David Marr: i tre livelli esplicativi di una teoria
Se il 1977 segna la nascita della scienza cognitiva, non meno importante è il 1982, anno di pubblicazione di un libro fondamentale, uscito postumo, dello psicologo inglese Marr: Vision.
Mare aderisce in toto ai capisaldi della psicologia ( e scienza) cognitiva, espressi rispettivamente nel 1956 e 1977: l'uomo è un elaboratore di informazioni, e la cognizione (d'ora in poi intesa in senso lato) è una collezione di processi che portano alla costruzione di rappresentazioni.
L'importanza di Marr è dovuta però a due questioni particolari, che nell'insieme fanno di lui uno dei più importanti teorici dell'approccio cognitivista.
In primo luogo, relativamente al suo campo di studio - i processi visivi - Marr ha mostrato come anche un processo computazionale "di basso livello" come la percezione visiva sia in realtà assai complesso. Nel presente contesto è invece centrale la seconda questione, quella dei livelli di descrizione. Proprio la complessità dei processi percettivo-cognitivi rende necessario affrontarli attraverso più di un livello descrittivo. Solo così si può avere una visione non eccessivamente parziale e non eccessivamente semplificata dei fenomeni. Pur trattando di visione, quindi, questa parte della teoria di Marr deve essere intesa come valida per ogni fenomeno computazionale.
L'autore individua tre livelli, chiamati rispettivamente computazionale, livello algoritmo e livello implementativo.
1) al livello computazionale si tratta di specificare solo in termini di flussi di input-output e scatole nere che cosa è un sistema cognitivo nel suo complesso, e quali sono i sottosistemi che la costituiscono. In altre parole, tutto ciò che deve essere stabilito a questo livello ma si tratta del compito più importante e difficile consiste nella specificazione delle diverse funzioni computate da un sistema. Così per rifarci al suo caso di studio, la visione viene definita come una scatola nera che riceve in input una coppia di immagini retiniche e produce in output una descrizione degli oggetti contenti in tale immagine. Esempi di sottosistemi potrebbero essere la percezione del colore, o il rilevamento della profondità; per ciascuno di questi è indispensabile specificare esattamente quale informazione esso riceve in input e che cosa produce in output.
Chi fornisce una teoria del livello computazionale si colloca alla frontiera tra psicologia e filosofia. Sono filosofiche, infatti, domande pertinenti a questo livello, quali: La percezione richiede capacità concettuali?"
__________> VISIONE ___________>
2)al livello algoritmico si tratta di entrare nel merito di ciascuna scatola nera individuata a livello di teoria computazionale e do fornire una descrizione del corpo della funzione che essa computa, cioè di specificarne l'algoritmo. Come funziona, per esempio, il sistema di Marr, che come vedremo si caratterizza per l'ipotesi di più livelli rappresentazionali (immagine retinica, schizzo primario, schizzo 2 d, rappresentazione 3d) legati tra loro da complicati processi e sottoprocessi. Nota: al livello algoritmico non c'è solo un maggior dettaglio, ma una reale esplicazione degli algoritmi.
Fornire una teoria di livello algoritmico è compito proprio dello psicologo. Inoltre, poiché gli algoritmi sono implementati al calcolatore per provarne la verosimiglianza, anche l'intelligenza artificiale è coinvolta a tale livello.
3) livello implementativo, infine risponde alla domanda:"in che modo rappresentazioni e algoritmo sono realizzati fisicamente?". Qui si tratta di correlare le descrizioni computazioni astratte fornite ai livelli precedenti con i dati di cui disponiamo sulla biologia del cervello, e cioè di specificare quali aree cerebrali sono responsabili di quali funzioni e, almeno approssimativamente, in virtù di quali meccanismi neurofisiologici.
Come si può vedere da questa breve rassegna, i tre livelli occupano almeno il filosofo, lo psicologo, l'informatico e il neuroscienziato. Per los studio dei processi cognitivi diversi dalla visione, non è difficile immaginare la consulenza di linguisti, antropologi e quant'altro.
E' in questo senso, quindi, che la teoria di Marr è una sorta di manifesto programmatico della scienza cognitiva.
Mare aderisce in toto ai capisaldi della psicologia ( e scienza) cognitiva, espressi rispettivamente nel 1956 e 1977: l'uomo è un elaboratore di informazioni, e la cognizione (d'ora in poi intesa in senso lato) è una collezione di processi che portano alla costruzione di rappresentazioni.
L'importanza di Marr è dovuta però a due questioni particolari, che nell'insieme fanno di lui uno dei più importanti teorici dell'approccio cognitivista.
In primo luogo, relativamente al suo campo di studio - i processi visivi - Marr ha mostrato come anche un processo computazionale "di basso livello" come la percezione visiva sia in realtà assai complesso. Nel presente contesto è invece centrale la seconda questione, quella dei livelli di descrizione. Proprio la complessità dei processi percettivo-cognitivi rende necessario affrontarli attraverso più di un livello descrittivo. Solo così si può avere una visione non eccessivamente parziale e non eccessivamente semplificata dei fenomeni. Pur trattando di visione, quindi, questa parte della teoria di Marr deve essere intesa come valida per ogni fenomeno computazionale.
L'autore individua tre livelli, chiamati rispettivamente computazionale, livello algoritmo e livello implementativo.
1) al livello computazionale si tratta di specificare solo in termini di flussi di input-output e scatole nere che cosa è un sistema cognitivo nel suo complesso, e quali sono i sottosistemi che la costituiscono. In altre parole, tutto ciò che deve essere stabilito a questo livello ma si tratta del compito più importante e difficile consiste nella specificazione delle diverse funzioni computate da un sistema. Così per rifarci al suo caso di studio, la visione viene definita come una scatola nera che riceve in input una coppia di immagini retiniche e produce in output una descrizione degli oggetti contenti in tale immagine. Esempi di sottosistemi potrebbero essere la percezione del colore, o il rilevamento della profondità; per ciascuno di questi è indispensabile specificare esattamente quale informazione esso riceve in input e che cosa produce in output.
Chi fornisce una teoria del livello computazionale si colloca alla frontiera tra psicologia e filosofia. Sono filosofiche, infatti, domande pertinenti a questo livello, quali: La percezione richiede capacità concettuali?"
__________> VISIONE ___________>
2)al livello algoritmico si tratta di entrare nel merito di ciascuna scatola nera individuata a livello di teoria computazionale e do fornire una descrizione del corpo della funzione che essa computa, cioè di specificarne l'algoritmo. Come funziona, per esempio, il sistema di Marr, che come vedremo si caratterizza per l'ipotesi di più livelli rappresentazionali (immagine retinica, schizzo primario, schizzo 2 d, rappresentazione 3d) legati tra loro da complicati processi e sottoprocessi. Nota: al livello algoritmico non c'è solo un maggior dettaglio, ma una reale esplicazione degli algoritmi.
Fornire una teoria di livello algoritmico è compito proprio dello psicologo. Inoltre, poiché gli algoritmi sono implementati al calcolatore per provarne la verosimiglianza, anche l'intelligenza artificiale è coinvolta a tale livello.
3) livello implementativo, infine risponde alla domanda:"in che modo rappresentazioni e algoritmo sono realizzati fisicamente?". Qui si tratta di correlare le descrizioni computazioni astratte fornite ai livelli precedenti con i dati di cui disponiamo sulla biologia del cervello, e cioè di specificare quali aree cerebrali sono responsabili di quali funzioni e, almeno approssimativamente, in virtù di quali meccanismi neurofisiologici.
Come si può vedere da questa breve rassegna, i tre livelli occupano almeno il filosofo, lo psicologo, l'informatico e il neuroscienziato. Per los studio dei processi cognitivi diversi dalla visione, non è difficile immaginare la consulenza di linguisti, antropologi e quant'altro.
E' in questo senso, quindi, che la teoria di Marr è una sorta di manifesto programmatico della scienza cognitiva.