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

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

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, 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) 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  Aprendize 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 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.