Símbolos em criaturas biológicas e artificiais João Queiroz Dept. Computação e Automação (UNICAMP) Dept. Biologia (UFBA) comunicação ? linguagem cognição representação 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 C.S.Peirce arquitetura filosófica, categorias, semiótica etologia contexto, problemas, comunidades, metodologias [e.g. sintética] 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 comparativoevolucionários? • 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 Abordagem computacional 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 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 livremente os parâmetros que definem os padrões de eventos simulados a arquitetura das criaturas as leis que regem o comportamento dos objetos no ambiente Diversas vantagens isolar e variar cada parâmetro isoladamente associar diversas variações, combinálas 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 Predadores • Terrestre , Aéreo e Instrutor 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 DR2 • aprendizado Hebbiano • ciclos positivos e negativos • auto-organização Memórias de trabalhos repositório temporário de estímulos • persistência de estímulos DR1 DR1 Associação de eventos: fase indexical a ? a a A vocalização do alarme dirige a atenção do aprendiz para o predador provocando fuga específica. Associação de eventos: fase simbólica a ! a a Quando a associação alarme-predador tem valor alto, o aprendiz foge especificamente ao ouvir o alarme mesmo não vendo o predador. Playback a a ! Ao simular a reprodução do alarme por um altofalante, sem a existência de um predador, o aprendiz também fugirá.