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Símbolos em criaturas biológicas e artificiais
João Queiroz Dept. Computação e Automação (UNICAMP)
Dept. Biologia (UFBA)
? cognição
representação
linguagem
comunicação
signo
Homo … semioticus
Lacan: Man speaks therefore, but it is because the symbol has made him man
Pinker: Em qualquer história natural da espécie humana a linguagem se distingue como traço preeminente.
Tecumseh Fitch: Language is arguably the most important characteristic of our species, with no known analogs in the animal world.
Homo … semioticus
Tomasello: Nas discussões sobre cognição humana de um ponto de vista filogenético, a linguagem costuma ser invocada como uma das razões da singularidade cognitiva humana.
pano-de-fundo ...
VOCÊ É UM CONTINUISTA?UM SALTACIONISTA?
Estamos (sempre estivemos) sós em nossa capacidade de produzir e interpretar símbolos?
Linguagem
Human communication is most clearly distinguished from the communication of other primate species by its use of (1) symbols and (2) grammar.
Tomasello
Tópicos
definições, descrições relações de dependência pressuposição, determinação anterioridade mosaic evolution? requisitos biológicos, culturais, ecológicos … continuistas vs saltacionistas ontogenia vs histórico vs filogenia
Organização
introdução contexto, problemas, comunidades,
metodologias [e.g. sintética] C.S.Peirce
arquitetura filosófica, categorias, semiótica
etologia problemas, mainstream, neurosemiótica
comparada símbolos como artefatos cognitivos
‘atalhos e ferramentas’
Representações?
“componente infraestrutural das investigações científicas” é “obscurecido por confusões terminológicas” (Clark 1997)
o termo “é usado em uma tal variedade de modos, em ciências cognitivas, que torna-se um desafio acessar as diferentes propostas que diversos cientistas fazem sobre representação” (Bechtel 1998)
Semiotica & ciência cognitiva
o que são representações, signos, semiose?
como são produzidos? qual sua lógica de funcionamento?quantos tipos de signos conhecemos?1. como são usados? como estes tipos se complexificam em
criaturas complexas?
Semiotica & ciência cognitiva
em que momento surgem, em termos onto e filogenéticos?
que estruturas estão associadas à sua produção em organismos complexos?
como o desenvolvimento de sistemas de signos otimizam perfomances cognitivas?
como simular estas performances em criaturas artificias?
Mais e mais problemas …
diferenças entre sistemas de signos inatos e adquiridos
papel adaptativo de linguagens composicionais
vantagens adaptativas de símbolos hipotéticos substratos responsáveis influência entre diferentes competências
semióticas e tarefas de baixo nível cognitivo
pressuposição de tipos fundamentais de competência semiótica
Símbolos? Ubiquous …
sinônimo de signo“icônicos, convencionais,
conotacionais” (Noth 115), “verbais, gráficos e pictoriais” (Sebeok
1976: 135)“palavras, gestos”...exemplos: “bandeiras, figuras
emblemáticas, alegorias”,
Mainstream …
“símbolos vs não-convencionais”
Pré-requisitos
pressões seletivas habilidades
sistema motor percepção atenção teoria da mente categorização memória aprendizagem associativa inferência causal equipamento fonador (ou equivalente)
Pré-adaptações
biológicas Pinker, Deacon, Arbib
• estruturas e circuitarias neurais específicas
culturais Tomasello
• sociogênese
ecológica-social Dunbar
• pressões ambientais
Abordagens
analíticas teóricas, formais, empíricas
sintéticas (Synthetic Psychology, 1984) top-down (GOFAI)
• e.g. expert systems
bottom-up (nouvelle AI, Wet AI, alife)
• e.g. situated organism• Synthetic ethology is an approach to the study of
animal behavior in which simple, synthetic organisms are allowed to behave and evolve in a synthetic world (MacLennan & Burghardt).
Comunidades
semiótica e biosemiótica etologia e neuroetologia neurociências arqueologia cognitiva linguística vida artificial animats etologia sintética
Perguntas específicas
• há evidência de símbolos em animais não humanos?
• que substratos neurobiológicos são responsáveis pela capacidade de processamento de símbolos?
• há evidências em ancestrais humanos?• como fazer estudos comparativo-
evolucionários?• como associar a contrução e manipulação
de ferramentas?• como simular a emergência destes
processos?
Language behavior does not fossilize
Comportamento simbólico também não: Comparativo
• Biosemiótica• Etologia• Psicologia Evolutiva• Arqueologia Cognitiva
Computacional• Abordagens Sintéticas
Abordagem comparativa
• Biosemiótica• tratamento semiótico de processos biológicos
• Etologia• comportamento no campo
• Psicologia Evolutiva e arqueologia Cognitiva• mente dos ancentrais humanos
Computing provides philosophy with such a set of simple, but incredibly fertile, notions – new and evolving subject matters, methods, and models for philosophical inquiry.
Bynum & Moor
Abordagem computacional
Abordagem computacional
vida artificial, etologia sintética, ANIMATS, robótica cognitiva, neuroetologia computacional
•life as it could be
que abordagem é capaz de revelar os mecanismos envolvidos na emergência de diversas competências semióticas?
SYMBOL GROUNDING
…
Alguns representantes
IA • Harnard - categorical perception anchoring
robótica cognitiva• behavior based robotics (physical grounding
hyphotesis)• Brooks -> anti-representacionalismo
vida artificial • Cangelosi, Parisi
embodied and situated cognitive robotics (physical symbol grounding problem)
• Vogt • Ziemke
etologia sintética
Diversas criaturas
Khepera é um robô usado em pesquisas de ANIMATS e robótica cognitiva (manufaturado pela K-Team S.A.)
Diversas criaturas
CUBE
Animats
CUBE
CUBE
Symbolic Creatures Simulation
Algumas vantagens
constrói sistemas capazes de realizar tarefas cognitivas, para gerar, testar, e avaliar hipóteses e teorias para a teoria: oportunidade de quantificar e
formalizar, em termos de linguagem de programação, suas principais idéias, conceitos e proposições.
meios para realizar Gedanken experiments sobre as condições necessárias e suficientes para observação dos processos investigados
• como seriam, ou teriam sido, tais e tais fenômenos, se as condições iniciais para a emergência e desenvolvimento fossem, ou tivessem sido, outras, e não estas?
Diversas vantagens
alterar livrementeos parâmetros que definem os padrões de eventos simulados
a arquitetura das criaturasas leis que regem o comportamento dos objetos no ambiente
Diversas vantagens
isolar e variar cada parâmetro isoladamente
associar diversas variações, combiná-las temporalmente em cascata
replicar, sem as dificuldades operacionais típicas de modelos experimentais, os procedimentos
introduzir novos e subtrair antigos parâmetros
Group for Research on Artificial Cognition (GRACo) www.dca.fee.unicamp.br/projects/artcog
João Queiroz Ângelo Loula Antônio Gomes Ricardo Gudwin Sidarta Ribeiro Leandro de Castro Ivan de Araújo Charbel El-Hani
Principais frameworks
semiótica e pragmatismo de Peirce gramática especulativa e pragmaticismo
• teoria pragmática da comunicação neuroetologia
comunicação animal e substratos neurobiológicos
etologia sintética/animats simulação de comunicação simbólica
• cenário digital/arquitetura cognitiva• condições necessárias e suficientes para
projetar criaturas simbólicas
Symbolic Creatures Simulation
Criaturas Presas Aprendiz e Instrutor Predadores
• Terrestre , Aéreo e Rastejante
Objetos Árvore Arbusto
O instrutor emite alarmes na presença de predadores. Os aprendizes aprendem a associação alarme-predador.
Aprendizagem associativa de símbolos
Memória Associativa relações ajustáveis entre
estímulos• aprendizado Hebbiano• ciclos positivos e negativos• auto-organização
Memórias de trabalhos repositório temporário de
estímulos• persistência de estímulos
DR1 DR1
DR2
Associação de eventos: fase indexical
A vocalização do alarme dirige a atenção do aprendiz para o predador provocando fuga específica.
Associação de eventos: fase simbólica
Quando a associação alarme-predador tem valor alto, o aprendiz foge especificamente ao ouvir o alarme mesmo não vendo o
predador.
Playback
Ao simular a reprodução do alarme por um altofalante, sem a existência de um predador, o aprendiz também fugirá.