A MENTE CORPÓREA CIÊNCIA COGNITIVA E EXPERIÊNCIA HUMANA

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1 A MENTE CORPÓREA CIÊNCIA COGNITIVA E EXPERIÊNCIA HUMANA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA E GESTÃO DO CONHECIMENTO - UFSC DISCIPLINA: COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES SEMINÁRIO III LIVRO “A MENTE CORPÓREA”, DE FRANCISCO VARELA, EVAN THOMPSON E ELEANOR ROSCH A MENTE CORPÓREA CIÊNCIA COGNITIVA E EXPERIÊNCIA HUMANA Francisco Varela Evan Thompson Eleanor Rosch Equipe: Andreza, Juliana, Paulo e Soraya UFSC, 2012

2 A Mete Corpórea Parte III: Variedades de Emergência
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES A Mete Corpórea Parte III: Variedades de Emergência Capítulo V: Propriedades Emergentes e Conexionismo Páginas 121 a 143 Sub-temas: Auto organização: as raízes de uma alternativa A estratégia conexionista Emergência e auto-organização O conexionismo hoje Emergências neuronais Os símbolos saem de cena Ligando os símbolos e a emergência

3 Noção de propriedades emergentes
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES VARIEDADES DE EMERGÊNCIA O tema principal a ser apresentado na parte III do livro: Noção de propriedades emergentes

4 AUTO ORGANIZAÇÃO: AS RAÍZES DE UMA ALTERNATIVA
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES AUTO ORGANIZAÇÃO: AS RAÍZES DE UMA ALTERNATIVA A abordagem dominante da manipulação de símbolos em ciência cognitiva foi proposta e discutida durante os primeiros anos da cibernética. Extensa discussão no fato que nos cérebros reais parece não existir quaisquer tipo de regras, nenhum processador lógico central, nem informação parece encontrar-se armazenada em endereços precisos;

5 AUTO ORGANIZAÇÃO: AS RAÍZES DE UMA ALTERNATIVA
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES AUTO ORGANIZAÇÃO: AS RAÍZES DE UMA ALTERNATIVA Os cérebros podem funcionar a base de interligações em massa e de uma ou de outra forma distribuída, de tal modo que as ligações reais entre conjuntos de neurônios se alteram em funções de experiência. Esses conjuntos de neurônios apresentam uma capacidade auto-organizativa que não existe no paradigma da manipulação de símbolos. Em 1970 se verificou um reacendimento explosivo desta ideia – depois de 25 anos de domínio da ortodoxia cognitivista.

6 AUTO ORGANIZAÇÃO: AS RAÍZES DE UMA ALTERNATIVA
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES AUTO ORGANIZAÇÃO: AS RAÍZES DE UMA ALTERNATIVA Um novo olhar mais recente para a auto-organização foi baseada em duas deficiências do Cognitivismo: 1 - O processamento de informações simbólicas é baseado em regras sequenciais, aplicadas uma de cada vez. 2 - O processamento simbólico é localizado: a perda ou o mau funcionamento de qualquer parte dos símbolos ou regras do sistema resulta numa avaria sérias.

7 A estratégia conexionista
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES A estratégia conexionista Teorias e modelos passaram a utilizar descrições com um exército completo de componentes interligados, simples, semelhantes a neurônios, que, quando ligados apropriadamente, têm propriedades globais interessantes. Toda abordagem depende de uma introdução das ligações apropriadas, o que normalmente é feito através de uma regra para a alteração gradual das conexões partindo de um estado inicial completamente arbitrário.

8 A estratégia conexionista
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES A estratégia conexionista A regra de aprendizagem mais exaustiva explorada é a regra de Hebb surgiu que a aprendizagem podia ser baseada em modificações no cérebro que provêm do grau de atividade correlacionada entre os neurônios: Se 2 neurônios tendem a ser ativos em conjunto, a sua ligação é fortalecida ; Caso contrário é diminuída. Consequentemente , a conexidade do sistema torna-se inseparável da sua história de transformação e relacionada como um tipo de tarefa definida pelo sistema

9 EMERGÊNCIA E AUTO-ORGANIZAÇÃO
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES EMERGÊNCIA E AUTO-ORGANIZAÇÃO O que está em jogo no estudo destas redes emergentes é,Construir um sistema cognitivo a partir de componentes simples com ligações síncronas. “A estratégia, como dissemos, é construir um sistema cognitivo não a parti de símbolos e regras mas a partir de componentes simples que se ligariam dinamicamente uns aos outros de modos densos. Nesta abordagem, cada componente opera apenas no seu ambiente local, não existindo portanto nenhum agente exterior que possa modificar o funcionamento do sistema. Mas, atendendo a constituição da rede do sistema, existe uma cooperação global que emerge espontaneamente quando os estados de todos os <<neurônios>> participantes atingem um estado mutualmente satisfatório. Então, num tal sistema não existe qualquer necessidade de uma unidade central de processamento para guiar a totalidade da operação” (pag. 125)

10 SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES
AUTO-ORGANIZAÇÃO É destinada pela passagem de regras locais para uma coerência global “Esta passagem de regras locais para um coerência global constitui o núcleo daquilo que costumava ser designado por AUTO-ORGANIZAÇÃO durante os anos da cibernética. Atualmente as pessoas preferem falar de propriedades emergentes globais, de dinâmica de rede, de redes não lineares, de sistemas complexos ou mesmo de sinergéticas.” (pag. 125)

11 PROPRIEDADES EMERGENTES
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES PROPRIEDADES EMERGENTES São fenômenos diversos de redes que dão origem a novas propriedades. Isto é, uma ligação natural para níveis de discrições diferentes em tremo de fenômenos naturais e cognitivos. É a emergência de padrões globais. “Não existe uma teoria formal unificada referente a propriedades emergentes. No entanto, torna-se evidente que as propriedades emergentes foram encontradas em todos os domínios – vórtices e lasers, oscilações químicas, redes genéticas, padrões de desenvolvimento, genética populacional, redes imunológicas, ecologia e geofísica. O que todos estes fenômenos diversos tem em comum é que em cada caso uma rede da origem a novas propriedades, que os investigadores tentam compreender em toda a sua generalidade. Um dos meios mais práticos de captar as propriedades emergentes que estes vários sistemas tem em comum é por meio da noção de um <<atractor>> na teoria dos sistemas dinâmico.” (pag.126)

12 SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES
O CONEXIONISMO HOJE AS TEORIAS CONEXIONISTAS FORNECEM MODELOS DE TRABALHOS PARA CAPACIDADES COGNITIVAS, TAIS COMO O RECONHECIEMNTO RÁPIDO, A MEMÓRIA ASSOCIATIVA E A GENERALIZAÇÃO CATEGÓRICA. “O entusiasmo corrente para com esta orientação é justificado em diversos aspectos. Em primeiro lugar, a IA cognitivista e a neurociência tinham poucos resultados convincentes para explicar (ou reconstruir) os tipos de processos cognitivos acima referidos. Em segundo lugar, os modelos conexionistas encontram-se muito mais próximos dos modelos biológicos; deste modo, torna-se possível trabalhar com um grau de integração entre a IA e a neurociência, o que até agora seria impensável. Em terceiro lugar, em psicologia experimental os modelos conexionistas facilitam um regresso a uma orientação behaviorista, que contorna a teorização em termos de construção de alto nível, de senso comum e mentalística (um tipo de teoria que foi legitimada pelo cognitivismo mas sobre a qual a psicologia se manteve ambivalente). Finalmente, os modelos são suficientemente gerais para poderem ser aplicados, com poucas modificações, a vários domínios, tais como a visão ou o reconhecimento da fala.” (pag.129)

13 ESTADOS NEURONAIS EMERGENTES
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES ESTADOS NEURONAIS EMERGENTES Há uma variedades de estados neuronais emergentes, mas as tarefas cognitivas a ser compreendidas aqui envolve transformações dependentes da experiência, em que o interesse é em aprender regras com a capacidade de sintetizar novas configurações de acordo com a experiência. “Há uma variedade de exemplos de estados neuronais emergentes para tarefas que não requerem qualquer aprendizagem, tais como o movimento ocular ou os movimentos balísticos dos membros. Obviamente, a maioria das tarefas cognitivas que desejamos compreender envolvem transformações dependentes da experiência, donde o interesse em aprender regras tais como a de Hebb, que apresentamos no nosso primeiro exemplo. Tais regras fornecem um rede neuronal não apenas com configurações emergentes (como foi o caso mesmo do nosso simples autômato em forma de anel) mas com a capacidade de sintetizar novas configurações de acordo com a experiência.” (pag. 130)

14 MÉTODOS DE APRENDIZAGEM
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES MÉTODOS DE APRENDIZAGEM Existem dois grupos principais de métodos de aprendizagem: 1- Aprendizagem por correlação (ilustrado pela regra de Hebb); 2- Aprendizagem por cópia (proposta inicialmente por Rosenblatt no seu Perceptron). “Torna-se suficiente , para os nossos propósitos, salientar que existem dois grupos principais de métodos de aprendizagem correntemente a ser explorados. O primeiro, ilustrado pela regra de Hebb é inspirado por mecanismos do cérebro, é a aprendizagem por correlação: é apresentado ao sistema uma série completa de exemplos ficando o sistema moldado a está serie quando outros exemplos fora da serie lhe são apresentados em futuras situações. A segunda alternativa é a aprendizagem por cópia, ou seja, tendo um modelo que atua como instrutor ativo. Esta estratégia é na realidade aquela que foi proposta inicialmente por Resenblatt no seu Perceptron. Na sua versão moderna, é conhecida como <<backpropagation>>. Nesta técnica, as alterações nas ligações neuronais dentro da rede (designadas por <<unidades ocultas>>) são escolhidas de modo a minimizar a diferença entre a resposta da rede e aquilo que é esperado dela. Neste caso, a aprendizagem lembra a alguém a tentar imitar um instructor.” (pag. 130)

15 EMERGÊNCIAS NEURONAIS
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES EMERGÊNCIAS NEURONAIS Trabalhos recentes apresentaram algumas provas detalhadas de que as propriedades emergentes são fundamentais para a operação do próprio cérebro. Os autores afiram que isso não é de modo algum surpreendente se analisarmos os detalhes da anatomia do cérebro. (P. 131)

16 Emergências neuronais
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES Emergências neuronais Tornou-se cada vez mais claro para os neurocientistas que precisamos estudar os neurônios como membros de vastos conjuntos que estão constantemente a desaparecer e a surgir através das suas interações cooperativas e em que cada neurônios tem respostas múltiplas e que se alteram de um modo dependente do contexto. (P. 132) O cérebro é portanto um sistema altamente cooperativo: as densas interligações entre os seus componentes implicam que quase tudo o que decorrer será uma função de tudo aquilo que os componentes se encontram a fazer. (P. 132)

17 Emergências neuronais
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES Emergências neuronais Este tipo de cooperação acontece tanto ao nível local como global: funciona no âmbito de subsistemas do cérebro e ao nível das ligações entre esses subsistemas. (P. 132) Podemos tomar a totalidade do cérebro e dividi-lo em subseções, em função dos tipos de células e áreas, tais como o tálamo, o hipocampo círculo cortical, etc. Essas subseções são constituídas por redes complexas de células, mas também se relacionam umas com as outras à maneira de uma rede. Com resultado, todo o sistema adquire uma coerência interna com padrões intrincados, mesmo que não nos seja possível dizer como isso ocorre. (P. 132)

18 EMERGÊNCIAS NEURONAIS
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES EMERGÊNCIAS NEURONAIS Dessa forma, o encontro dos conjuntos de atividade neuronal representa um momento na emergência de uma nova configuração coerente. (P. 134) Deste modo, o comportamento de todo o sistema parece-se muito mais com uma conversa num cocktail party do que com uma cadeia de comando. (P. 134)

19 EMERGÊNCIAS NEURONAIS
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES EMERGÊNCIAS NEURONAIS Os autores relembram o tópico dos processos biológicos emergentes e os cinco agregados discutidos no capítulo anterior. Eles afirmam que considerar uma visão sequencial dos agregados parece análogo a considerar uma visão sequencial da atividade do cérebro. (P. 136) Formas Sentimentos/sensações Percepção/impulsos Formações Consciência É evidente que os agregados não constituem uma teoria de processamento de informação. No entanto, a abordagem neuropsicológica feita pelos autores parece ser compatível com as observações diretas baseadas na meditação de atenção/consciencialização, tornando ainda mais notável o fato de que esta tradição continuou a verificar a análise de componentes da experiência em momentos coerentes de emergência. (P. 136)

20 OS SÍMBOLOS SAEM DE CENA
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES OS SÍMBOLOS SAEM DE CENA A orientação alternativa (conexionista, emergente, auto-organizacional, associacionista, de dinâmica de rede) é jovem e variada. Chega-se a algumas respostas importantes: O que é cognição? A emergência de estados globais numa rede de componentes simples. Como funciona? Por meio de regras locais para operações individuais e regras para alterações na conexidade entre elementos. Como é que sei quando um sistema cognitivo está funcionando corretamente? Quando as propriedades emergentes (e a estrutura resultante) puderem ser vistas como correspondendo a uma capacidade cognitiva específica – uma solução de sucesso para uma determinada tarefa.

21 OS SÍMBOLOS SAEM DE CENA
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES OS SÍMBOLOS SAEM DE CENA Nessa abordagem alternativa em ciência cognitiva, os símbolos, no seu sentido convencional, não desempenham nenhum papel. Na abordagem conexionista, as computações simbólicas são substituídas por operações numéricas. Essas operações são mais detalhadas que aquelas que são executadas por meio de símbolos. Num modelo conexionista, uma única computação simbólica discreta seria executada pelo resultado de um elevado número de operações numéricas que determinam uma rede de unidades simples. 21

22 OS SÍMBOLOS SAEM DE CENA
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES OS SÍMBOLOS SAEM DE CENA Portanto, neste sistema, os itens significativos não seriam símbolos, mas sim padrões complexos de atividade entre numerosos componentes que constituem a rede. Esta abordagem não simbólica envolve o abandono radical da visão cognitivista de base de que teria que existir um nível simbólico distinto na explicação da cognição. O cognitivismo introduziu símbolos como um modo de estabelecer uma ponte com a necessidade de um nível semântico ou representacional, com a limitação de que este nível deve ser em última análise físico. 22

23 OS SÍMBOLOS SAEM DE CENA
SEMINÁRIO III– A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES OS SÍMBOLOS SAEM DE CENA Os símbolos são simultaneamente significantes e físicos e um computador é um dispositivo que respeita o significado dos símbolos na medida em que opera exclusivamente com a sua forma física. Esta separação entre forma e significado foi o golpe de mestre que criou a abordagem cognitivista. Mas este desenvolvimento fundamental implica igualmente em uma fraqueza em enfrentar fenômenos cognitivos a um nível mais profundo: O conexionismo é referenciado como “paradigma subsimbólico”. 23

24 OS SÍMBOLOS SAEM DE CENA
SEMINÁRIO III– A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES OS SÍMBOLOS SAEM DE CENA Como é que os símbolos adquirem seu significado? Na abordagem conexionista, o significado não está localizado em símbolos particulares, mas é uma função do estado global do sistema e encontra-se ligado de certo modo ao desempenho global tal como o reconhecimento ou a aprendizagem. O estado global emerge de uma rede de componentes mais elementares que os símbolos. No nível subsimbólico, as descrições cognitivas são construídas a partir dos constituintes daquilo que a um nível mais elevado seriam os símbolos discretos. O significado não reside nestes constituintes, mas em padrões complexos de atividade que emergem das interações de muitos desses constituintes. 24

25 LIGANDO OS SÍMBOLOS E A EMERGÊNCIA
SEMINÁRIO III – A METE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES LIGANDO OS SÍMBOLOS E A EMERGÊNCIA Como é possível que a emergência subsimbólica e a computação simbólica estejam relacionadas? Deverão ser vistas como: abordagens complementares de baixo para cima e de cima para baixo. reunidas em um modo misto ou simplesmente utilizadas a certos níveis ou estados. A relação mais interessante entre emergência subsimbólica e computação simbólica é a de inclusão. Nesta perspectiva, os símbolos são vistos como uma descrição de nível mais elevado de propriedades que são em última análise infiltradas num sistema distribuído subjacente. 25

26 LIGANDO OS SÍMBOLOS E A EMERGÊNCIA
SEMINÁRIO III – A METE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES LIGANDO OS SÍMBOLOS E A EMERGÊNCIA Como que esta visão inclusiva é diferente da concepção cognitivista dos níveis de explicação? A diferença é bastante sutil e é em grande parte uma questão de mudança de perspectiva. O domínio da cognição é injustificadamente limitado a processos de nível muito elevado. A visão inclusiva parece uma estratégia natural a ser seguida. Uma ligação entre um cognitivismo menos ortodoxo e a visão de emergência, onde as regularidades simbólicas emergem de processos paralelos distribuído, é uma possibilidade concreta. A inteligência artificial, com sua orientação pragmática é um exemplo disso. 26

27 LIGANDO OS SÍMBOLOS E A EMERGÊNCIA
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES LIGANDO OS SÍMBOLOS E A EMERGÊNCIA Como fica o diálogo entre ciência cognitiva e a experiência humana? “os cérebros são sistemas altamente cooperativos” 27

28 OBRIGADO! Próximo seminário: Seminário 1: Parte I - capítulos 1 e 2
SEMINÁRIO III – A MENTE CORPÓREA COMPLEXIDADE E CONHECIMENTO NA SOCIEDADE EM REDES OBRIGADO! Próximo seminário: Seminário 1: Parte I - capítulos 1 e 2  Seminário 2: Parte II - capítulos 3 e 4 Seminário 3: Parte III - capítulo 5 Seminário 4: Parte III - capítulo 6 Seminário 5: Parte IV - capítulo 7 e 8 Seminário 6: Parte IV - capítulo 9 Seminário 7: Parte V - capítulos 10 e 11