Verso una Teoria Generale dei Sistemi Intelligenti

Due paradigmi per studiare la mente

Da quando le scienze cognitive hanno provato a spiegare il pensiero in termini di elaborazione dell’informazione, il campo si e diviso lungo una linea di faglia netta. Da un lato il paradigma simbolico, che descrive la cognizione come manipolazione di simboli secondo regole formali; dall’altro il paradigma sub-simbolico, che vede il comportamento intelligente emergere dall’attivita coordinata di moltissime unita elementari prive, singolarmente, di significato. Non si tratta soltanto di due tecniche diverse: sono due ipotesi profonde su che cosa sia, in fondo, un sistema intelligente.

Comprendere i punti di forza e i limiti di ciascun approccio e il primo passo verso una teoria che non scelga per partito preso, ma provi a spiegare perche entrambe le prospettive colgono qualcosa di reale della cognizione naturale.

Il livello simbolico

Nel modello simbolico, un sistema intelligente e assimilabile a un manipolatore di rappresentazioni discrete. Gli stati mentali corrispondono a configurazioni di simboli e il pensiero e una sequenza di trasformazioni governate da regole esplicite, allo stesso modo in cui un programma trasforma stringhe secondo istruzioni. Questa impostazione ha il grande merito della trasparenza: i passaggi sono ispezionabili, le regole enunciabili, il comportamento del sistema in linea di principio spiegabile passo dopo passo.

Il paradigma simbolico si e rivelato potente proprio dove il dominio e ben definito e formalizzabile, come nel ragionamento logico, nella dimostrazione di teoremi o nei giochi a regole chiuse. I suoi limiti emergono, pero, quando il compito richiede di trattare informazioni incomplete, rumorose o sfumate, di riconoscere una forma percettiva o di adattarsi a un contesto che cambia. In questi casi la rigidita delle regole, che altrove e un pregio, diventa un ostacolo: il mondo reale raramente si lascia ridurre a simboli netti e a confini precisi.

Il livello sub-simbolico

Il paradigma sub-simbolico rovescia il punto di partenza. Qui non ci sono simboli con un significato assegnato dall’esterno, ma un gran numero di unita elementari, ciascuna con un ruolo minimo, connesse tra loro. Il comportamento intelligente non e scritto in alcuna regola: e il risultato collettivo dell’interazione tra le unita, distribuito nell’intera rete anziche localizzato in un simbolo. E l’immagine ispirata al funzionamento del cervello, dove nessun neurone contiene un concetto, eppure l’attivita coordinata di molti neuroni sostiene la percezione, la memoria e il riconoscimento.

Perche il sub-simbolico riesce dove il simbolico si ferma

Questa architettura tollera bene il rumore, generalizza a partire da esempi, degrada in modo graduale invece di bloccarsi davanti a un dato imperfetto. Il prezzo e la perdita di trasparenza: cio che il sistema ha appreso e disperso tra le connessioni e non si lascia leggere come un elenco di regole. Il comportamento c’e, funziona, ma spiegarlo richiede un vocabolario diverso da quello dei simboli. Ed e esattamente qui che entra in gioco la nozione di emergenza.

Emergenza: quando il tutto supera le parti

Si parla di emergenza quando un sistema esibisce proprieta che non appartengono a nessuno dei suoi componenti presi singolarmente e che non si possono dedurre in modo semplice sommando i loro comportamenti. Il significato che attribuiamo all’attivita di una rete di unita elementari e, in questo senso, una proprieta emergente: nasce dall’organizzazione delle interazioni, non da un contenuto gia presente nelle singole parti.

L’emergenza non e un dettaglio tecnico, ma una sfida concettuale. Un sistema realmente intelligente sembra capace di produrre, nel corso della sua storia, comportamenti e categorie che non erano previsti nella sua descrizione iniziale. Questo mette in difficolta ogni modello che pretenda di racchiudere in anticipo, dentro un insieme finito di regole, tutto cio che il sistema potra fare. La mente naturale, al contrario, sembra costantemente in grado di eccedere le proprie premesse.

Apertura e chiusura logica

Per dare forma a questa intuizione e utile la distinzione tra chiusura e apertura logica. Un sistema si puo dire logicamente chiuso quando l’insieme dei suoi stati e delle sue evoluzioni possibili e completamente determinato dalla sua descrizione formale: tutto cio che accadra e, in linea di principio, gia contenuto nel modello. E la condizione tipica di un programma o di un sistema formale.

Un sistema logicamente aperto, invece, intrattiene con l’ambiente uno scambio che ne modifica le premesse stesse, cosicche la sua descrizione non puo essere fissata una volta per tutte. Le sue interazioni con il contesto non si limitano a far evolvere uno stato all’interno di regole date, ma possono cambiare le regole del gioco, aprendo la possibilita di comportamenti genuinamente nuovi. L’apertura logica e cosi il correlato formale dell’emergenza: e la condizione che permette a un sistema di non essere prigioniero della propria descrizione iniziale.

La tesi che orienta questa prospettiva e che i sistemi intelligenti naturali siano, in misura significativa, sistemi aperti. Se cosi e, nessun modello puramente chiuso, per quanto raffinato, potra coglierne l’aspetto piu caratteristico: la capacita di produrre novita.

Verso una computazione naturale

Da qui nasce l’esigenza di ripensare la nozione stessa di computazione. La computazione classica e, per costruzione, un processo chiuso: dato un ingresso e un insieme di regole, l’uscita e determinata. Se pero l’intelligenza naturale poggia su emergenza e apertura logica, allora ridurla a questo tipo di calcolo significa perdere per strada proprio cio che si vorrebbe spiegare.

Una computazione naturale, in questo senso, non e un calcolo eseguito su simboli dati, ma un processo situato, che si costituisce nell’interazione continua tra sistema e ambiente e in cui le proprieta rilevanti emergono anziche essere programmate. Non si tratta di rinnegare il valore dei modelli simbolici o di quelli sub-simbolici, ma di riconoscerli come due descrizioni parziali di un fenomeno piu ampio, che una teoria generale dei sistemi intelligenti dovrebbe tenere insieme.

Muoversi verso una teoria del genere significa, allora, spostare l’attenzione dalle regole ai processi, dalle rappresentazioni fisse alle dinamiche che le fanno emergere, dai sistemi chiusi a quelli capaci di riorganizzarsi nel dialogo con il mondo. E un programma di ricerca piu che una risposta compiuta, ma indica con chiarezza la direzione: comprendere l’intelligenza non come esecuzione di un calcolo predefinito, bensi come proprieta emergente di sistemi aperti.

Domande frequenti

Qual e la differenza tra modelli simbolici e sub-simbolici?

I modelli simbolici descrivono la cognizione come manipolazione di simboli discreti secondo regole esplicite e trasparenti. I modelli sub-simbolici la fanno invece emergere dall’attivita distribuita di molte unita elementari prive, da sole, di significato, in modo piu tollerante al rumore ma meno ispezionabile.

Che cosa si intende per emergenza in un sistema cognitivo?

L’emergenza e la comparsa di proprieta, come il significato o il riconoscimento di una forma, che non appartengono a nessun componente preso singolarmente e che non si deducono in modo semplice dalla somma delle parti. Nasce dall’organizzazione delle interazioni all’interno del sistema.

Che cos’e l’apertura logica?

Un sistema e logicamente chiuso quando tutte le sue evoluzioni possibili sono gia determinate dalla sua descrizione formale. E logicamente aperto quando lo scambio con l’ambiente puo modificarne le premesse stesse, rendendo possibili comportamenti nuovi non previsti dal modello iniziale.

Perche serve una nuova idea di computazione?

Perche la computazione classica e un processo chiuso, con uscite determinate da ingressi e regole fissi. Se l’intelligenza naturale poggia su emergenza e apertura logica, un calcolo chiuso non basta: occorre una computazione naturale, situata nell’interazione tra sistema e ambiente, in cui le proprieta rilevanti emergano invece di essere programmate.