Filosofia delle scienze cognitive
Macchine, Modelli, Spiegazioni
David Hilbert
Macchine “intelligenti”
Gli antecedenti più immediati
Esiste un algoritmo per decidere ogni caso
particolare di una classe infinita di problemi di
decisione (che ammettono una risposta si/no)?

Es. x è un numero primo?
Esiste un algoritmo per generare tutti gli
elementi di una classe infinita di oggetti?


Qual è l’ennesimo numero primo?
Esiste un algoritmo per generare tutti gli enunciati
veri dell’aritmetica?
Kurt Gödel 1931: Su proposizioni indecidibili dei
Principia Mathematica e di sistemi affini
Alan M. Turing
Le macchine di Turing
► Ludwig Wittgenstein:
► Le
macchine di Turing sono esseri umani che
calcolano
Le macchine di Turing
Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può
►
osservare una casella per volta
stato interno: q
Le macchine di Turing
Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può
►
osservare una casella per volta
► stamparvi un simbolo se è vuota
Ħ
stato interno: q
Le macchine di Turing
Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può
►
osservare una casella per volta
► stamparvi un simbolo se è vuota
► cancellare il simbolo già stampato e svuotarla, oppure
stato interno: q
Le macchine di Turing
Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può
►
osservare una casella per volta
► stamparvi un simbolo se è vuota
► cancellare il simbolo già stampato e svuotarla, oppure
► sostituire il simbolo precedente con uno nuovo.
¥
stato interno: q
Le macchine di Turing
Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può
►
osservare una casella per volta
► stamparvi un simbolo se è vuota
► cancellare il simbolo già stampato e svuotarla, oppure
► sostituire il simbolo precedente con uno nuovo.
Inoltre la macchina può
►
spostare la testina di lettura di una casella, a sinistra (S) o a destra (D)
della casella osservata, e può
¥
stato interno: q
Le macchine di Turing
Dotata di una testina di lettura/scrittura, una macchina di Turing può
►
osservare una casella per volta
► stamparvi un simbolo se è vuota
► cancellare il simbolo già stampato e svuotarla, oppure
► sostituire il simbolo precedente con uno nuovo.
Inoltre la macchina può
►
spostare la testina di lettura di una casella, a sinistra (S) o a destra (D)
della casella osservata, e può
► cambiare la propria “configurazione interna” q.
L’esecuzione di queste operazioni dipende esclusivamente dal contenuto
della casella osservata e dalla configurazione interna q della macchina.
¥
configurazione interna: qi
La tesi di Turing e la
macchina universale
Tutte le corrispondenze ingresso/uscita
calcolabili mediante un qualsiasi algoritmo
sono calcolabili da una macchina di
Turing (Tesi di Turing)
Esiste una macchina universale di Turing
(in grado di simulare il comportamento di
ogni macchina di Turing)
Limiti delle macchine
calcolatrici
Il problema della fermata
► Data una macchina di Turing M e un ingresso y
per M: Quale sarà il comportamento di M su
questo y?
► Più specificamente,
► M si fermerà producendo un risultato determinato
dopo un numero finito di passi di calcolo oppure
► M procederà indefinitamente nei suoi calcoli senza
mai fermarsi?
Problemi indecidibili
1/5: I fondamenti teorici
dell’informatica
► Non esiste nessuna macchina di Turing in grado di
rispondere correttamente a tutte le domande di
questa forma.
► In base alla tesi di Church-Turing, questa
conclusione implica che non esiste nessun
algoritmo in grado di rispondere a tutte le
domande di questa forma.
Turing, 1950
►“Mi propongo di considerare la
domanda: Possono pensare le
macchine? Si dovrebbe cominciare col
definire il significato dei termini
“macchina” e “pensare”.”
►Le definizioni potrebbero essere
formulate in modo da riflettere il più
possibile l’uso normale delle parole, ma
questo atteggiamento è pericoloso.
►La nuova forma del problema può
essere descritta nei termini di un gioco,
che chiameremo “il gioco dell’imitazione”
Turing, A.M. (1950), "Computing Machinery and Intelligence", Mind, Vol. 59, pp. 433-460.
Trad. it. “Macchine calcolatrici e intelligenza”, in Somenzi,Cordeschi, “La filosofia degli automi”,
Boringhieri 1994, oppure in Lolli, “Intelligenza meccanica”, Boringhieri
Il gioco dell'imitazione
Letizia
(Henry Lieberman, MIT)
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documenti correlati
deduzione
(a) Benedetto XVI è calabrese
(b) Tutti i calabresi sono giardinieri
------------------------------------Benedetto XVI è giardiniere
Induzione (e apprendimento)
1)
2)
Tutti i cigni osservati sino ad ora in Europa sono bianchi
Tutti i cigni osservati sino ad ora in Nord America sono
bianchi
3) Tutti i cigni osservati sino ad ora in Sud America sono
bianchi
...
(n) Non sono stati mai osservati cigni che non fossero bianchi
==========================================
Tutti i cigni sono bianchi
abduzione
(a)L’assassino ha sporcato di fango il tappeto
(b)Chiunque fosse entrato dal giardino avrebbe
sporcato di fango il tappeto
===================================
L’assassino è entrato dal giardino
inferenza per “default”
(a)Gli uccelli, salvo eccezioni, sono in
grado di volare
(b)Titti è un uccello
==========================
Titti è in grado di volare
Macchine fototropiche
Braitenberg
Vehicle #2
Nel 1900 Loeb fornisce una spiegazione del
comportamento fototropico delle falene: I
sensori di intensità luminosa attivano le
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esposto alla luce
Jacques Loeb, Comparative physiology of the
brain and comparative psychology (1900)
La cibernetica
La “tartaruga”
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I robot come modelli materiali
Sahabot
University of Zurich
Anthroform arm
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PALOMA platform
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Cricket robot
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Capacità di navigazione
la formica del deserto Cataglyphis
Snapshot model. “According to this model, an
insect records a panoramic snapshot image of the
surroundings at the target position. When it has to
return to this location, it compares this snapshot
with its current retinal image in order to determine
a home vector.”
Cataglyphis takes
snapshots of the visual
landscape…
… and compares them with memorized reference
landmarks, obtaining difference vectors
Desert ants Cataglyphis make foraging
excursions that take them up to 200m away
from their nest. On finding a suitable prey, they
return home unfailingly and in a straight line.
The “snapshot model”, first
version (Cartwright and
Collett, 1986)
The ALV model
Meccanismi astratti
realizzazioni biologiche e artificiali
Realizzazioni biologiche
componenti biologiche e loro relazioni funzionali
p1
q
z
p4
e2
p3
e
x
e1
a
b
k
i
d
c
e3
p5
p
e5
6
e4
p2
p7
Sistema
biologico
y
Realizzazioni artificiali
j
Componenti robotiche e loro relazioni funzionali
Schemi
astratti
p8
e6
p11
p10
e7
e8
p12
p13
e9
e10
p14
p9
Sistema
robotico
I
O
Modello teorico
Principled implementation on a robot
Modelli materiali ed esperimenti
Phenomenon to be explained
Confronto tra comportamento del
robot e del sistema biologico
Corroborazione o revisione del
modello teorico
Grasso, F.W., Consi, T.R., Mountain, D.C., Atema, J. (2000), "Biomimetic robot lobster
performs chemo-orientation in turbulence using a pair of spatially separated sensors:
Progress and challenges", Robotics and Autonomous Systems, Vol. 30, pp. 115-131.
RoboLobster
Un esperimento di
falsificazione
RoboLobster is
immersed in in a
stream of water to
which a turbulent
plume is added
Two algorithms are tested, based on a negative feedback control scheme
Algorithm 1:
 Turn when the concentration gradient
exceeds a fixed threshold
Algorithm 2:
 Additional rule: reverse the wheels’
rotation if the concentration gradient falls
over the threshold
destination
start
60 cm
Distance between the
starting point and the
chemical source:
OK
100 cm
no
60 cm
100 cm
Norbert Wiener
libertà e responsabilità nella ricerca
Tecnoetica delle macchine
intelligenti

In un gruppo decisionale ed operativo a
composizione mista di uomini e macchine, chi
è responsabile delle azioni intraprese e degli
effetti da queste derivanti? I criteri etici e le
norme giuridiche che hanno per il passato
regolato le modalità di attribuzione di
responsabilità e colpe, ed eventualmente
l’irrogazione di sanzioni, rimangono
pienamente validi e applicabili?
Tecnoetica delle macchine
intelligenti


E’ legittimo usare protesi bioniche per il
potenziamento di capacità fisiche o
cognitive? E in tal caso come bisogna
regolare l’accesso a tali risorse?
I sistemi “intelligenti” per l’accesso
personalizzato alle informazioni
possono minacciare la privacy e la
dignità umana?
Interfacce non invasive:
Controllo di robot tramite EEG
L’utente controlla il movimento
del robot nell’ambiente
Millàn et al., Artificial Intelligence, 2004
In modo simile, l’utente riesce
a scrivere su una tastiera
virtuale
Controlling biological systems
by artificial stimulation
S. K. Talwar, S. Xu, E.S. Hawley, S. A. Weiss, K. A. Moxon, J. K. Chapin, “Behavioural neuroscience: Rat
navigation guided by remote control” Nature 417, 37 - 38 (2002)
Kevin Warwick
In order to assess the usefulness,
compatibility and long term operability of
a microelectrode array into the median
nerve, an electrode has been surgically
implanted in the left arm of Prof. K.
Warwick implant, as healty volunteer.
(K. Warwick et al., The application of implant
technology for cybernetic systems, Arch Neurol.
2003; 60:1369-1373)
K Warwick : "Cyborg morals, cyborg values, cyborg ethics", Ethics and Information Technology, Vol.5,
No.3,pp.131-137 (2004)
X Hong, P M Sharkey, K Warwick : "A robust nonlinear identification algorithm using PRESS statistic and forward
regression", IEEE Trans on Neural Networks, Vol.14, No.2, pp454-458. (2003)
ICT Implants: the HUMAN Project


HUMAN PROJECT: Health throUgh teleMAtics
for iNmates
a Smart environment for inmates with special
needs, including the following features:
(a) Microsystem for glucose blood monitoring;
(b) Microsystem for hearth arrhythmia monitoring;
(c) Assistive domotic devices;
Compiti per la tecnoetica
• (a) Analisi concettuale che migliori la nostra
capacità di comprendere i problemi tecnoetici
• Rimuovere pregiudizi
• Identificare ed effettuare il triage di problemi reali
• (b) Individuazione di linee di condotta per
promuovere un uso etico delle macchine intelligenti
Soldati-robot
The American military is working on a new generation
of soldiers, far different from the army it has. "They
don't get hungry," said Gordon Johnson of the Joint
Forces Command at the Pentagon. "They're not afraid.
They don't forget their orders. They don't care if the
guy next to them has just been shot. Will they do a
better job than humans? Yes.“ The robot soldier is
coming.
Front-page article, NYT 16 feb. 2005 T. Weiner
Rimuovere i pregiudizi
Il robo-soldato: un problema IA-completo

Interpretazione contestuale

Riconoscimento di gesti di resa

Discriminare astanti e belligeranti
Rimuovere pregiudizi
“La macchina farà esattamente ciò per cui è
stata programmata…”

Possiamo prevedere e controllare
completamene il comportamento delle
macchine che progettiamo?
Rimuovere pregiudizi

Apprendimento automatico da esempi

Abbiamo risolto il problema di Hume?
Siamo giustificati a proiettare sul futuro
le regolarità che abbiamo riscontrato
nella nostra esperienza passata?
Computer Professionals for Social Responsibility
http://www.cpsr.org/cpsr/wiener-award.html
“The Norbert Wiener Award was established in 1987
by CPSR in memory of the originator of the field of
cybernetics, Norbert Wiener (1894-1964).”
“Wiener was among the first to examine the social
and political consequences of computing technology.
He devoted much of his energy to writing articles and
books that would make the technology
understandable to a wide audience.”
Computer Professionals for Social Responsibility
http://www.cpsr.org/cpsr/wiener-award.html
2001 Norbert Wiener Award
Nira Schwartz and Theodore Postol
“For their courageous efforts to disclose
misinformation and falsified test results of the
proposed National Missile Defense system.”