto disvelati o posti innanzi da uno sfondo, e quello che risulta come rilevante è ciò che il senso comune sancisce come tale, sempre in modo contestuale. Quello che viene messo in discussione è l'assunto più radicato di tutta la tradizione scientifica: quello che il mondo, così come lo sperimentiamo, sia indipendente dall'osservatore. Se invece siamo portati a credere che la cognizione non possa venir compresa propriamente senza tenere conto della nostra storia personale e sociale sarà inevitabile concludere che conoscente e conosciuto, soggetto e oggetto, descritto e descrittore, osservazioni e osservatore stanno reciprocamente in una relazione circolare di mutua specificazione: emergono insieme. In termini filosofici la conoscenza è ontologica.
L'idea dell'ipotesi della cognizione come enazione nel lavorare senza una rappresentazione è di tracciare una via di mezzo tra il puro solipsismo (il mondo è totalmente creato dal soggetto) al puro rappresentazionismo (il mondo è totalmente - oggettivamente - dato e il soggetto può solo rappresentarlo).
"L'interpretazione del mondo come prestabilito, e dell'organismo quale sua rappresentazione o adattamento a esso, è una forma di dualismo. L'estremo opposto del dualismo è il monismo. Noi non stiamo proponendo il monismo; l'enazione è specificamente intesa come via di mezzo fra il dualismo e il monismo."
Il passaggio tra cognitivismo a connessionismo all'enazione può essere illustrato nella seguenti tabelle riassuntive:
| THE THREE TRADITIONS OF COGNITIVE SCIENCE | |||||||||||||
 | COGNITIVISM | EMERGENCE (Connectionism) | ENACTIVE | ||||||||||
| METAPHOR FOR MIND: | Digital computer | Parallel distributed network | Inseparable from experience and world | ||||||||||
| METAPHOR FOR COGNITION: | Symbol processing | Emergence of global states | Ongoing interaction within the medium | ||||||||||
| THE WORLD IN RELATION TO US: | Separate Objective | Separate Objective | Engaged 'Brought forth' | ||||||||||
| Representable (in symbols) | Representable (in patterns of network activation) | Presentable (through action) | |||||||||||
| MIND VS. BODY/WORLD: | Separable | Separable | Inseparable | ||||||||||
| Cartesian dualism (mind and body hermetically sealed from each other) | Epiphenomenal dualism (mind related to body and world via emergence) | Phenomenology (mind and world enacted in history of interactions) | |||||||||||
| EXPONENTS: | Simon, Newell, Chomsky, Fodor, Pylyshyn, Minsky | Rumelhart, McClelland, Dennett, Hofstadter | Maturana, Lakoff, Rorty, Piaget, Dreyfus | ||||||||||
Varela riassume le tre posizioni sulla cognizione tramite tre domande fondamentali:
Domanda 1: Cos'è la cognizione?
Risposta Cognitivista: Information processing come computazione simbolica, elaborazione dell'informazione: manipolazione di simboli sulla base di regole.
Risposta Connessionista: L'emergenza di stati globali: attrattori in un sistema auto-organizzatore.
Risposta Enazionista: Enaction - Enazione - Disvelamento. E' azione effettiva: storia dell'accoppiamento strutturale tra il sistema e il suo ambiente che "crea", "pone innanzi" un mondo.
Domanda 2: Come funziona?
Risposta Cognitivista: Attraverso ogni dispositivo che supporti e manipoli elementi funzionali fisici discreti: i simboli. Il sistema interagisce solo con la forma dei simboli (i loro attributi fisici), non con il significato.
Risposta Connessionista: Attraverso un dispositivo costituito da un grande numero di elementi analoghi ai neuroni, con regole locali per le operazioni individuali, ed altre regole per il cambiamento della connettività.
Risposta Enazionista: Attraverso una rete costituita da livelli multipli di sottoreti interconnesse e sensomotorie, una rete di elementi plastici interconnessi sottostante ad una storia ininterrotta.
Domanda 3: Come posso sapere quando un sistema cognitivo funziona adeguatamente?
Risposta Cognitivista: Quando i simboli rappresentano adeguatamente alcuni aspetti del mondo reale, e l'elaborazione dell'informazione conduce ad una "buona" soluzione del problema posto al sistema.
Risposta Connessionista: Quando gli stati globali (attrattori) corrispondono a una capacità cognitiva, portando una soluzione efficace al compito richiesto.
Risposta Enazionista: Quando diventa parte di un mondo di significati in evoluzione (come accade ai giovani di ogni specie) o ne forma uno nuovo (come accade nella storia dell'evoluzione).
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