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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
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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.
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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.
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pano-de-fundo ...
VOCÊ É UM CONTINUISTA?UM SALTACIONISTA?
Estamos (sempre estivemos) sós em nossa capacidade de produzir e interpretar símbolos?
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Linguagem
Human communication is most clearly distinguished from the communication of other primate species by its use of (1) symbols and (2) grammar.
Tomasello
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Tópicos
definições, descrições relações de dependência pressuposição, determinação anterioridade mosaic evolution? requisitos biológicos, culturais, ecológicos … continuistas vs saltacionistas ontogenia vs histórico vs filogenia
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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’
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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)
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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?
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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?
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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
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Símbolos? Ubiquous …
sinônimo de signo“icônicos, convencionais,
conotacionais” (Noth 115), “verbais, gráficos e pictoriais” (Sebeok
1976: 135)“palavras, gestos”...exemplos: “bandeiras, figuras
emblemáticas, alegorias”,
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Mainstream …
“símbolos vs não-convencionais”
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Pré-requisitos
pressões seletivas habilidades
sistema motor percepção atenção teoria da mente categorização memória aprendizagem associativa inferência causal equipamento fonador (ou equivalente)
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Pré-adaptações
biológicas Pinker, Deacon, Arbib
• estruturas e circuitarias neurais específicas
culturais Tomasello
• sociogênese
ecológica-social Dunbar
• pressões ambientais
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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).
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Comunidades
semiótica e biosemiótica etologia e neuroetologia neurociências arqueologia cognitiva linguística vida artificial animats etologia sintética
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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?
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Language behavior does not fossilize
Comportamento simbólico também não: Comparativo
• Biosemiótica• Etologia• Psicologia Evolutiva• Arqueologia Cognitiva
Computacional• Abordagens Sintéticas
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Abordagem comparativa
• Biosemiótica• tratamento semiótico de processos biológicos
• Etologia• comportamento no campo
• Psicologia Evolutiva e arqueologia Cognitiva• mente dos ancentrais humanos
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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
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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?
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SYMBOL GROUNDING
…
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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
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Diversas criaturas
Khepera é um robô usado em pesquisas de ANIMATS e robótica cognitiva (manufaturado pela K-Team S.A.)
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Diversas criaturas
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CUBE
Animats
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CUBE
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CUBE
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Symbolic Creatures Simulation
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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?
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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Associação de eventos: fase indexical
A vocalização do alarme dirige a atenção do aprendiz para o predador provocando fuga específica.
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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.
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Playback
Ao simular a reprodução do alarme por um altofalante, sem a existência de um predador, o aprendiz também fugirá.