45929200-Γνωσιακή-Επιστήμη.pdf

ΓΝΩΣΙΑΚΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗ: Η ΝΕΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΟΥ ΝΟΥ Επιμέλεια Στέλλα Βοσνιάδου

1

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ Πρόλογος

ΜΕΡΟΣ Α΄ Κεφάλαιο 1 Τι Είναι Λοιπόν η Γνωσιακή Επιστήμη; Μία Ιστορική Προσέγγιση. Στέλλα Βοσνιάδου Κεφάλαιο 2 Τεχνητή Νοημοσύνη Ιωάννης Κόντος Κεφάλαιο 3 Νευροεπιστήμη και Ψυχολογία: Από τα Απλά Αντανακλαστικά Μοντέλα και τα Ένστικτα στις Σύνθετες Γνωστικές Λειτουργίες Ευάγγελος Καφετζόπουλος Κεφάλαιο 4 Κληρονομικές Βάσεις της Συμπεριφοράς και της Νόησης Κωνσταντίνος Κριμπάς Κεφάλαιο 5 Φιλοσοφία του Νου Δρακούλης Νικολινάκος

ΜΕΡΟΣ Β΄

Κεφάλαιο 6 Συμβολικές Αρχιτεκτονικές για τη Νόηση Allen Newell, Paul. S. Rosenbloom, John E. Laird Κεφάλαιο 7 Συμβολικές Αρχιτεκτονικές του Νου: Μία Συνδετιστική Προσέγγιση David E. Rumelhart Κεφάλαιο 8 Εγκέφαλος και Γνωστική Λειτουργία Terrence J. Sejnowski, Patricia S. Churchland Κεφάλαιο 9 Η Εξέλιξη του Νου Henry Plotkin Κεφάλαιο 10 Πως λειτουργεί ο Νους; Βασικός Εξοπλισμός 2

Steven Pinker

Κεφάλαιο 11 Φιλοσοφικά Ζητήματα της Γνωσιακής Επιστήμης: Προθετικότητα και το Πρόβλημα Νους-Σώματος Gilbert Harman

τα

Qualia,

3

η

ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η γνωσιακή επιστήμη ξεκίνησε πριν από περίπου 30 χρόνια σαν μια συναρπαστική νέα ιδέα για το πώς θα μπορούσαμε να μελετήσουμε επιστημονικά τα νοητικά φαινόμενα και έχει εξελιχθεί σε μια κοινότητα επιστημόνων με ευρεία δραστηριότητα στις ΗΠΑ και στην Ευρώπη, με επιστημονικά περιοδικά, επιστημονικές ενώσεις, μεταπτυχιακά και προπτυχιακά προγράμματα σπουδών και ερευνητικά κέντρα. Το βιβλίο «Γνωσιακή Επιστήμη: Η Νέα Επιστήμη του Νου» προσφέρει μια εισαγωγή στη θεματική και τον προβληματισμό αυτής της νέας επιστήμης κυρίως για τους φοιτητές του μεταπτυχιακού διαπανεπιστημιακού-διατμηματικού Προγράμαμτος Μεταπτυχιακών Σπουδών στη Γνωσιακή Επιστήμη στα Παν/μια Αθηνών και Οικονομικό Παν/μιο, αλλά και για όλους τους άλλους φοιτητές ή η που ενδιαφέρονται να καταλάβουν καλύτερα τι είναι και τι κάνει η γνωσιακή επιστήμη. Γνωσιακή Επιστήμη είναι μετάφραση του Αγγλικού όρου Cognitive Science. Έχουμε μεταφράσει το Cognitive ως «γνωσιακή» και όχι «γνωστική» (όπως είναι η καθιερωμένη μετάφραση του Cognitive Psychology) διότι η γνωσιακή επιστήμη δεν ασχολείται μόνο με την περιγραφή των γνωστικών διαδικασιών της αντίληψης, μνήμης, σκέψης, κλπ., αλλά αναφέρεται σε θέματα που αφορούν στο ίδιο το αντικείμενο της γνώσης. Όπως εξηγεί ο Howard Gardner (1987), η γνωσιακή επιστήμη είναι η «σύγχρονη εμπειρικά βασιζόμενη προσπάθεια να απαντηθούν μακροχρόνια επιστημολογικά ερωτήματα – ιδιαίτερα εκείνα τα οποία αφορούν τη φύση της γνώσης, τα συστατικά της, τις πηγές της, την ανάπτυξή της και τη χρήση της (Gardner, 1987, σελ. 6). Για τους λόγους αυτούς προτείνουμε τη μετάφραση του Cognitive Science ως Γνωσιακή Επιστήμη. Το βιβλίο χωρίζεται σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος αποτελείται από κεφάλαια γραμμένα από έλληνες ερευνητές που περιγράφουν κυρίως τα προβλήματα των επιμέρους επιστημών που απαρτίζουν τη γνωσιακή επιστήμη, όπως της γνωστικής ψυχολογίας, της βιολογίας, της τεχνητής νοημοσύνης, των νευροεπιστημών και της φιλοσοφίας του νου. Το δεύτερο μέρος αποτελείται από μεταφράσεις ορισμένων βασικών άρθρων και κεφαλαίων γνωστών βιβλίων στο χώρο τα γνωσιακής επιστήμης. Πιο συγκεκριμένα, το πρώτο μέρος αρχίζει με το κεφάλαιο της Στ. Βοσνιάδου «Η Γνωσιακή Επιστήμη από τη σκοπιά μιας Ψυχολόγου: Θέματα Ορισμού και Ιστορίας». Το κεφάλαιο αυτό σκιαγραφεί το γενικό θεωρητικό πλαίσιο το οποίο καθοδηγεί την έρευνα στη γνωσιακή επιστήμη, μέσα από μια ιστορική αναδρομή, εξηγώντας τις συνθήκες μέσα από τις οποίες αναδύθηκε η γνωσιακή επιστήμη και περιγράφοντας τα προβλήματα που προσπαθεί να λύσει.

4

Στο Κεφάλαιο 2 που έχει τίτλο «Τεχνητή Νοημοσύνη» και είναι γραμμένο από τον Γιάννη Κόντο γίνεται μια λεπτομερής περιγραφή του σημερινού ψηφιακού υπολογιστή και της Επιστήμης της Τεχνητής Νοημοσύνης, ενώ στο Κεφάλαιο 3 ο Ευάγγελος Καφετζόπουλος περιγράφει τη σχέση ανάμεσα στις νευροεπιστήμες και την ψυχολογία και τη γνωσιακή επιστήμη. Ο Καφετζόπουλος επιχειρεί να διασαφηνίσει τη διάκριση ανάμεσα στη δομή του εγκεφάλου και στις λειτουργίες της σκέψης και της νόησης που παράγει ο εγκέφαλος και να περιγράψει τους τρόπους με τους οποίους η σύλληψη αυτής της αλληλεπίδρασης από τους νευροεπιστήμονες άλλαξε ιστορικά. Ο Κώστας Κριμπάς στο 4ο Κεφάλαιο του βιβλίου πραγματεύεται το πρόβλημα της προέλευσης των φαινοτυπικών χαρακτηριστικών της συμπεριφοράς και της νόησης, αν δηλαδή, είναι γενετικά καταγραμμένα ή έχουν μια περιβαλλοντική προέλευση. Μετά από μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα ιστορική περιγραφή των συνεχώς εναλλασσόμενων απόψεων σχετικά με την σπουδαιότητα του εγγενούς έναντι του περιβαλλοντικού παράγοντα, ο συγγραφέας συγκεντρώνεται στην ανάπτυξη του προβλήματος αυτού στα πλαίσια της σημερινής εξελικτικής ψυχολογίας και της γνωσιακής επιστήμης. Τέλος, στο Κεφάλαιο 5, ο Δρακούλης Νικολινάκος δίνει μια περίληψη των κεντρικών προβλημάτων της φιλοσοφίας του νου. Ασχολείται ιδιαίτερα με το οντολογικό πρόβλημα της σχέσης ανάμεσα στα νοητικά και στα φυσικά φαινόμενα, το γνωστό ως το πρόβλημα της σχέσης νουσώματος. Αφού κάνει μια περιγραφή των βασικότερων μεταφυσικών θεωριών σχετικά με τη σχέση νου-σώματος, καταλήγει σε μια πιο λεπτομερή περιγραφή της θεωρίας του Λειτουργισμού γύρω από την οποία έχει αναπτυχθεί η σύγχρονη Γνωσιακή Επιστήμη. Το Β΄ Μέρος του βιβλίου αρχίζει με το κλασικό άρθρο των Allen Newell, Paul S. Rosenbloom και John L. Laird «Συμβολικές Αρχιτεκτονικές για τη Νόηση» στο οποίο αναπτύσσεται λεπτομερειακά η φύση και ο ρόλος των συμβολικών αρχιτεκτονικών του νου στη γνωσιακή επιστήμη. Στο Κεφάλαιο 7 συνεχίζουμε με μια περιγραφή από τον David E. Rumelhart της συνδετιστικής προσέγγισης του προβλήματος της αρχιτεκτονικής του νου. Στο επόμενο Κεφάλαιο (Κεφάλαιο 8, «Εγκέφαλος και Γνωσιακές Λειτουργίες», οι Terrence Sejnowski και την Patricia Smith Churcland διατυπώνουν την άποψη ότι είναι αναγκαία η «συγχώνευση» του βιολογικού και του γνωσιακού επιπέδου ανάλυσης για να κατανοήσουμε τη φύση της νόησης. Οι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι δεν είναι δυνατό ούτε να επαναπαφθούμε μόνο σε μια λειτουργική/ υπολογιστική προσέγγιση του νου ούτε όμως να βασιστούμε στην ελπίδα ότι ακόμη και αν κατανοήσουμε λεπτομερώς πως λειτουργεί κάθε νευρώνας αυτό θα ισοδυναμούσε με κατανόηση της λειτουργίας του γνωστικού

5

συστήματος. Οι συγγραφείς πιστεύουν ότι είναι απαραίτητη η διεπιστημονική συνεργασία ανάμεσα σε ψυχολόγους και νευροεπιστήμονες για τη δημιουργία θεωριών της γνώσης και της νόησης που υπακούουν και σε νευροβιολογικούς αλλά και ψυχολογικούς περιορισμούς. Συνεχίζουμε με τη μετάφραση του πρώτου κεφαλαίου του βιβλίου του Steven Pinker «Πως Λειτουργεί ο Νους» που έχει τον τίτλο «Βασικός Εξοπλισμός». Ο Pinker αρχίζει δείχνοντάς μας τις δυσκολίες που υπάρχουν στην κατασκευή ενός ανθρωπόμορφου ρομπότ το οποίο βλέπει, κινείται, σκέφτεται λογικά και έχει το ένστικτο της αυτοσυντήρησης. Η άσκηση αυτή, σύμφωνα με τον Pinker «αποτελεί ένα είδος συνειδησιακής αφύπνισης» γιατί μας υποδεικνύει ότι πίσω από την απατηλή απλότητα και ευκολία των νοητικών δραστηριοτήτων της καθημερινής ζωής κρύβεται ένας αφάνταστα σύνθετος μηχανισμός. Ο συγγραφέας συνεχίζει με μια περιγραφή των βασικών αρχών της Γνωσιακής Επιστήμης, δηλαδή ότι ο νους είναι «ένα σύστημα οργάνων υπολογισμού, σχεδιασμένος από τη φυσική επιλογή για να επιλύει τα είδη των προβλημάτων που αντιμετώπιζαν οι τροφοσυλλέκτες πρόγονοί μας και πιο συγκεκριμένα το πώς να καταλαβαίνουν και να ξεγελούν τα ζώα, τα φυτά και τους άλλους ανθρώπους» (Κεφάλαιο 9, σελ. χ). Το Κεφάλαιο 10 αποτελεί μετάφραση του πρώτου κεφαλαίου του βιβλίου του Henry Plotkin “Evolution in Mind”. Στο κεφάλαιο αυτό ο Plotkin υποστηρίζει ότι η ψυχολογία είναι μια επιστήμη με ένα πολύ ευρύ πεδίο θεματικής ύλης, το οποίο εν μέρει ανήκει στο χώρο των κοινωνικών επιστημών και εν μέρει στο χώρο της νευρολογίας. Αυτό ισχύει κατά τον Plotkin διότι πολλά από τα φαινόμενα που οι ψυχολόγοι μελετούν δεν είναι αποκλειστικά και μόνο ανθρώπινα, αλλά αποτελούν στοιχεία κοινά σε πολλά είδη ζώων (όπως π.χ. τα φαινόμενα της μάθησης και της μνήμης, το φαινόμενο της προσκόλλησης, κ.ο.κ.). Στη συνέχεια προσπαθεί να δείξει πως η ψυχολογία απαιτεί όχι μόνο αιτιακές εξηγήσεις που ισχύουν για πάντα (όπως η χημεία και η φυσική) αλλά και από αιτίες ιστορικές που έχουν να κάνουν με την ιστορία της εξέλιξης του ανθρώπου οργανισμού ως είδος εις το διηνεκές του χρόνου (φυλογένεση) καθώς και με την ιστορία της ανάπτυξης του ατόμου (οντογένεση). Στο τελευταίο Κεφάλαιο (Κεφάλαιο 11) ο Gilbert Harman εξηγεί μερικά από τα φιλοσοφικά ζητήματα που θέτει η γνωσιακή επιστήμη, όπως το πρόβλημα της προθετικότητας και το πρόβλημα των «qualia» ή αλλιώς του ποιοτικού χαρακτήρα της εμπειρίας. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τους μεταπτυχιακούς φοιτητές του ΠΜΣ «Βασική και Εφαρμοσμένη Γνωσιακή Επιστήμη» Μαρία Δεληγιάννη, Όλγα Μαργαρίτη και Δημήτρη Χρυσομάλλη για τη μετάφραση των ιδιαίτερα απαιτητικών άρθρων αυτού του βιβλίου. Επίσης τους διδάσκοντες στο ΠΜΣ, Γιάννη Κόντο, Μαρία Γρηγοριάδου, Γιώργο

6

Μαγουλά, Ευάγγελο Καφετζόπουλο, Νίκο Σμυρνή για τη βοήθειά τους στη δύσκολη μετάφραση ορισμένων τεχνικών όρων. Ιδιαίτερα σημαντική ήταν και η βοήθεια της Έφης Παπαδημητρίου σε όλες τις φάσεις ετοιμασίας αυτού του βιβλίου, καθώς και του Χρήστου Σταυρόπουλου και της Μάγδας Κλαυδιανού των εκδόσεων Gutenberg και φυσικά του ίδιου του εκδότη, του Γιώργου Δαρδανού, που υποστήριξε αυτό το φιλόδοξο εγχείρημα. Στ. Βοσνιάδου Αθήνα, Σεπτέμβριος 2002

7

Κεφάλαιο 1 Η Γνωσιακή Επιστήμη από τη Σκοπιά μιας Ψυχολόγου: Θέματα Ορισμού και Ιστορίας Στέλλα Βοσνιάδου Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Μεθοδολογίας, Ιστορίας και Θεωρίας της Επιστήμης

8

Εισαγωγή Η γνωσιακή επιστήμη σύμφωνα με τον Gardner (1987) είναι η σύγχρονη "εμπειρικά βασιζόμενη προσπάθεια να απαντήσει σε μακροχρόνια επιστημολογικά ερωτήματα - ιδιαίτερα εκείνα τα οποία αφορούν τη φύση της γνώσης, τα συστατικά της, τις πηγές της, την ανάπτυξή της και τη χρήση της. Αν και μερικές φορές ο όρος γνωσιακή επιστήμη είναι διευρυμένος ώστε να περιλαμβάνει όλους τους τύπους της γνώσης, έμψυχη όπως και άψυχη, ανθρώπινη όπως και μη ανθρώπινη - ωστόσο εφαρμόζω τον όρο κυρίως σε προσπάθειες εξήγησης της ανθρώπινης γνώσης (Gardner, 1987, σελ. 6). Ο Gardner στο βιβλίο του τονίζει την συνέχεια που υπάρχει στα βασικά ερωτήματα που θέτει η γνωσιακή επιστήμη με αυτά που για πρώτη φορά έθεσαν οι Έλληνες φιλόσοφοι από τους προσωκρατικούς μέχρι τον Αριστοτέλη. Ερωτήματα όπως, ποιά είναι η φύση της γνώσης, από που πηγάζει, πώς αναπαρίσταται στον ανθρώπινο νου, είναι η γνώση αποτέλεσμα μάθησης ή είναι έμφυτη. Τα κλασικά αυτά φιλοσοφικά ερωτήματα έχουν απαντηθεί κατά καιρούς με διαφορετικούς τρόπους. Η γνωσιακή επιστήμη επιχειρεί να τα απαντήσει με ένα καινούριο, ιδιαίτερα πρωτότυπο, τρόπο που έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας και που εξηγεί τη ραγδαία ανάπτυξή της τα τελευταία χρόνια. Παρόλη τη ραγδαία ανάπτυξη της γνωσιακής επιστήμης, ιδίως τα τελευταία δέκα χρόνια, ορισμένοι ερευνητές αμφισβητούν το κατά πόσο η επιστήμη αυτή αποτελεί ένα εσωτερικά συνεπές επιστημονικό εγχείρημα. Στο βιβλίο του «The Mind’s New Science: A History of the Cognitive Revolution” ο Gardner (1987) αναφέρει ότι στη γνωσιακή επιστήμη «δεν υπάρχει ακόμη κάποιο καλά αποδεκτό παράδειγμα – μια συμφωνία σχετικά με τις προϋποθέσεις και τις μεθόδους» (σελ. 37). Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η γνωσιακή επιστήμη είναι μια νέα επιστήμη που βρίσκεται ακόμη υπό διαμόρφωση και ότι χαρακτηρίζεται από διαμάχες και διαφωνίες. Είναι όμως και αρκετοί οι επιστήμονες που υποστηρίζουν ότι υπάρχει ένα κοινό πλαίσιο και μια βασική συμφωνία ως προς τους σκοπούς και τις θεμελιακές προυποθέσεις της γνωσιακής επιστήμης (Von Eckardt, 1993). Στην καρδιά της γνωσιακής επιστήμης είναι η ΑναπαραστασιακήΥπολογιστική Θεωρία του Νου (ΑΥΘΝ). Σύμφωνα με την ΑΥΘΝ η σκέψη και η γνώση είναι υπολογιστικοί χειρισμοί νοητικών αναπαραστάσεων. Στην αναπαραστασιακή υπολογιστική θεώρηση του νου κεντρικό ρόλο παίζει η αναλογία ανάμεσα στον ανθρώπινο νου και στον υπολογιστή. Όπως ένας υπολογιστής αποτελείται από μια υλική βάση και ένα πρόγραμμα συμβολικών εντολών που καθοδηγεί τη λειτουργία του, έτσι και ο νους μπορεί να θεωρηθεί ως ένα πρόγραμμα συμβολικών εντολών που «λέει στον εγκέφαλο» (υλικό υπόστρωμα) τι να κάνει.

9

Εκτός του ότι παρέχει μια παραγωγική αναλογία για το νου ο υπολογιστής και πιο συγκεκριμένα η μαθηματική υπολογιστική θεωρία που κρύβεται πίσω από τους υπολογιστές, προσέφερε ένα νέο τρόπο εξήγησης των ψυχολογικών φαινομένων. Όπως αναφέρει ο JohnsonLaird (1988) στο βιβλίο του The Computer and the Mind, οι ψυχολογικές εξηγήσεις συνήθως διατυπώνονται λεκτικά, χρησιμοποιώντας ορισμένες βασικές έννοιες για να περιγραφεί αυτό που δεν είναι άμεσα προφανές. Μια τέτοιου είδους εξήγηση προϋποθέτει ότι υπάρχουν κάποιες θεμελιακές έννοιες οι οποίες είναι καλά κατανοητές. Π.χ. όταν ένας ψυχολόγος εξηγεί την ζήλια του φίλου μου προς το αφεντικό του ως αποτέλεσμα κάποιου άλυτου Οιδιπόδειου συμπλέγματος, θα μπορούσαμε δικαιολογημένα να ρωτήσουμε τι ακριβώς σημαίνει όταν λέμε ότι «ο φίλος μου έχει ασυνείδητα απωθημένα αισθήματα ζήλιας προς τον πατέρα του διότι στην παιδική του ηλικία είχε ερωτικά αισθήματα προς τη μητέρα του». Είναι η βασική έννοια του Οιδιπόδειου συμπλέγματος, ή έστω και του ασυνείδητου καλά κατανοητή; Πολλές φορές οι ψυχολογικές θεωρίες βασίζονται στη διαίσθηση, με αποτέλεσμα να έχουν μικρή επεξηγητική και προβλεπτική αξία. Η ΑΥΘΝ προσφέρει ένα είδος μηχανισμού πολύ πιο ικανού από ό,τι είχε φανταστεί ποτέ ο Freud ή ακόμη και ο Descartes. Από την εποχή που ο Descartes φαντάστηκε ένα σώμα-μηχανή, γεννήθηκε και η ιδέα μιας μηχανιστικής εξήγησης του νου. Μια μηχανιστική εξήγηση δεν χρειάζεται αναφορά σε βασικές έννοιες. Από τη στιγμή που έχω κατασκευάσει ένα μοντέλο, μια μηχανή, αυτό σημαίνει ότι καταλαβαίνω τη λειτουργία του αντικειμένου που έχω προσομοιώσει. Επιπλέον, οι μηχανιστικές εξηγήσεις που προσφέρει η σημερινή μαθηματική υπολογιστική θεωρία δεν είναι οι συνηθισμένες μηχανιστικές εξηγήσεις. Η υπολογιστική θεωρία δείχνει πως από ένα βασικό σύνολο αρχικών στοιχείων μπορεί να προκύψει ένας απεριόριστος αριθμός πολύπλοκων συμβολικών εντολών. Αυτές οι υπολογιστικές διαδικασίες έχουν χρησιμοποιηθεί για να εξηγηθεί ο καιρός, το χρηματιστήριο και οι αλληλεπιδράσεις των βασικών σωματιδίων. Στη γνωσιακή επιστήμη χρησιμοποιούνται για να προσομοιώσουν τις ανθρώπινες νοητικές διεργασίες, τις διεργασίες της σκέψης. Η προσομοίωση των λειτουργιών του εγκεφάλου με αυτών ενός προγράμματος του υπολογιστή δε σημαίνει ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι ένας υπολογιστής. Όπως αναφέρει ο Steven Pinker1 στο Κεφάλαιο 6, για να εξηγήσουμε πως πετούν τα πουλιά χρησιμοποιούμε τις αρχές της μηχανικής των ρευστών. Αυτό δεν σημαίνει ότι τα πουλιά είναι αεροπλάνα. Το επιχείρημα δεν είναι ότι ο ανθρώπινος νους είναι ένας

1

Βλέπε Steven Pinker (2000) How the Mind Works, καθώς επίσης και P. Johnson-Laird Computers and the Mind, Harvard University Press.

10

υπολογιστής αλλά ότι και οι υπολογιστές και ο εγκέφαλος είναι ικανοί να επεξεργάζονται πληροφορίες για μερικούς από τους ίδιους λόγους. Όπως αναφέραμε παραπάνω, η γνωσιακή επιστήμη είναι μία νέα επιστήμη που βρίσκεται ακόμη υπό διαμόρφωση. Υπάρχει μία πληθώρα ευρημάτων και θεωριών που θέτουν ερωτήματα ακόμα και για τις θεμελιώδεις προϋποθέσεις και έννοιες της Γνωσιακής Επιστήμης, όπως την έννοια της νοητικής αναπαράστασης, το ρόλο της προσομοίωσης, τη φύση της διεπιστημονικότητας και την θέση των νευροεπιστημών. Δεν είναι δυνατόν στην παρούσα εργασία να ασχοληθούμε με όλα αυτά τα ζητήματα. Σκοπός μας εδώ είναι να σκιαγραφήσουμε το γενικό θεωρητικό πλαίσιο το οποίο καθοδηγεί την έρευνα στη γνωσιακή επιστήμη, βλέποντας το κυρίως από τη σκοπιά μιας ψυχολόγου, εξηγώντας τις συνθήκες μέσα από τις οποίες αναδύθηκε και τα προβλήματα που προσπαθεί να λύσει. Πιο συγκεκριμένα θα σταθούμε σε τρεις μεγάλες περιόδους οι οποίες σηματοδοτούν ποιοτικά διαφορετικές προσεγγίσεις στις προσπάθειες εξήγησης των νοητικών φαινομένων. Πρώτα στη φιλοσοφική θεώρηση της νόησης που αρχίζει τουλάχιστον από την εποχή των Αρχαίων Ελλήνων φιλοσόφων έως το τέλος του 19ου αιώνα, όταν γεννιέται η πειραματική ψυχολογία. Μετά θα περιγράψουμε μερικές από τις πιο σημαντικές εμπειρικές προσπάθειες προσέγγισης των νοητικών φαινομένων στο χώρο της ψυχολογίας. Τέλος, θα αναφερθούμε στη σημερινή γνωσιακή επιστήμη, με σκοπό όπως είπαμε παραπάνω, να σκιαγραφήσουμε το γενικό θεωρητικό πλαίσιο. Φιλοσοφικές Προσεγγίσεις των Νοητικών Φαινομένων Οι Αρχαίοι Έλληνες φιλόσοφοι παρουσιάζουν τις πρώτες ορθολογικές αναλύσεις των νοητικών φαινομένων που βασίζονται στη λογική ανάλυση και συστηματική παρατήρηση. Οι προσωκρατικοί φιλόσοφοι από τα 600-500 π.Χ. αναπτύσσουν διάφορες εξηγήσεις των νοητικών φαινομένων που προκύπτουν από ένα μείγμα μεταφυσικών θεωριών και εμπειρικών παρατηρήσεων. Μέχρι την εποχή αυτή τα νοητικά φαινόμενα θεωρούνται ως εκδηλώσεις κάποιου πνεύματος, ορισμένες φορές θεϊκής προέλευσης, το οποίο είχε την κατοικία του στο σώμα. Η έννοια μιας ψυχής άυλης και ανεξάρτητης μέσα στο σώμα, η οποία ευθύνεται για τα νοητικά φαινόμενα, αποτελεί την πρώτη προσπάθεια εξήγησης των νοητικών φαινομένων. Ο Πλάτωνας (427-347 π.Χ.) διατυπώνει μία δυϊστική ψυχολογία η οποία είναι απόλυτα συμβατή με τη φιλοσοφική θεωρία των ιδεών. Σύμφωνα με τη θεωρία των ιδεών, οι ιδέες παριστάνουν την ουσία των πραγμάτων, το πραγματικό. Είναι και αποτελούν ένα αιώνιο και αμετάβλητο κόσμο πέραν του κόσμου της γένεσης και της φθοράς. Αντίστοιχα η ψυχή, και ιδιαίτερα η νόηση, είναι αιώνια και άφθαρτη και

11

ικανή να κατανοήσει τον κόσμο των ιδεών, ενώ το σώμα είναι φθαρτό και χρησιμεύει μόνο ως όχημα της ψυχής. Μέσω του σώματος μπορούμε να κατανοήσουμε μόνο τον ορατό κόσμο των αισθήσεων που δεν είναι παρά το θολό είδωλο του αιώνιου κόσμου των ιδεών2. Ο Αριστοτέλης (384-322 π.Χ.) προσπαθεί να γεφυρώσει το χάσμα σώματος/ψυχής που άνοιξε ο Πλάτωνας. Θεωρεί το σώμα ως μία ύλη η οποία έχει την ικανότητα να κινείται από μόνη της, μια ικανότητα που της δίνει η ψυχή. Η ψυχή δεν μπορεί να υπάρχει χωρίς το σώμα αλλά και το σώμα δεν είναι παρά το όργανο της ψυχής. Στο έργο του Περί Ψυχής προσπαθεί να παρουσιάσει μια ολοκληρωμένη θεωρία για τις νοητικές λειτουργίες η οποία μάλιστα είναι εξελικτική. Σχηματίζει την έννοια του οργανικού για να ξεχωρίσει τα έμψυχα από τα άψυχα και θεωρεί ότι υπάρχουν τρία είδη ψυχής: τα φυτά έχουν θρεπτική ψυχή που τους εξασφαλίζει τροφή για επιβίωση ενώ τα ζώα έχουν αισθητική ψυχή η οποία τους δίδει πληροφορίες για το περιβάλλον. Τέλος, ο άνθρωπος έχει εκτός της θρεπτικής και αισθητικής ψυχής και ψυχή νοητική που του παρέχει γνώσεις λογικές και ορθολογικές. Από τον Αριστοτέλη έως την εποχή της Αναγέννησης δεν υπάρχει ουσιαστικός επιστημονικός προβληματισμός γύρω από τα θέματα της νόησης και γνώσης. Οι χριστιανοί συγγραφείς συγκεντρώνονται στην αναζήτηση της ουσίας της ψυχής, η οποία θεωρείται άυλη, ανεξάρτητη και αιώνια. Κατά τη Αναγέννηση (15ος-16ος αιώνας) εισάγεται ξανά η επιστημονική αναζήτηση στα προβλήματα της φύσης. Οι επιστημονικές ανακαλύψεις των Κοπέρνικου, Γαλιλαίου, Νεύτωνα, και οι συμβολές τους στην ανάπτυξη της αστρονομίας και της φυσικής δημιουργούν νέες προϋποθέσεις για την ανάπτυξη της μελέτης του ανθρώπου φαινομένων που φαίνονται στο έργο του René Descartes (1596-1650). Επηρεασμένος από τη νέα επιστήμη, τη Μηχανική, ο René Descartes υποστηρίζει ότι μπορεί να περιγράψει την συμπεριφορά των ζώων και ένα μεγάλο μέρος της συμπεριφοράς των ανθρώπων ως το αποτέλεσμα μηχανιστικών διαδικασιών. Στο βιβλίο του L’ Homme περιγράφει με λεπτομέρεια τις εσωτερικές λειτουργίες του ανθρώπου-μηχανή, μία επαναστατική προσέγγιση για την εποχή του. Αν όμως το σώμα είναι υλικό και λειτουργεί ως ένα αυτόματο, μια μηχανή, που προσδιορίζεται από τις ιδιότητες των υλικών όντων, τι είναι τότε η ψυχή; Ως Χριστιανός ο Descartes δεν μπορούσε να δώσει μία μηχανιστική εξήγηση της ψυχής. O Descartes επανεξετάζει τις σχέσεις σώματος και ψυχής διατυπώνοντας ένα ακραίο δυϊσμό. Αρχίζοντας από τη διατύπωση ότι δεν μπορεί να εμπιστεύεται τις αισθήσεις του και ότι το μόνο για το οποίο μπορεί να είναι σίγουρος είναι το ότι σκέφτεται, ο Descartes καταλήγει στο 2

Βλέπε στην Ιστορία της Αρχαίας Ελληνικής Φιλοσοφίας των Ε. Τσίλλερ και Β. Νέστλε, μετάφραση Χ. Θεοδωρίδη.

12

συμπέρασμα ότι η σκέψη δεν έχει ανάγκη υλικής υπόστασης. Για τον Descartes υπάρχουν δύο κόσμοι: ο αντικειμενικός, μηχανιστικός, υλικός κόσμος και ο υποκειμενικός κόσμος της ανθρώπινης σκέψης και συνείδησης που μπορεί να γίνει γνωστός μόνο μέσω της εσωτερικής εξέτασης. Ο Daniel Dennett3 ονομάζει το μοντέλο του νου του Descartes Καρτεσιακό Θέατρο διότι ο Descartes θεωρούσε ότι η ενσυνείδητη εμπειρία είναι σαν ένα θέατρο, μια φωτογραφία του κόσμου, την οποία ο εαυτός μπορεί να εξετάσει μέσω της ενδοσκόπησης. Εσωτερικεύοντας την εμπειρία και μετατρέποντάς την σε ένα αντικείμενο που μπορεί να παρατηρηθεί, ο Descartes βάζει τις βάσεις για μια ψυχολογία της συνείδησης (βλ. Leahley, 2000). Ο ακραίος δυϊσμός του Descartes, η διατύπωση μίας μηχανιστικής θεώρησης του σώματος και η άποψη ότι η ψυχή είναι κάτι μη-υλικό, που δεν καταλαμβάνει χώρο, βάζουν τις βάσεις του προβλήματος της σχέσης σώματος/νου-εγκεφάλου/ψυχής με το οποίο έχει ασχοληθεί η φιλοσοφία του νου από τότε. Σε αντίθεση με τον Descartes οι βρετανοί εμπειριστές του 17ου και 18ου αιώνα (ανάμεσά τους οι John Locke, George Berkeley και David Hume) τονίζουν τη σημασία της εμπειρίας που έρχεται μέσω των αισθήσεων ως πηγή γνώσεων. Οι πληροφορίες που έρχονται μέσα από τις αισθήσεις είναι τα βασικά δεδομένα όλης της γνώσης. Οι ψυχολογικές ιδέες του Locke διατυπώνονται στο βιβλίο του An Essay Concerning Human Understanding (1690). Ο Locke θεωρεί ότι ο άνθρωπος κατά τη γέννησή του είναι ένας άγραφος χάρτης. Οι ιδέες αποτυπώνονται στον ανθρώπινο εγκέφαλο μέσω των αισθητηρίων οργάνων και δίνουν περιεχόμενο στην ψυχή. Τα νοητικά φαινόμενα έχουν υλική βάση και άρα μπορούν να αποτελέσουν το αντικείμενο επιστημονικής διερεύνησης. Κεντρικό ρόλο στη φιλοσοφία του Locke παίζει η έννοια της ιδέας που δεν είναι τίποτα άλλο από μία μορφή νοητικής αναπαράστασης, των αντικειμένων. Παρόλο που ο Locke τονίζει τη σημασία της εμπειρίας στη γένεση των ιδεών, είναι σύμφωνος με τον Descartes στη θεώρηση των ιδεών ως ένα είδος εσωτερικής εμπειρίας ή αναπαράστασης η οποία μπορεί να γίνει αντικείμενο εξέτασης και αναστοχασμού4. Η έμφαση που δίνουν οι βρετανοί εμπειριστές στη σημασία των αισθήσεων και στη μελέτη της λειτουργίας τους, βάζουν τις βάσεις μιας εμπειρικά βασιζόμενης ψυχολογίας ανεξάρτητη από τη φιλοσοφία. Από τους πιο σημαντικούς υποστηρικτές της ιδέας ότι η ψυχολογία μπορεί να γίνει μια ανεξάρτητη, εμπειρική επιστήμη ήταν ο John Stuart Mill (18061873), γιος του πολιτικού και φιλοσόφου James Mill. O J. S. Mill 3

D. Dennet (1993). Consciousness Explained. Boston: Little Brown. Βλέπε, τη σχετική συζήτηση στο βιβλίο του Thomas Hardy Leahley (2000), A History of Psychology.

4

13

θεωρούσε ότι οι σκέψεις, τα αισθήματα και οι πράξεις έχουν αίτια και ακολουθούν νόμους, οι οποίοι είναι δυνατόν να ανακαλυφθούν και επομένως μπορούν να αποτελέσουν αντικείμενο επιστημονικής μελέτης. Ο J.S.Mill υποστηρίζει πως οι κύριοι νόμοι του νου είναι οι νόμοι του συνειρμού των ιδεών όπως τους είχε περιγράψει ο David Hume. Σύμφωνα με τους νόμους αυτούς, ο νους λειτουργεί με τέτοιο τρόπο ώστε να παράγει ιδέες που αναπαριστούν τα αντικείμενα της αντίληψης. Οι ιδέες λειτουργούν με βάση το νόμο της σύνδεσης (σύμφωνα με τον οποίο η ταυτόχρονη παρουσίαση δυο ερεθισμάτων μας οδηγεί να σκεπτόμαστε το ένα από αυτά, κάθε φορά που παρουσιάζεται το άλλο), και το νόμο της ισχύος ενός ερεθίσματος (η ισχύς ενός ερεθίσματος είναι σχετική με τη συχνότητα της παρουσίασής του). Ο J.S.Mill ήταν ο πρώτος που πρότεινε την αναλογία της ψυχολογίας με την χημεία, δηλαδή την ιδέα ότι η ψυχολογία είναι η επιστήμη που πρέπει να ανακαλύψει τους νόμους της νοητικής χημείας, της νοητικής σύνδεσης ατομικών στοιχείων σε σύνολα, μια ιδέα που είχε μεγάλη επίδραση τόσο στον Wilhem Wundt όσο και στους ψυχολόγους της μορφής (Leahley, 2000). Ο John Stuart Mill μαζί με τους Alexander Bain5 και Herbert Spencer, πίστευαν ότι η ψυχολογία έχει τη θέση της ανάμεσα στις πειραματικές επιστήμες και όχι στη στοχαστική φιλοσοφία. Δεν θεωρούνται ως ιδρυτές της ψυχολογίας γιατί δεν ασχολήθηκαν οι ίδιοι με ψυχολογικές έρευνες, ούτε φρόντισαν να ιδρύσουν εργαστήρια ψυχολογίας όπως έκανε ο Wilhem Wundt. Εν τω μεταξύ έχουμε σημαντικές ανακαλύψεις στο χώρο της φυσιολογίας οι οποίες προωθούν την ανάπτυξη του ψυχολογικού υλισμού και μονισμού. Κατά το τέλος του 18ου και τις αρχές του 19ου αιώνα, φυσιολόγοι όπως ο Luigi Galvagni, ο Joannes Muller, ο Herman van Helmholtz και ο Gustav Fechner, ανακαλύπτουν, ανάμεσα σ’ άλλα, ότι η νευρική μεταβίβαση πληροφοριών έχει τη μορφή ενός ηλεκτρικού σήματος, μιας ηλεκτρικής ώσης. Η ανακάλυψη της ηλεκτρικής φύσης των αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στους νευρώνες, αφαιρεί το μυστήριο από το σύστημα του Descartes και την αναγκαιότητα των πνευμάτων της ψυχής για την ενοποίηση των αισθητικών ερεθισμάτων και την κίνηση των μυών, και δείχνει ότι μπορεί να είναι δυνατή μια αντικειμενική περιγραφή των περιεχομένων του ανθρώπινου νου. Οι φυσιολόγοι αναπτύσσουν πειράματα για να μελετήσουν καλύτερα τις λειτουργίες του νευρικού συστήματος. Μερικά από τα πειράματα αυτά αφορούν στη λειτουργία των αισθητηρίων οργάνων. Σημαντικές είναι οι ανακαλύψεις των Weber, Muller, Helmholtz και Fechner οι οποίοι διατυπώνουν θεωρίες για τις λειτουργίες των αισθήσεων όπως αυτές της μόλις αντιληπτής διαφοράς (Weber) και της τριχρωματικής θεωρίας της 5

Ιδρυτής το 1874 του περιοδικού MIND, το οποίο συνεχίζει να εκδίδεται και αντιπροσωπεύει το χώρο της φιλοσοφικής ψυχολογίας.

14

αντίληψης των χρωμάτων (Helmholtz). Ο Helmholtz χρησιμοποιεί το μέτρο της χρονικής αντίδρασης για να μετρήσει την ταχύτητα των νευρικών ώσεων, δείχνοντας ότι αισθητήριες λειτουργίες όπως αυτές της ακοής και όρασης μπορούν να μελετηθούν με πειραματικές μεθόδους και να εκφραστούν ποσοτικά (βλ. Gardner, 1987). Τα Νοητικά Φαινόμενα στα Πλαίσια της Αναδυόμενης Επιστήμης της Ψυχολογίας Ο Wilhem Wundt (1832-1920) θεωρείται ιδρυτής της ψυχολογίας διότι έκανε δυνατή την αναγνώριση της ψυχολογίας ως μίας ανεξάρτητης επιστήμης και διότι ίδρυσε το πρώτο εργαστήριο Ψυχολογίας στο Παν/μιο της Λειψίας το 1879 καθιερώνοντας με τον τρόπο αυτό την ψυχολογία ως μια πειραματική επιστήμη της νόησης. Ο Wundt σπούδασε Ιατρική και έλαβε το διδακτορικό του στην πειραματική φυσιολογία στο Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης. Αργότερα έγινε βοηθός του νευροφυσιολόγου Herman von Helmoltz, ο οποίος όπως αναφέραμε παραπάνω, είχε καταφέρει να μετρήσει την ταχύτητα των νευρικών ώσεων, καταρρίπτοντας την πεποίθηση ότι νοητικά φαινόμενα δεν μπορούν να γίνουν αντικείμενο επιστημονικής μελέτης. Ο Wundt όμως πίστευε ότι πέρα από το επίπεδο της νευροφυσιολογίας υπάρχει ένα άλλο επίπεδο, αυτό της συνειδητής ψυχολογικής εμπειρίας το οποίο αποτελεί το αντικείμενο μελέτης της ανεξάρτητης επιστήμης της ψυχολογίας. Επιχειρηματολόγησε έναντι του αναγωγικού υλισμού διότι πίστευε ότι τα νοητικά φαινόμενα έχουν τα αίτια τους όχι μόνο στις φυσιολογικές λειτουργίες του εγκεφάλου, αλλά και σε κίνητρα και επιθυμίες που δεν πρέπει να συγχέονται με τα βιολογικά ένστικτα και τις αντανακλαστικές αντιδράσεις (Gardner, 1987). Στο βιβλίο του Principles of Physiological Psychology (1973) ο Wundt προσπάθησε να ορίσει στο χώρο μελέτης της νέας επιστήμης της φυσιολογικής ή πειραματικής ψυχολογίας ως εξής: "Πρώτον για να διερευνήσουμε αυτές τις διαδικασίες της ζωής (συνείδηση) που στέκονται στο μέσο ανάμεσα στην εξωτερική και την εσωτερική εμπειρία, και δεύτερον για να ρίξουμε φως πάνω στην ολότητα των διαδικασιών της ζωής απαιτείται η ταυτόχρονη εφαρμογή και των δύο μεθόδων παρατήρησης, η εξωτερική και εσωτερική. Με αυτό τον τρόπο ίσως να έχουμε μια συνολική κατανόηση της ανθρώπινης ύπαρξης. [Αυτή η νέα επιστήμη] αρχίζει με τις φυσιολογικές διαδικασίες και προσπαθεί να δείξει πως αυτές επηρεάζουν τον τομέα της εσωτερικής παρατήρησης... Ο όρος φυσιολογική ψυχολογία… υποδεικνύει την ψυχολογία ως το πραγματικό υποκείμενο της επιστήμης μας… Εάν κάποιος θέλει να δώσει έμφαση στα μεθοδολογικά χαρακτηριστικά, τότε η επιστήμη μας μπορεί να ονομαστεί πειραματική ψυχολογία για να διακριθεί από τη συνηθισμένη επιστήμη του νου που βασίζεται απολύτως στην ενδοσκόπηση". (σελ., 157-58, Αναφορά από τον Leahley, 2000, σελ., 250-51).

15

O T.H. Leahley στο βιβλίο του History of Psychology υποστηρίζει ότι με τα παραπάνω ο Wundt μετέτρεψε το φιλοσοφικό πρόγραμμα των Descartes και Locke σε μια εμπειρική επιστήμη. Ο Wundt λοιπόν πίστευε πως η συνειδητή εμπειρία, που είναι το αντικείμενο μελέτης της ψυχολογίας, είναι η άμεση και όχι έμμεση εμπειρία του κόσμου. Π.χ η ψυχολογική εμπειρία ενός λουλουδιού είναι αυτή του χρώματός του, της οσμής του, της αφής του, του μεγέθους του και του σχήματός του. Έμμεσες πληροφορίες για το λουλούδι και τα άλλα φυσικά αντικείμενα μπορούν να μας τις δώσουν η φυσική και η χημεία αλλά όχι η ψυχολογία. Η ψυχολογία είναι η επιστήμη που μελετά τη συνειδητή εμπειρία, προσπαθεί να την αναλύσει στα επιμέρους στοιχεία της και να βρει τους νόμους που καθορίζουν τη δημιουργία σύνθετων νοητικών καταστάσεων όπως η φυσική και η χημεία αναλύουν τον φυσικό κόσμο στα επιμέρους στοιχεία του και προσπαθούν να κατανοήσουν τους νόμους της σύνθεσή του. Το όλο πειραματικό πρόγραμμα που ανέπτυξε σκοπό είχε να δημιουργήσει σε υποκείμενα ειδικές ενσυνείδητες καταστάσεις τις οποίες καλούνταν να αναλύσουν σε επιμέρους εξειδικευμένα αισθήματα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της ενδοσκόπησης. Η ενδοσκόπηση έπρεπε να γίνεται σύμφωνα με ορισμένους αυστηρούς κανόνες όπως π.χ. σε πειραματικές συνθήκες οι οποίες να επιτρέπουν τις ελεγχόμενες μεταβολές ερεθισμάτων, έτσι ώστε να μπορεί να διαπιστωθεί αν αυτές προκαλούν αντίστοιχες συστηματικές μεταβολές της εμπειρίας του ατόμου. Η θέση του Wundt ότι η συνείδηση είναι κάτι σαν μια πολύπλοκη ουσία που μπορεί να αναλυθεί σε επιμέρους απλές ενότητες δεν έμεινε χωρίς κριτική. Ο Αμερικανός ψυχολόγος William James στο βιβλίο του Principles of Psychology λέει ότι η δομιστική προσέγγιση του Wundt είναι ανάλογη του να προσπαθούμε να κατανοήσουμε την κατασκευή ενός σπιτιού εξετάζοντας τα τούβλα από τα οποία κτίστηκε. Ο William James ήθελε να προσεγγίσει τη συνείδηση ως μια λειτουργία του γνωστικού συστήματος, μια προσέγγιση που είναι πιο συμβατή και με τις σημερινές απόψεις της γνωστικής ψυχολογίας και της γνωσιακής επιστήμης. Μια άλλη, επίσης διαφορετική προσέγγιση των θεμάτων που αφορούν στη συνείδηση ήταν αυτή του Sigmud Freud. O Freud ανακάλυψε ότι ορισμένες φορές οι άνθρωποι δεν έχουν συνειδητή πρόσβαση σε ορισμένες μνήμες και επιθυμίες οι οποίες όμως συνεχίζουν να επηρεάζουν τις πράξεις τους. Ο Freud πίστευε ότι οι ασυνείδητες επιθυμίες είναι ένα βασικό αίτιο της ψυχικής ασθένειας και ανέπτυξε την ψυχανάλυση που σκοπό έχει να κάνει τις ασυνείδητες επιθυμίες και μνήμες συνειδητές.

16

Το πρόγραμμα του Wundt όμως απέτυχε για δύο διαφορετικούς λόγους. Κατ' αρχήν η ενδοσκόπηση δεν μπόρεσε να παραγάγει αξιόπιστα αποτελέσματα. Ο αριθμός των υποτιθέμενων αισθήσεων που αποτελούν μέρος μιας συνειδητής εμπειρίας μπορούσε να αλλάζει από άτομο σε άτομο και από εργαστήριο σε εργαστήριο. Ο Boring αναφέρει ότι το εργαστήριο του Tichener ανακάλυψε 44,435 ειδικές αισθήσεις ενώ το εργαστήριο του Kulpe είχε ανακαλύψει 12,000 ειδικές αισθήσεις!6 Αυτές οι διαφορές φαίνεται ότι οφείλονταν στους διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους τα υποκείμενα είχαν διδαχθεί να χρησιμοποιούν τη μέθοδο της ενδοσκόπησης. Είναι, όμως, ενδεικτικά της δυσκολίας που υπάρχει στην αξιόπιστη χρήση μιας μεθοδολογίας που βασίζεται στην ανάλυση της ιδιωτικής, υποκειμενικής εμπειρίας. Η μεθοδολογία αυτή κατέστη ιδιαίτερα προβληματική καθώς άρχισε να αναπτύσσεται ο θετικισμός απαντώντας στην ολοένα αυξανόμενη επιθυμία των ψυχολόγων να προσεγγίσουν τα ψυχολογικά φαινόμενα με τρόπους που να βασίζονται σε αντικειμενικά και μετρήσιμα δεδομένα. Η επιθυμία αυτή οδήγησε τελικά στον συμπεριφορισμό ο οποίος απέκλεισε τη μελέτη της συνείδησης από την ψυχολογία. Συμπεριφορισμός (Behaviorism) είναι το θεωρητικό/επεξηγηματικό πλαίσιο το οποίο αναπτύχθηκε στην Ψυχολογία από τον John Watson (1878-1958) και το οποίο έχει τις βάσεις του στο πειραματικό έργο του Αμερικανού ψυχολόγου Edward Lee Thorndike (1874-1949) και του Ρώσου φυσιολόγου Ivan Pavlov (1849-1936). Ο συμπεριφορισμός έφτασε στο αποκορύφωμά του στο έργο των Clark Hull (1884-1952) και B.F. Skinner (1904-1990). Η βασική θέση του συμπεριφορισμού είναι ότι η ψυχολογία πρέπει να ασχοληθεί μόνο με τη μελέτη της παρατηρήσιμης συμπεριφοράς και όχι της συνειδητής εμπειρίας, όπως υποστήριζε ο Wundt, ή των νοητικών καταστάσεων γενικότερα. Μέσα στο κλίμα του θετικισμού που επικρατούσε στις αρχές του 20ου αιώνα φαινόταν ξεκάθαρο για τους ψυχολόγους που επιθυμούσαν να αναπτύξουν μια αντικειμενική επιστήμη της ψυχολογίας ότι οι υποκειμενικές μέθοδοι της ενδοσκόπησης δεν είχαν θέση και ότι αντικείμενο της ψυχολογίας έπρεπε να είναι η μελέτη και εξήγηση της παρατηρήσιμης συμπεριφοράς. Ο συμπεριφορισμός αλλάζει τον ορισμό της ψυχολογίας, και το αντικείμενο μελέτης της από τα νοητικά φαινόμενα και τη συνειδητή εμπειρία στην παρατηρήσιμη συμπεριφορά. Για το συμπεριφοριστή, η συμπεριφορά είναι αντιδράσεις (Α) σε ερεθίσματα (Ε). Η ιδέα αυτή έχει τις βάσεις της στην θεωρία του συνειρμού των ιδεών σύμφωνα με την οποία η μάθηση είναι αποτέλεσμα της σύνδεσης ανάμεσα σε ερεθίσματα και σε ιδέες ή ανάμεσα σε ιδέες με άλλες ιδέες. Η θεωρία του συνειρμού 6

Boring (1950). A History of Experimental Psychology.

17

των ιδεών άρχισε με τον Αριστοτέλη και αναπτύχθηκε στο έργο των βρετανών εμπειριστών. Η θεωρία υποστηρίζει πως ο νους είναι ένας άγραφος χάρτης πάνω στον οποίο σχηματίζονται ιδέες μέσω της αισθητηριακής εμπειρίας. Οι ιδέες είναι αρχικά απλές, γίνονται όμως πιο πολύπλοκες μέσω της συνειρμικής διαδικασίας. Στο συμπεριφορισμό δεν θεωρείται ότι συνδέονται ιδέες με άλλες ιδέες αλλά μυϊκές αντιδράσεις με εξωτερικά ερεθίσματα. Ένας σημαντικός μηχανισμός σύνδεσης των αντιδράσεων με τα ερεθίσματα είναι ο νόμος του αποτελέσματος ή της ενίσχυσης. Ο νόμος της ενίσχυσης υποστηρίζει ότι η συμπεριφορά η οποία ενισχύεται αυξάνεται. Ο συμπεριφορισμός ήταν το κυρίαρχο πλαίσιο στην ψυχολογία έως τα μέσα περίπου του 1960. Σταδιακά όμως όλο και περισσότεροι ψυχολόγοι άρχισαν να αμφισβητούν τον αποκλεισμό των νοητικών διαδικασιών από την μελέτη της ανθρώπινης συμπεριφοράς. Η αμφισβήτηση αυξήθηκε καθώς άρχισε να γίνεται φανερό πως ο νόμος του αποτελέσματος και η αρχή της ενίσχυσης δεν μπορούσαν να εξηγήσουν σημαντικές πτυχές της συμπεριφοράς των ζώων, πόσο μάλιστα της ανθρώπινης συμπεριφοράς. Για παράδειγμα, ήδη από το 1930 πειράματα του Tolman και των συνεργατών του είχαν δείξει πως ποντίκια που είχαν εξερευνήσει ένα λαβύρινθο χωρίς να ενισχυθούν, μάθαιναν ωστόσο να βρίσκουν την τροφή που αργότερα τοποθετούσε ο πειραματιστής στο λαβύρινθο πιο γρήγορα από ό,τι μια ομάδα ελέγχου που δεν είχε αυτή την προηγούμενη εμπειρία. Όχι μόνο τα ποντίκια μπορούσαν να μάθουν δίχως ενίσχυση, αλλά μπορούσαν επίσης να μάθουν και χωρίς να παραγάγουν την απαιτούμενη αντίδραση. Πιο συγκεκριμένα, ποντίκια που εξερευνούσαν ένα λαβύρινθο όχι με το να τρέχουν μέσα σε αυτόν αλλά χρησιμοποιώντας κάποιο μεταφορικό μέσο, όπως ένα καροτσάκι, μάθαιναν εντούτοις να βρίσκουν την τροφή που ο πειραματιστής αργότερα τοποθετούσε μέσα στο λαβύρινθο πιο γρήγορα από μια ομάδα ελέγχου. Αργότερα άλλα πειράματα από τον γνωστό ψυχολόγο Harlow, έδειξαν πως χιμπατζήδες μπορούσαν να μάθουν να λύνουν πολύπλοκα προβλήματα (π.χ. να ανοίγουν κλειδαριές) χωρίς καμία ιδιαίτερη ενίσχυση εκτός της ευχαρίστησης που έβρισκαν στις δραστηριότητες αυτές (Harlow, 1950). Διάφοροι συμπεριφοριστές και ιδίως ο Clark Hull προσπάθησαν να εξηγήσουν μερικά από τα παραπάνω ευρήματα μέσα στα πλαίσια της συμπεριφοριστικής θεωρίας αλλά οι εξηγήσεις τους έγιναν όλο και πιο πολύπλοκες και ανεπαρκείς. Ο Rey (1997) στο βιβλίο του Contemporary Philosophy of Mind λέει: "Πράγματι οι προσπάθειες των μπηχαβιοριστών να εξηγήσουν τις εξαιρέσεις στο νόμο του αποτελέσματος άρχιζαν να μοιάζουν με τις προσπάθειες των Πτολεμαικών να εξηγήσουν την κίνηση των ουρανίων σωμάτων, μια προσπάθεια που τελικά απέβη μάταιη καθώς μια πιο κομψή ηλιοκεντρική θεωρία - και στην περίπτωση του νου, μια αναπαραστασιακή θεωρία - εμφανίστηκε" (σελ. 105).

18

Τέλος, ο μηχανισμός της ενίσχυσης κατάντησε να χρησιμοποιείται χωρίς επεξηγηματική αξία, για να καλύψει τη χρήση όρων όπως "θέλω", "μ' αρέσει", "επιθυμώ" κλπ. Ο Chomsky παρατήρησε σε σχέση με το έργο του Skinner, ότι σε πολλές περιπτώσεις ο όρος ενίσχυση (reinforcement) χρησιμοποιούνταν χωρίς ουσιαστική σημασία, όπως π.χ. στην πρόταση "Ο Γιάννης βρίσκει ενισχυτικό να διαβάζει βιβλία", αντί της πρότασης "Του Γιάννη του αρέσει να διαβάζει βιβλία" (1959, σελ. 558). Ιδιαίτερα σημαντική στη γένεση της γνωσιακής επιστήμης ήταν η συμβολή του γλωσσολόγου Noam Chomsky, όχι μόνο για την κριτική που άσκησε στον συμπεριφορισμό και ιδιαίτερα την κριτική του βιβλίου του Skinner Verbal Behavior7, αλλά γιατί το είδος των επιχειρημάτων που προέβαλε έθεσαν σημαντικά προβλήματα για οποιαδήποτε θεωρία της ανθρώπινης συμπεριφοράς που δεν συμπεριελάμβανε στο επεξηγηματικό της πλαίσιο τον ανθρώπινο νου. Ο Chomsky (1957, 1965, 1972) τόνισε ότι οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν σαφή γνώση της ορθότητας του συντακτικού των προτάσεων της μητρικής τους γλώσσας. Για παράδειγμα, οι περισσότεροι ομιλητές της Αγγλικής γλώσσας καταλαβαίνουν ότι οι προτάσεις (1), (2) και (3) είναι συντακτικά σωστές αλλά η (4) όχι. (1) (2) (3) (4)

I asked what time it is I asked the time I wondered what time it is *I wondered the time Η εκμάθηση του συντακτικού και της γραμματικής της μητρικής γλώσσας λαμβάνει χώρα δίχως ιδιαίτερη διδασκαλία και δίχως ιδιαίτερη ενίσχυση. Μάλιστα, διάφορες έρευνες έχουν δείξει πως οι γονείς συνήθως δεν δίνουν σημασία στο αν τα μικρά παιδιά τους χρησιμοποιούν γραμματικά και συντακτικά σωστές προτάσεις, παρόλο που τα διορθώνουν στις περιπτώσεις που δεν εκφράζουν το σωστό νόημα. Άλλες έρευνες έχουν δείξει πως παιδιά ηλικίας 4-5 ετών μπορούν με ευκολία να σχηματίσουν τον πληθυντικό αριθμό ή τον αόριστο ψευδολέξεων που ακούν για πρώτη φορά, αποδεικνύοντας με τον τρόπο αυτό την αδυναμία των συμπεριφοριστικών θεωριών να εξηγήσουν την εκμάθηση της γλώσσας μέσα από μηχανισμούς όπως η ενίσχυση και η μίμηση (Berko, 1958). Αντίθετα με τους συμπεριφοριστές που έδιναν σημασία στην πρόβλεψη και τον έλεγχο της γλωσσικής συμπεριφοράς ο Chomsky τόνισε τη 7

Noam Chomsky (1959). A Review of B.F. Skinner’s «Verbal Behavior» Language, 35, pp. 26-58, το οποίο επίσης έχει δημοσιευθεί στο βιβλίο των J.A. Fodor & J.J. Katz (Eds). The Structure of Language: Readings in the Philosophy of Language, pp. 547-78, Enlewood Clifts, N.J. Prentice-Hall.

19

σημασία της γλωσσικής ικανότητας. Υποστήριξε ότι η ανθρώπινη γλωσσική ικανότητα, δεν εκφράζεται πάντα μέσω της γλωσσικής συμπεριφοράς λόγω περιορισμών του ανθρώπινου γνωστικού συστήματος. Οι άνθρωποι πολλές φορές κάνουν γραμματικά λάθη στον προφορικό λόγο που δεν θα έκαναν όταν έγραφαν. Επίσης, ενώ είναι δυνατό οι συντακτικοί κανόνες της γλώσσας να εκφράσουν ένα απεριόριστο αριθμό προτάσεων, αυτό δεν είναι δυνατόν να γίνει στην πραγματικότητα λόγω των περιορισμών της ανθρώπινης μνημονικής ικανότητας. Για τον Chomsky μια θεωρία για τη γλώσσα πρέπει να λαμβάνει υπόψη της το γεγονός ότι η γλώσσα βασίζεται σε κανόνες. Αν η γλώσσα είναι ένα σύστημα που κυβερνάται από κανόνες, τότε η γλωσσολογία δεν μπορεί να είναι απλώς περιγραφική αλλά θα πρέπει να ανακαλύψει τους γενικούς κανόνες που έχει εσωτερικεύσει ο ομιλητής και που χρησιμοποιεί για να παραγάγει συντακτικά σωστές προτάσεις. Επιπλέον, ο Chomsky τόνισε ότι οι συντακτικοί κανόνες της γλώσσας (όπως και οι φωνολογικοί) είναι παραγωγικοί, δηλαδή αποτελούνται από ένα περιορισμένο αριθμό κανόνων που όμως είναι ικανοί να σχηματίσουν ένα απεριόριστο αριθμό καινούργιων προτάσεων. Όπως αναφέραμε και παραπάνω, δεν είναι οι συντακτικοί κανόνες που βάζουν όρια στο μέγεθος μιας πρότασης αλλά η περιορισμένη μνήμη και ικανότητα του ανθρώπου να επεξεργάζεται ταυτόχρονα μόνο ένα ορισμένο αριθμό από πληροφορίες. Γι’ αυτό ο Chomsky κατέληξε στο συμπέρασμα πως η γραμματική μιας γλώσσας πρέπει να είναι παραγωγική, όπως μια μαθηματική θεωρία είναι παραγωγική. Δηλαδή να περιέχει ένα περιορισμένο αριθμό κανόνων που όμως είναι ικανός να παραγάγει ένα απεριόριστο αριθμό προτάσεων. Ο Chomsky (1957, 1965) προχώρησε στο να προτείνει μια τέτοια μετασχηματιστική γραμματική. Η δουλειά του Chomsky στην γλωσσολογία είχε μεγάλη επίδραση στην ψυχολογία, στην οποία μεταφέρθηκε μέσω του Αμερικανού ψυχολόγου George Miller. Ο George Miller επιχείρησε να διερευνήσει την ψυχολογική πραγματικότητα της μετασχηματιστικής γραμματικής του Chomsky (βλ. Βοσνιάδου, 2001), βάζοντας έτσι τις βάσεις για τη δημιουργία του κλάδου της ψυχογλωσσολογίας. Από τότε η ψυχογλωσσολογία έγινε ένας σημαντικός τομέας έρευνας στην ψυχολογία που οδήγησε σε σημαντικές ανακαλύψεις σχετικά με την παραγωγή, την κατανόηση, και την ανάπτυξη του λόγου. Ο Chomsky είχε τέλος μια αρκετά μεγάλη επίδραση στην φιλοσοφία μέσω της σχέσης του με τους φιλόσοφους Jerrold Katz και ιδίως τον Jerry Fodor, ο οποίος είναι ένας από τους θεμελιωτές της γνωσιακής επιστήμης. Στην Κεντρική Ευρώπη, ο συμπεριφορισμός δεν είχε βρει πολλούς οπαδούς και εκτός της ψυχανάλυσης αναπτύχθηκαν και άλλες θεωρίες

20

για την εξήγηση των νοητικών λειτουργιών. Οι πιο γνωστές από αυτές είναι η ψυχολογία της μορφής (Gestalt), και η αναπτυξιακή ψυχολογία των Jean Piaget και L.S. Vygotsky. Οι θεωρητικές αυτές προσεγγίσεις έχουν τις βάσεις τους στις φιλοσοφικές απόψεις του Emannuel Kant ο οποίος υποστήριξε ότι οι έννοιες του χώρου και του χρόνου, της ποσότητας, της ποιότητας και των σχέσεων έχουν τις ρίζες τους στη φύση του ανθρώπινου νου και δεν μπορούν να αποσυντεθούν σε απλούστερα στοιχεία, όπως υποστήριζαν και ο Wundt και οι συμπεριφοριστές βασιζόμενοι στις απόψεις των βρετανών εμπειριστών. Η ψυχολογία της μορφής, ή μορφολογική ψυχολογία, έχει τις βάσεις της στις απόψεις των Max Wertheimer (1887-1941), Wolfgang Kohler (1897-1967) και του Kurt Koffka (1887-1941). Ιδιαίτερα σημαντικός ήταν ο ιδρυτής της κίνησης για μια ψυχολογία της μορφής, ο Max Wertheimer, ο οποίος διετέλεσε διευθυντής του Ινστιτούτου της Ψυχολογίας του Βερολίνου. Ο Wertheimer υποστήριξε πως οι ανώτερες νοητικές διεργασίες αποτελούνται κυρίως από Gestalten δηλ. σχηματοποιημένα σύνολα, και όχι από ακολουθίες απλών αισθητηριακών αντιλήψεων ή αντιδράσεων και διασυνδέσεις ανάμεσά τους όπως υποστήριζαν και ο Wundt και οι συμπεριφοριστές. Αντίθετα η διαδικασία απόκτησης γνώσεων συντελείται μέσω της σχηματοποίησης των ερεθισμάτων σε σύνολα και αργότερα την αναδόμησή τους από ένα σύνολο σε άλλο. Οι ψυχολόγοι της μορφής είναι γνωστοί για τις προσπάθειες τους να ανακαλύψουν τις αντιληπτικές αρχές που διέπουν τον τρόπο με τον οποίο τα αισθητηριακά ερεθίσματα σχηματοποιούνται σε αναγνωρίσιμα αντικείμενα. Ενδιαφέρον δείχνουν επίσης για τη λύση προβλημάτων, ιδιαίτερα σε χιμπατζήδες (W. Kohler, The Mentality of Apes, 1921). Τα πειράματα του Kohler με χιμπατζήδες έδειξαν, σε αντίθεση με αυτά των συμπεριφοριστών, ότι η λύση ενός προβλήματος μπορεί να είναι το αποτέλεσμα μιας ξαφνικής έμπνευσης και όχι μιας μακράς πορείας δοκιμών και λαθών ή το αποτέλεσμα ενισχύσεων. Ένα από τα σημαντικά ευρήματα του Kohler ήταν ότι η μάθηση δεν εξαρτάται αποκλειστικά από τις ενισχύσεις που ακολουθούν τις αντιδράσεις. Οι χιμπατζήδες έπρεπε να λύσουν τα προβλήματα που τους έδινε πριν να πάρουν την αμοιβή τους. Μια άλλη θεωρία για τις ανώτερες ψυχολογικές λειτουργίες αναπτύχθηκε από τον Ελβετό βιολόγο-ψυχολόγο Jean Piaget (18961986). Το ερευνητικό πρόγραμμα που ξεκίνησε ο Piaget έχει πολλές ομοιότητες με το ερευνητικό πρόγραμμα της γνωσιακής επιστήμης που αναπτύχθηκε αργότερα. Ο Piaget είχε φιλοσοφικούς προβληματισμούς και ιδιαίτερο ενδιαφέρον για επιστημολογικές ερωτήσεις σχετικά με τη φύση της γνώσης και τους τρόπους απόκτησής της. Πίστευε ότι ο καλύτερος τρόπος να απαντηθούν τα ερωτήματα αυτά ήταν με ένα δυναμικό και αναπτυξιακό τρόπο μέσα από μια "γενετική επιστημολογία". "Πράγματι εάν όλη η γνώση είναι πάντα σε μια κατάσταση ανάπτυξης και αποτελείται από μια διαδικασία μετάβασης από

21

τη μια κατάσταση σε μια άλλη πιο πλήρη και επαρκή τότε το πρόβλημα συνίσταται στο να γνωρίσει κανείς αυτή την ανάπτυξη και να την αναλύσει με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια" (βλέπε "Ψυχολογία και Επιστημολογία", Piaget). Ο Piaget έδωσε μεγάλη σημασία στη διεπιστημονική συνεργασία και υποστήριξε, ότι είναι αναγκαίο να υποθέσουμε ένα ψυχολογικό επίπεδο ανάλυσης διαφορετικό από αυτό της νευροφυσιολογίας, το επίπεδο της ψυχολογικής δομής, για να εξηγήσουμε την ανθρώπινη συμπεριφορά. Ο Piaget επίσης πίστευε πως η ψυχολογία πρέπει να χρησιμοποιήσει την τυπική γλώσσα των μαθηματικών και ασχολήθηκε ιδιαίτερα με την ανάπτυξη ενός λογικο-μαθηματικού μοντέλου για την περιγραφή της αναπτυσσόμενης σκέψης του ανθρώπου. Ο Piaget προσπάθησε να ανακαλύψει τις βασικές ψυχολογικές δομές της σκέψης του ανθρώπου σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης. Στη διαδικασία αυτή επινόησε ευφυή πειράματα και ανακάλυψε πτυχές της σκέψης των παιδιών που ήταν τελείως άγνωστες. Δεν μπόρεσε όμως να αναπτύξει μια μεθοδολογία που να μπορεί να οδηγήσει σε αξιόπιστα συμπεράσματα για υποκείμενες δομές από την παρατήρηση της εξωτερικής συμπεριφοράς. Τουναντίον, υποθέσεις σχετικά με τις υποκείμενες δομές αντλήθηκαν αρχικά από την ιστορία της ανάπτυξης των μαθηματικών. Ο Piaget υποστήριξε ότι οι γνωστικές δομές που αναπτύσσονται στον άνθρωπο αντιστοιχούν στους βασικούς τομείς των μαθηματικών: πρώτα στην τοπολογία, μετά στην άλγεβρα των σχέσεων και μετά στην τυπική λογική. Υπάρχει μεγάλος κίνδυνος όμως οι υποτιθέμενες νοητικές δομές να μην αντιστοιχούν σε τίποτα στο νου των παιδιών. Η θεωρία του Piaget έγινε αντικείμενο σοβαρής κριτικής με κύριο θέμα την ερμηνεία των ερευνητικών του αποτελεσμάτων σε σχέση με τις υποτιθέμενες υποκείμενες ψυχολογικές δομές που ο Piaget υποστήριζε ότι είναι υπεύθυνες για την αποτυχία ή επιτυχία τους σε ορισμένα έργα. Πολλοί ερευνητές υποστήριζαν ότι τα παιδιά της προσχολικής ηλικίας αποτυγχάνουν στα έργα του Piaget όχι διότι δεν έχουν ακόμα αποκτήσει τις δομές των συγκεκριμένων λογικών ενεργειών που χαρακτηρίζουν τη σκέψη του παιδιού της σχολικής ηλικίας αλλά διότι δεν καταλαβαίνουν τη γλώσσα που χρησιμοποιούσε ο Piaget, ότι ερμήνευαν τις λανθάνουσες απαιτήσεις των έργων με τρόπους διαφορετικούς από αυτούς που έχει κατά νου ο πειραματιστής, ότι δεν θυμόντουσαν όλες τις απαιτούμενες πληροφορίες κ.ο.κ. Τέλος, σημαντική είναι η προσφορά στην εξήγηση των νοητικών διεργασιών οι θεωρητικές απόψεις του Ρώσου ψυχολόγου L.S. Vygotsky8, οι οποίες εξακολουθούν να έχουν πολλούς οπαδούς και σήμερα, διότι συνεισφέρουν στα ερωτήματα της σύγχρονης ψυχολογίας. 8

L.S. Vygotsky, Νους στην Κοινωνία, Gutenberg (1999).

22

Ο Vygotsky συμφώνησε με τους Ψυχολόγους της Μορφής ότι είναι λάθος να αναγάγουμε όλα τα νοητικά φαινόμενα στη σύνθεση απλών ιδεών ή αντιδράσεων, αλλά πίστευε ότι οι ψυχολόγοι της μορφής δεν είχαν καταφέρει να δώσουν επαρκείς εξηγήσεις των σύνθετων φαινομένων που οι ίδιοι είχαν περιγράψει. Ο Vygotsky υποστήριζε ότι μια εξήγηση των ανώτερων ψυχολογικών λειτουργιών πρέπει να περιλαμβάνει α) τον προσδιορισμό των νευροφυσιολογικών μηχανισμών που είναι υπεύθυνοι για την κάθε λειτουργία, β) τη λεπτομερή εξήγηση της αναπτυξιακής τους ιστορίας και γ) τους τρόπους με τους οποίους ο πολιτισμός και το κοινωνικό πλαίσιο διαμορφώνει την ανθρώπινη συμπεριφορά και νόηση. Δεν τα κατάφερε φυσικά όλα αυτά, κατάφερε όμως να προσφέρει μια οξυδερκή ανάλυση των διαφόρων προβλημάτων που πρέπει να αντιμετωπιστούν από μια ψυχολογική θεωρία της νόησης. Η μεγαλύτερή του συνεισφορά βρίσκεται στην έμφαση που έδωσε στην κοινωνική προέλευση της γλώσσας, της σκέψης και της συνείδησης, και στις προτάσεις του ως προς τους πιθανούς μηχανισμούς μέσω των οποίων ο πολιτισμός μπορεί να γίνει μέρος της φύσης του κάθε ανθρώπου. Η Γνωσιακή Επιστήμη Η γνωσιακή επανάσταση και η γνωσιακή επιστήμη ήταν το επιστέγασμα μιας σειράς σημαντικών αλλαγών σε έναν αριθμό συσχετιζόμενων επιστημών. Στην ψυχολογία αυτές οι αλλαγές σηματοδοτούνται από την εμφάνιση της θεωρίας της επεξεργασίας πληροφοριών από τους Colin Cherry και Donald Broadbent στη Μεγάλη Βρετανία καθώς και από τους George Miller και Jerome Bruner στις Ηνωμένες Πολιτείες. Επηρεασμένοι από τις έννοιες της θεωρίας της πληροφορίας που ανέπτυξαν οι Claude Shannon και Warren Weaver, οι Άγγλοι ψυχολόγοι Collin Cherry και Donald Broadbent κατασκεύασαν ένα μοντέλο της ανθρώπινης σκέψης ως μία διαδικασία επεξεργασίας πληροφοριών. Η διαδικασία αρχίζει με εξωτερικές πληροφορίες οι οποίες μεταφέρονται μέσω των αισθητηρίων οργάνων στο γνωστικό σύστημα το οποίο έχει καλά καθορισμένες ικανότητες επεξεργασίας πληροφοριών. Η θεωρία επεξεργασίας πληροφοριών βοήθησε τους Άγγλους ψυχολόγους να μελετήσουν τις διαδικασίες της αντίληψης, της μνήμης και της λύσης ορισμένων πρακτικών προβλημάτων, με τα οποία είχαν ασχοληθεί κατά τη διάρκεια του Δεύτερου Παγκοσμίου Πολέμου, όπως π.χ. το πρόβλημα της αναγνώρισης των εχθρικών αεροπλάνων και της ερμηνείας εχθρικού κώδικα επικοινωνίας. Σύμφωνα με το μοντέλο που ανέπτυξε ο Broadbent, οι πληροφορίες που έρχονται στο γνωστικό σύστημα από μέσα από τα αισθητήρια όργανα περνούν σε μια βραχύχρονη αποθήκευση όπου φιλτράρονται επιλεκτικά πριν ενταχθούν σε ένα περιορισμένης χωρητικότητας αντιληπτικό σύστημα (Broadbent, 1958). Το θέμα της περιορισμένης ικανότητας πρόσληψης και αποθήκευσης πληροφοριών έγινε αντικείμενο έρευνας από τον Αμερικανό ψυχολόγο

23

George Miller. O Miller (1956) έδειξε ότι η ικανότητά μας να ανακαλούμε πληροφορίες, όπως και άλλες ικανότητες, π.χ. η ικανότητα να διακρίνουμε φωνήματα και να υπολογίζουμε αριθμούς, είναι περιορισμένη στο επίπεδο περίπου των 7+2 στοιχείων. Όπως ο ίδιος αναφέρει: Φαίνεται να υπάρχει κάποιος περιορισμός που έχει χτιστεί μέσα μας είτε μέσω της μάθησης είτε από το σχεδιασμό του νευρικού μας συστήματος, ένα όριο που διατηρεί τις ικανότητές μας μεταφοράς πληροφορίας, σε αυτό το μέγεθος. Επί τη βάσει των τρεχουσών ενδείξεων φαίνεται ασφαλές να πούμε ότι έχουμε μια περιορισμένη και μάλλον μικρή ικανότητα να εκτελούμε τα παραπάνω έργα, και ότι αυτή η ικανότητα δεν ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό από το ένα αισθητηριακό σύστημα στο άλλο. (Αναφορά από τον Gardner, 1987, σελ. 90). Το 1960 οι George Miller και Jerome Bruner ίδρυσαν το πρώτο Κέντρο Μελετών στη Γνωσιακή Επιστήμη στο Πανεπιστήμιο του Harvard. Ο George Miller διερεύνησε τους περιορισμούς που βάζει στη βραχύχρονη μνήμη το ανθρώπινο σύστημα επεξεργασίας πληροφοριών και ο Jerome Bruner μελέτησε την ικανότητα της κατηγοριοποίησης ως μια διαδικασία σχηματισμού και ελέγχου υποθέσεων. Ο Bruner και οι συνεργάτες του κατέληξαν στην διαμόρφωση ορισμένων στρατηγικών κανόνων που δείχνουν τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι κατηγοριοποιούν ομάδες αντικειμένων (Bruner, Goodnow and Austin, 1956). Τόσο οι μελέτες του Bruner όσο και αυτές του Miller ήταν επαναστατικές για την εποχή τους, διότι ήταν αντίθετες με τις συμπεριφοριστικές αρχές ότι ο άνθρωπος είναι ένα παθητικό υποκείμενο που δέχεται εξωτερικά ερεθίσματα και επηρεάζεται από αμοιβές και ενισχύσεις. Τα υποκείμενα του Bruner ήταν ενεργητικά και σχημάτιζαν υποθέσεις τις οποίες ήταν ικανά να αναθεωρήσουν. Συγχρόνως, η ιδέα του Miller, όπως και των Cherry και Broadbent, ότι το γνωστικό σύστημα μπορεί να θέτει περιορισμούς στην επεξεργασία των εξωτερικών ερεθισμάτων, ήταν μια καινούρια ιδέα που έβαζε τις βάσεις για ένα νέο πεδίο επιστημονικής έρευνας με αντικείμενο αυτό το ίδιο το νοητικό σύστημα του ανθρώπου. Καθοριστική για την γένεση της γνωσιακής επιστήμης ήταν επίσης η πρόταση, προερχόμενη από το χώρο των μαθηματικών, ότι ο ανθρώπινος νους είναι ένα υπολογιστικό όργανο. Ανήκει στον Alan Turing, ο οποίος το 1936 ανέπτυξε την ιδέα μιας απλής μηχανής -της καθολικής μηχανής Turing - η οποία μπορούσε να εκτελέσει οποιοδήποτε υπολογισμό εφόσον έχουν εκφραστεί ξεκάθαρα τα βήματα που είναι αναγκαία για να εκτελεστεί αυτός ο υπολογισμός. Η ανακάλυψη του Turing είχε μεγάλη σημασία γιατί έδειξε πως μια απλή μηχανή που αποτελείτο μόνο από ένα διπλό κώδικα (μηδέν και ένα) ήταν δυνατό να εκτελέσει ένα απεριόριστο αριθμό προγραμμάτων. Με τον τρόπο αυτό ο Turing κατάφερε να συνδέσει την αφηρημένη έννοια του υπολογισμού με τις συγκεκριμένες διαδικασίες μιας μηχανής9. 9

Φαίνεται ότι ο Kenneth Craig ήταν ο πρώτος που προσομοίωσε τις λειτουργίες του νου με τις λειτουργίες μιας μηχανής, στις αρχές το 1940, πριν την ανακάλυψη του ψηφιακού υπολογιστή.

24

Στη συνέχεια ο Turing (1963) υποστήριξε πως είναι δυνατόν να προγραμματιστούν μηχανές έτσι ώστε οι απαντήσεις τους στα ερωτήματα ενός ανθρώπου δεν θα μπορούσαν να διακριθούν από τις απαντήσεις που θα έδινε ένας άλλος άνθρωπος, ανακάλυψε με άλλα λόγια το γνωστό τεστ του Turing. "Αν είναι δυνατόν οι ψυχολόγοι να περιγράψουν με σαφήνεια και ακρίβεια τις διαδικασίες σκέψης, όταν λύνουμε προβλήματα, απαντούμε ερωτήσεις, κλπ., θα ήταν δυνατόν να σχεδιαστεί μία υπολογιστική μηχανή που έκανε το ίδιο πράγμα" (Turing, 1963). Οι ιδέες αυτές βασίζονται στην παραδοχή ότι η σκέψη είναι ουσιαστικά λογικός χειρισμός συμβόλων. Το μόνο που χρειάζεται για να έχουμε μία μηχανή που σκέπτεται είναι ότι η μηχανή πρέπει να χειρίζεται σύμβολα και οι χειρισμοί να προσδιοριστούν ως λογικοί. Οι επιπτώσεις αυτών των ιδεών έγιναν γρήγορα αντικείμενο περαιτέρω επεξεργασίας από αυτούς που ενδιαφέρονταν να μελετήσουν την ανθρώπινη σκέψη και νόηση. Δηλαδή, ότι θα ήταν δυνατόν να κατασκευάσει κανείς υπολογιστικές μηχανές οι οποίες λειτουργούν με τρόπους όμοιους με τον σκεπτόμενο άνθρωπο. Συνεχίζοντας τις ιδέες νέο είδος του Turing, ο John von Newmann κατασκεύασε ένα υπολογιστή, ο οποίος λειτουργούσε ακολουθώντας τις οδηγίες ενός προγράμματος, το οποίο ήταν αποθηκευμένο στη μνήμη του και που "έλεγε στον υπολογιστή τι να κάνει". Με τον τρόπο αυτό δεν ήταν ανάγκη για τη μηχανή να ξαναπρογραμματιστεί για να αντιμετωπίσει τις ανάγκες ενός νέου έργου. Απλώς επέστρεφε στο βασικό πρόγραμμα και επέλεγε να εκτελέσει μια νέα ρουτίνα. Οι νέοι υπολογιστές δεν ήταν πια απλοί εκτελεστές αριθμητικών πράξεων αλλά πολύπλοκοι επεξεργαστές συμβόλων, οι οποίοι μπορούσαν να προγραμματιστούν για να επεξεργαστούν διάφορες ανθρώπινες συμβολικές λειτουργίες, όπως αυτές της γλώσσας και της λύσης προβλημάτων. Οι εξελίξεις αυτές οδήγησαν στη δημιουργία της Τεχνητής Νοημοσύνης, η οποία συστάθηκε ως κλάδος της Πληροφορικής την ίδια ακριβώς εποχή στην οποία τοποθετείται η αρχή της γνωσιακής επιστήμης, το 1956. Ο Gardner στο βιβλίο του The Mind's New Science θεωρεί καθοριστικό για τη δημιουργία της γνωσιακής επιστήμης ένα Συμπόσιο για τη Θεωρία της Πληροφορίας που οργανώθηκε στο ΜΙΤ το Σεπτέμβριο του 1956 και στο οποίο παρουσιάστηκαν τρεις σημαντικές εργασίες. Η εργασία του Noam Chomsky Three Models of Language στην οποία ανέπτυξε τη θεωρία του για μια παραγωγική γραμματική που βασίζεται σε γλωσσικούς μετασχηματισμούς. Η εργασία των Allen Newell και Herbert Simon, Logic Theory Machine στην οποία παρουσίασαν την πρώτη Ο Craig προσομοίωσε τις λειτουργίες του νου με τις λειτουργίες μίας των μηχανών του Kelvin, που προέβλεπε την παλίρροια, και η οποία χρησιμοποιούσε ένα μηχανισμό από ταχύτητες, μανιβέλες και τροχαλίες για να προσομοιώσει τις βαρυτικές δυνάμεις που επηρεάζουν την συμπεριφορά των παλιρροιακών κυμάτων (βλ. Johnson-Laird, 1988).

25

απόδειξη ενός θεωρήματος που μπορούσε να τρέξει σε ένα υπολογιστή, και τέλος, η εργασία του George Miller The Magical Number Seven, Plus or Minus Two στην οποία υποστήριζε το επιχείρημά του ότι η βραχύχρονη μνήμη λειτουργεί με περιορισμούς και πιο συγκεκριμένα ότι η χωρητικότητά της ανέρχεται σε 7+2 στοιχεία. Ο ίδιος ο George Miller λέει: «Έφυγα από το Συμπόσιο με μια ισχυρή πεποίθηση, περισσότερο διαισθητική παρά λογική, ότι η πειραματική ψυχολογία, η θεωρητική γλωσσολογία, και η προσομοίωση σε υπολογιστή των γνωστικών διαδικασιών ήταν όλα μέρη ενός μεγαλύτερου συνόλου, και ότι στο μέλλον θα βλέπαμε την προοδευτική τους ανάπτυξη και τον συντονισμό των κοινών τους ενδιαφερόντων. Έχω δουλέψει στο χώρο της Γνωσιακής Επιστήμης για πάνω από είκοσι χρόνια τώρα, έχοντας αρχίσει πριν καλά-καλά να ξέρω τι να την ονομάσω» (1979, σελ., 9 - Αναφορά από τον Gardner, 1987, σελ., 29) Στις αρχές της, η γνωσιακή επιστήμη χαρακτηρίζονταν κυρίως από τη συνεργασία ανάμεσα στην πληροφορική και τη γνωστική ψυχολογία. Η γνωστική ψυχολογία, η οποία αναπτύχθηκε την ίδια περίοδο με τη γνωσιακή επιστήμη, βασίστηκε στην πειραματική μεθοδολογία για να εξετάσει τις πιθανές γνωστικές λειτουργίες που λαμβάνουν χώρα όταν ένα ερέθισμα γίνεται αντικείμενο επεξεργασίας στον εγκέφαλο. Μέσω επαγωγικών πειραματικών διαδικασιών που συνήθως είναι ή χρονομετρικές ή βασίζονται στην ανάλυση του λάθους, οι γνωστικοί ψυχολόγοι προσπαθούν να καταλάβουν τι γίνεται στο μαύρο κουτί του νου και να κτίσουν θεωρίες επεξεργασίας πληροφοριών. Όπως εξηγούν και οι Newell, Rosenbloom και Laird στο Κεφάλαιο 6, η γνωσιακή επιστήμη διαφέρει από τη γνωστική ψυχολογία, και ως προς τη μεθοδολογία αλλά και ως προς τους σκοπούς. Οι γνωστικοί ψυχολόγοι προσπαθούν μέσω πειραμάτων να φτιάξουν υποθέσεις για τη λειτουργία εξειδικευμένων μηχανισμών (π.χ. της αντίληψης, της μνήμης, κ.ο.κ.), ενώ οι γνωσιακοί επιστήμονες προσπαθούν μέσω της κατασκευής μοντέλων που μιμούνται/προσομοιάζουν το γνωστικό σύστημα να κατανοήσουν τη λειτουργία του πλήρους συστήματος της νόησης (όχι μόνο μερικών εξειδικευμένων μηχανισμών) «έτσι ώστε να είναι σε θέση να ανακαλύψει τους συμπληρωματικούς περιορισμούς που καθορίζουν τη συμπεριφορά» (σελ. χ). Οι γνωσιακοί επιστήμονες θεωρούν το νου ως μια μηχανή τη λειτουργία της οποίας προσπαθούν να κατανοήσουν μέσω της δημιουργίας μοντέλων που την προσομοιάζουν. Αυτή η δραστηριότητα είναι που ο Steven Pinker (Κεφάλαιο 10) ονομάζει «αντίστροφη κατασκευή της μηχανής της ψυχής» (σελ. 13, στο κείμενο). «Απ’ αυτή την άποψη, η ψυχολογία είναι μηχανική στο αντίστροφο. Στην ορθόδοξη μηχανική κάποιος σχεδιάζει μια μηχανή για να κάνει κάτι, ενώ στην αντίστροφη μηχανική κάποιος πρέπει να μαντεύσει για ποιο σκοπό είναι σχεδιασμένη η μηχανή (για να καταλάβει τη λειτουργία της)» (Pinker, Κεφάλαιο 10, σελ. 13 στο κείμενο).

26

Η κεντρική ιδέα της γνωσιακής επιστήμης είναι η ιδέα ότι μπορούμε να μελετήσουμε την νόηση ως μια αναπαραστασιακή-υπολογιστική διαδικασία ανεξάρτητα από το υλικό υπόστρωμα στο οποίο υλοποιείται – δηλαδή, τον εγκέφαλο. Σημαντική είναι εδώ η αναλογία του νου με το πρόγραμμα ενός υπολογιστή. Ένα πρόγραμμα, που αποτελείται από σύμβολα σε κάποια γλώσσα προγραμματισμού, μπορεί να τρέξει σε διάφορα είδη υπολογιστών. Με τον ίδιο τρόπο θα μπορούσαμε να δούμε και το νου ως ένα πρόγραμμα που «τρέχει» στη φυσική μηχανή του εγκεφάλου, η οποία υλοποιείται μέσω της δραστηριοποίησης των νευρώνων. Με άλλα λόγια δεν είναι το υλικό υπόστρωμα αλλά η λειτουργία του προγράμματος που είναι το κλειδί για να κατανοήσουμε τη γνωστική διαδικασία. Η θέση αυτή είναι γνωστή ως λειτουργισμός. Σύμφωνα με τον Pinker (βλέπε Κεφάλαιο 10), ο νους έχει τη σημασία που έχει λόγω της λειτουργίας του, δηλαδή το γεγονός ότι μας κάνει να είμαστε ικανοί να βλέπουμε, να ακούμε, να αισθανόμαστε να σκεφτόμαστε και να πράττουμε. Οι ικανότητες αυτές οφείλονται στην ικανότητα του νου να επεξεργάζεται πληροφορίες, ή αλλιώς στην υπολογιστική ικανότητα του νου. Αυτό δεν σημαίνει ότι ο ίδιος ο εγκέφαλος δεν είναι σημαντικός για να κατανοηθούν οι νοητικές λειτουργίες. Η δραστηριότητα του νου αναμφίβολα οφείλεται στη διάταξη των συσχετίσεων ανάμεσα σε νευρώνες. Μηδαμινές διαφορές στις διατάξεις αυτές μπορούν να κάνουν τον εγκέφαλο να θέσει σε λειτουργία διαφορετικά προγράμματα. Το είδος των δραστηριοτήτων που τα νευρωνικά κυκλώματα μπορούν να κάνουν εξαρτάται από το τι είναι φτιαγμένα. Η μεγάλη αλλαγή που έφερε η Γνωσιακή Επιστήμη στο χώρο της μελέτης των νοητικών φαινομένων ήταν η χρήση υπολογιστικών μοντέλων για την προσομοίωση της ανθρώπινης συμπεριφοράς και νοητικής δραστηριότητας. Η κατασκευή υπολογιστικών μοντέλων του νου συμπληρώνει την πειραματική μελέτη των γνωστικών διαδικασιών με την οποία συνήθως ασχολούνται οι γνωστικοί ψυχολόγοι και βοηθάει στην καλύτερη κατανόηση του γνωστικού συστήματος. Ένα εύλογο ερώτημα που προκύπτει από αυτή την προσέγγιση είναι το ακόλουθο: Είναι δυνατόν μια προσομοίωση να παραγάγει καινούρια γνώση εφόσον η ποιότητα της προσομοίωσης βασίζεται στις υποθέσεις πάνω στις οποίες έχει κτιστεί, ακριβώς όπως ένας υπολογιστής μπορεί να εκτελέσει μόνο τις λειτουργίες για τις οποίες έχει εκ των προτέρων προγραμματιστεί; Η απάντηση που δίνει στο ερώτημα αυτό ο Herb Simon (1969), από τους πιο σημαντικούς εμπνευστές της ιδέας ότι τα νοητικά φαινόμενα μπορούν να γίνουν αντικείμενο προσομοίωσης, είναι ότι η προσομοίωση μπορεί όντως να αποτελέσει πηγή νέας γνώσης για το νου, διότι: α)

27

Ακόμη κι όταν έχουμε σωστές προϋποθέσεις μπορεί να είναι δύσκολο να διερευνήσουμε όλες τις επιπτώσεις τους, πράγμα που μπορούμε να κάνουμε με την προσομοίωση, β) Πολλές φορές ξέρουμε πως ένα σύστημα συμπεριφέρεται από μόνο του, αλλά όχι το πώς δουλεύει σε συνεργασία με άλλα συστήματα. Η προσομοίωση μπορεί να μας δώσει πληροφορίες γι’ αυτό. Τέλος, πολλές φορές δεν έχουμε αρκετές πληροφορίες για το πώς λειτουργεί ένα σύστημα, πρέπει με άλλα λόγια να κάνουμε καινούριες υποθέσεις χωρίς τα απαιτούμενα δεδομένα. Στις περιπτώσεις αυτές η προσομοίωση μας βοηθάει να επιλέξουμε τις υποθέσεις που είναι περισσότερο πιθανές, με την έννοια του ότι καταλήγουν σε ένα σύστημα το οποίο συμπεριφέρεται με τον επιθυμητό τρόπο. Είναι προφανές ότι η προσομοίωση μπορεί να βοηθήσει στην κατασκευή μιας συνεπούς θεωρίας, αλλά δεν μπορεί να μας πει αν μια θεωρία είναι σωστή. Χρειάζεται πειραματική μελέτη για να αποφασίσουμε, με βάση τα εμπειρικά δεδομένα, ποια είναι η σωστή θεωρία. Με άλλα λόγια, είναι αναγκαία μια διεπιστημονική συνεργασία ανάμεσα σε γνωστικούς ψυχολόγους και γνωσιακούς επιστήμονες έτσι ώστε με συντονισμένη χρήση των δύο μεθοδολογιών (πειράματος και προσομοίωσης) να καταλήξουμε όχι μόνο σε εσωτερικά συνεπείς αλλά και σε εμπειρικά σωστές θεωρίες για το νου. Στο Κεφάλαιο 6 οι Newell et al., μας δείχνουν πως σκέφτεται ένας γνωσιακός επιστήμονας της πρώτης γενιάς, που θέλει να κατασκευάσει μια μηχανή για τη νόηση. Με βάση την αναλογία του υπολογιστή οι Newell et al., βάζουν το θέμα/ερώτημα της «αρχιτεκτονικής» του νου. Στο χώρο της πληροφορικής ο όρος αρχιτεκτονική αναφέρεται στη δομή του υλικού μέρους της μηχανής η οποία παράγει ένα σύστημα το οποίο μπορεί να προγραμματιστεί. Αντίστοιχα, στο χώρο της γνωσιακής επιστήμης ο όρος «αρχιτεκτονική» αναφέρεται στην υποτιθέμενη «γνωστική δομή» η οποία δύναται να παράγει ένα σύστημα το οποίο λειτουργεί όπως ο άνθρωπος. Οι Newell et al. υποστηρίζουν ότι αν ξέρουμε τις λειτουργικές απαιτήσεις/ προϋποθέσεις που διαμορφώνουν την ανθρώπινη νόηση (π.χ. ευέλικτη, στοχοκεντρική συμπεριφορά, χρήση συμβόλων, γλώσσας, απόκτηση δεξιοτήτων, συνείδηση) τότε είμαστε σε θέση να φτιάξουμε μια γνωσιακή αρχιτεκτονική, η οποία να τις ικανοποιεί, ανεξάρτητα από το νευρολογικό υπόστρωμα που την υποστηρίζει. Η παραπάνω θέση βασίζεται στο γενικό επιχείρημα ότι στους υπολογιστές υπάρχει μια αυτονομία ανάμεσα στο «πρόγραμμα» και στη μηχανή στην οποία το πρόγραμμα «τρέχει». Αυτό που έχει σημασία για τη συμπεριφορά που θα παραχθεί είναι το πρόγραμμα. Τα ίδια προγράμματα μπορούν να τρέξουν σε διαφορετικές μηχανές και

28

διαφορετικά προγράμματα στην ίδια μηχανή. Άρα, δεν έχει σημασία το υλικό υπόστρωμα. Το επιχείρημα αυτό βρίσκεται στη βάση της θεωρίας των επιπέδων του Marr (1982) σύμφωνα με την οποία υπάρχουν τρία ανεξάρτητα επίπεδα ανάλυσης των υπολογιστικών διαδικασιών που πραγματοποιούνται από τις νευρικές δομές (α) το υπολογιστικό επίπεδο της αφηρημένης ανάλυσης προβλημάτων, (β) το αλγοριθμικό επίπεδο, και (γ) το επίπεδο της φυσικής υλοποίησης. Οι Sejnowski και Churchland (Κεφάλαιο 8) συζητούν εκτενώς τα προβλήματα που προκύπτουν από τη θέση ότι τα υπολογιστικά προβλήματα των ανωτέρων επιπέδων είναι ανεξάρτητα από αυτά που βρίσκονται σε κατώτερο επίπεδο και μπορεί να λυθεί ανεξάρτητα από το πρόβλημα της φυσικής υλοποίησης. Ξεχωρίζοντας το πρόβλημα της ανακάλυψης της σωστής θεωρίας (αλγόριθμου) από το πρόβλημα της τυπικότητας (δηλ. το γεγονός ότι ένας αλγόριθμος μπορεί να υλοποιηθεί σε μηχανές με διαφορετική αρχιτεκτονική), τονίζουν ότι το τυπικό επιχείρημα δεν μπορεί να απαντήσει στο ερώτημα «ποιος είναι ο καλύτερος τρόπος για να ανακαλύψουμε τον αλγόριθμο που χρησιμοποιεί μια συγκεκριμένη μηχανή». Καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι δεν είναι δυνατόν να επαναπαφθούμε μόνο σε μια λειτουργική/υπολογιστική προσέγγιση διότι α) ο υπολογιστικός χώρος είναι αχανής και μπορεί να φανταστεί κανείς πολλές λύσεις για το πρόβλημα του πως εκτελείται μια γνωσιακή λειτουργία, και β) υπάρχουν νευροβιολογικοί περιορισμοί που πρέπει να ληφθούν υπόψη. Το παραπάνω θέμα είναι αυτό που διαφοροποιεί κυρίως τη δεύτερη γενιών ερευνητών στη γνωσιακή επιστήμη που προτείνουν την αντικατάσταση της μεταφοράς «του νου ως υπολογιστή» με τη μεταφορά του «υπολογιστή ως εγκεφάλου» (βλ. Rumelhart, Κεφάλαιο 7) και άρα μοντέλων που είναι «νευρωνικά εμπνευσμένα». «Όταν εξετάζουμε πραγματικά διαφορετικές αρχιτεκτονικές» λέει ο Rumelhart, «παρατηρούμε ότι η διαφορετική αρχιτεκτονική κάνει μεγάλη διαφορά». Αυτή είναι που καθορίζει ποια είδη αλγορίθμων εκτελούνται ευκολότερα … . Είναι λοιπόν λογικό να ξεκινήσουμε ρωτώντας τι γνωρίζουμε για την αρχιτεκτονική του εγκεφάλου και πως θα μπορούσε να σχηματίσει αλγόριθμους που βρίσκονται πίσω από τη βιολογική νοημοσύνη και την ανθρώπινη νοητική δραστηριότητα» (Κεφάλαιο 7, σελ. 2, στο κείμενο). Η νέα αυτή προβληματική όχι μόνο έχει βάλει τις βάσεις για την ανάπτυξη συνδετιστικών μοντέλων που είναι νευρωνικά εμπνευσμένα, αλλά έχει δημιουργήσει τις προϋποθέσεις για μια πιο ουσιαστική διεπιστημονική συνεργασία ανάμεσα σε νευροεπιστήμονες και ψυχολόγους για να συγκλίνει η έρευνα στους μέχρι τώρα απομονωμένους αυτούς κλάδους.

29

Η ιδέα ότι ο ανθρώπινος νους είναι μια πολύπλοκη υπολογιστική μηχανή τη λειτουργία της οποίας μπορούμε να καταλάβουμε μέσα από μια διαδικασία «αντίστροφης μηχανικής» έχει φέρει στο προσκήνιο της γνωσιακής επιστήμης μια σειρά από θέματα που έχουν να κάνουν με την εξελικτική θεωρία και φυσικά την εξέλιξη του νου. Κι αυτό διότι τα προβλήματα που θέτει η αντίστροφη μηχανική μπορούν να λυθούν μόνο όταν έχουμε κάποιες υποθέσεις σχετικά με τους στόχους για τους οποίους έχει σχεδιαστεί μια μηχανή. Η εξελικτική θεωρία υποστηρίζει ότι τα ζωντανά είδη δεν παραμένουν αμετάβλητα και σταθερά αλλά ότι μεταμορφώνονται μέσα στο χρόνο. Αναλόγως το ανθρώπινο νευρικό σύστημα δεν έχει μείνει αμετάβλητο στο χρόνο αλλά είναι το προϊόν μιας μακράς εξέλιξης. Οι λειτουργίες του εγκεφάλου φαίνεται να έχουν τροποποιηθεί με το πέρασμα του χρόνου μέσα από αλλεπάλληλες προσαρμοστικές μετατροπές. Πολλοί ψυχολόγοι και γνωσιακοί επιστήμονες (Cosmides and Tooby, 1994, Pinker, Κεφάλαιο 10, Plotkin, Κεφάλαιο 9) πιστεύουν ότι η εξελικτική προσέγγιση μπορεί να μας βοηθήσει να καταλάβουμε τους σκοπούς για τους οποίους σχεδιάστηκε ο ανθρώπινος εγκέφαλος/νους, τα προβλήματα τα οποία είχε να επιλύσει και τον τρόπο με τον οποίο εξελίχθηκε, κάνοντας μ’ αυτό τον τρόπο δυνατή την κατασκευή της «αντίστροφης μηχανής του νου». Τέλος, πολλά είναι τα φιλοσοφικά θέματα που θέτει η γνωσιακή επιστήμη, όπως το θέμα της προθετικότητας (βλ. Searle, 1980, Dannet, 1987) και το πρόβλημα των qualia, δηλ., του ποιοτικού χαρακτήρα της εμπειρίας, που γίνονται αντικείμενο συζήτησης στο Κεφάλαιο 11 από τον Gilbert Harman. Ο Harman καταλήγει σε μια σημαντική διαπίστωση για την γνωσιακή επιστήμη που έχει να κάνει με τη διάκριση υποκειμενικού-αντικειμενικού. Η γνωσιακή επιστήμη εξετάζει τις καταστάσεις απ’ έξω από την οπτική γωνία ενός αντικειμενικού τρίτου προσώπου, όπως αρμόζει σε μια επιστημονική προσέγγιση. Υπάρχουν όμως πλευρές της νοητικής μας ζωής που δεν μπορούν να γίνουν κατανοητές, παρά μόνο από την υποκειμενική προοπτική του πρώτου προσώπου, όπως π.χ. η αίσθηση του πόνου, ή η εμπειρία της κοκκινότητας. Βιβλιογραφία Berko, J. (1958). The Child's Learning of English Morphology. Word, 14, 150-177. Βοσνιάδου, Σ., (2001). Εισαγωγή στην Ψυχολογία: Βιολογικές, Αναπτυξιακές και Συμπεριφοριστικές Προσεγγίσεις, Γνωστική Ψυχολογία: Τόμος Α΄, Αθήνα, Gutenberg. Boring, E. G., (1950). A History of Experimental Psychology. New York: Appleton-Century-Crofts. Broadbent, D.E., (1958). Perception and Communication. Elmford, N.Y.: Pergamon Press.

30

Bruner, J. S., Goodnow, J., and Austin, G. (1956). A Study of Thinking. New York: John Wiley. Chomsky, N., (1972). Language and Mind. New York, Harcont Brace Jovanovich. Chomsky, N., (1965). Aspects of the Theory of Syntax. Cambridge, Mass.: MIT Press. Chomsky, N., (1957). Syntactic Structures. The Hague: Mouton. Chomsky, N., (1959). Review of "Verbal Behavior" by B.F. Skinner. Language, 35, 26-58. Chomsky, N., (1959). Review of "Verbal Behavior" by B.F. Skinner. In J.A. Fodor and J.J. Katz (Eds.), The structure of language: Readings in the philosophy of language. Enlewood Clifts, N.J.: Prentice Hall. Cosmides, L., & Tooby, J. (1994). Beyond intuition and instinct blindness: Toward an evolutionary rigorous cognitive science. Cognition, 50, 4177. Dennet, D. (1993). Consciousness Explained. Boston: Little Brown. Dennett, D.C. (1987). The Intentional Stance. Cambridge, MA: MIT Press. Gardner, H., (1987). The Mind' s New Science: A History of the Cognitive Revolution. New York: Basic Books. 26,29 Johnson-Laird, ( ). Computers and the Mind. Harvard University Press. Johnson-Laird, (1988). A computational analysis of consciousness and Contemporary Science, Oxford: Oxford University Press. Kohler, W., (1921). The Mentality of Apes, trans. by E. Winter. New York: Humanities Press. Leahley, T. H., (2000). A History of Psychology. Marr, D. (1982). Vision. Cambridge, MA: MIT Press. Miller, G. A., (1979). "A Very Personal History". Talk to Cognitive Science Workshop, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Mass. Miller, G. A., (1956). The Magical Number Seven, Plus or Minus Two: Some Limits on our Capacity for Processing Information. Psychological Review, 63, 81-97. Newell, A., et al. ( ) . ?? Pinker, S., (1998). How the Mind Works. Norton and Company, New York, USA. Rey, (1997). Contemporary Philosophy of Mind. Rumelhart, D. E., (1993). The Architecture of Mind: A Connectionist Approach. In Foundations of Cognitive Science (M.I. Posner Ed.). Bradford Books: MIT Press. Searle, J. (1980). Minds, brains and programs. Behavioral and Brain Sciences 3: 417-457. Simon, H. A., (1969). The Architecture f Complexity. In A. Simon, The Sciences of the Artificial. Cambridge, Mass: MIT Press. Skinner, B. F., (1957). Verbal Behavior. New York: Appleton-CenturyCrofts. Tolman, E. L., (1930). Purposive Behavior in Animals and Men. New York: Century.

31

Turing, A.M. (1963): Computing Machinery and Intelligence. In E.A. Feigenbaum and J. Feldman, (Eds.), Computers and Thought. New York: McGraw Hill. Vygotsky, L.S. (1999). Νους στην Κοινωνία. Αθήνα, Gutenberg.

32

Κεφάλαιο 2 Τεχνητή Νοημοσύνη Ιωάννης Κόντος

33

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Ο Ψηφιακός Ηλεκτρονικός Υπολογιστής Ο ψηφιακός ηλεκτρονικός υπολογιστής γενικής χρήσης, ή ο «υπολογιστής» εις το εξής, είναι μία ηλεκτρονική μηχανή που λειτoυργεί ως σύστημα επεξεργασίας πληροφοριών γενικής χρήσης. Οι βασικές λειτουργίες του υπολογιστή είναι η Διαχείριση Πληροφοριών ήτοι:    

Είσοδος Πληροφοριών Αποθήκευση Πληροφοριών Ανάκληση Πληροφοριών Έξοδος Πληροφοριών

και η Επεξεργασία Πληροφοριών. Τα βασικά υποσυστήματα ενός υπολογιστή είναι η κεντρική μονάδα επεξεργασίας, η μονάδα αποθήκευσης πληροφοριών ή η καταχρηστικώς ονομαζόμενη «μνήμη», το υποσύστημα ελέγχου και οι περιφερειακές μονάδες. Απαραίτητη προϋπόθεση για να λειτουργήσει ένας υπολογιστής είναι η συγγραφή και η αποθήκευση στη «μνήμη» του ενός «προγράμματος» δηλαδή ενός συνόλου «εντολών μηχανής» που τον εφοδιάζει ο άνθρωπος χρήστης. Ο συνδυασμός υπολογιστή και ενός ή περισσοτέρων προγραμμάτων ονομάζεται "υπολογιστικό σύστημα". Μία ειδική κατηγορία υπολογιστικών συστημάτων είναι και τα συστήματα Τεχνητής Νοημοσύνης που θα παρουσιασθούν παρακάτω. Τα βασικά υποσυστήματα ή τμήματα του υπολογιστή εκτελούν τις εξής λειτουργίες : 

  

Το τμήμα επικοινωνίας με το περιβάλλον του που αποτελείται από περιφερειακές μονάδες αναλαμβάνει την είσοδο και έξοδο πληροφοριών. Το τμήμα μνήμης υποδέχεται και αποθηκεύει τις εισερχόμενες και παραγόμενες πληροφορίες. Το τμήμα επεξεργασίας επεξεργάζεται πληροφορίες με βάση ένα πρόγραμμα . Το τμήμα ελέγχου ελέγχει την λειτουργία των άλλων τμημάτων. Ο υπολογιστής είναι ένα εργαλείο με το οποίο μπορεί αυτομάτως να εκτελεσθεί οποιαδήποτε πληροφοριακή διαδικασία με τις εξής βασικές προϋποθέσεις :



Δίδεται σαφής και μονοσήμαντος περιγραφή της διαδικασίας.

34



Ο όγκος των στοιχείων των απαιτουμένων για τη συνέχιση της διαδικασίας μετά από κάθε βήμα της δεν υπερβαίνει τις δυνατότητες της μνήμης του.



Ο απαραίτητος χρόνος για την ολοκλήρωση της διαδικασίας είναι μικρότερος του χρόνου μεταξύ δύο βλαβών του.

1.2. Γλώσσες Μηχανής Η λειτουργία του υπολογιστή συνίσταται στη διαδοχική ερμηνεία και εκτέλεση μίας από τις στοιχειώδεις εντολές ή "εντολές μηχανής" που είναι εκφρασμένες ως ακολουθίες από δυαδικά ψηφία (binary digits or bits). Οι στοιχειώδεις αυτές εντολές είναι εκτελέσιμες απευθείας από την κεντρική μονάδα επεξεργασίας του υπολογιστή. Τα δυαδικά στοιχεία που συγκροτούν τις εντολές μηχανής εκφράζονται ως μία από τις δύο καταστάσεις μιάς στοιχειώδους μονάδας του ηλεκτρονικού υλικού (hardware) του υπολογιστή και συνήθως συμβολίζονται με ένα από τους δύο αριθμούς 0 και 1. Οι ακολουθίες δυαδικών στοιχείων που χειρίζεται ο υπολογιστής ανήκουν σε δύο βασικές κατηγορίες, η μία είναι εκείνη που τα μέλη της ερμηνεύονται ως δεδομένα και η άλλη εκείνη της οποίας τα μέλη ερμηνεύονται ως εντολές μηχανής. Το σύνολο των εντολών μηχανής αποτελεί τη γλώσσα μηχανής που εκτελείται από το ηλεκτρονικό υλικό της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας του υπολογιστή. Ένα πρόγραμμα σε γλώσσα μηχανής είναι μια ακολουθία πράξεων που εκτελούνται με ορισμένη σειρά. Η σειρά αυτή είναι γενικώς ακολουθιακή, αλλά υπάρχουν εντολές διακοπής της ακολουθίας που επιτρέπουν τη διακλάδωση σε εντολές άλλες από την επόμενη κάτω από ορισμένες συνθήκες. Τυπικές διαδικασίες που εκτελούνται με εντολές μηχανής είναι:     

Πρόσθεση δύο αριθμών ή άλλη αριθμητική πράξη. Σύγκριση δύο στοιχείων (αριθμών ή συμβόλων). Εσωτερική μετακίνηση ενός στοιχείου. Εισαγωγή ενός στοιχείου από το περιβάλλον. Εξαγωγή ενός στοιχείου προς το περιβάλλον. 1.3. Γλώσσες Προγραμματισμού Υπολογιστών Μια γλώσσα προγραμματισμού υπολογιστών είναι ένας κώδικας για την επικοινωνία με έναν υπολογιστή με τη βοήθεια χαρακτήρων συνδυασμένων σύμφωνα με ένα σύνολο κανόνων για το σχηματισμό

35

εντολών προγραμμάτων. "πρόγραμμα".

Μια

ακολουθία

εντολών

αποτελεί

ένα

Τα προγράμματα τα αποτελούμενα από στοιχειώδεις εντολές εκτελέσιμες απευθείας από την κεντρική μονάδα επεξεργασίας είναι διατυπωμένα σε "γλώσσα μηχανής" και είναι πολύ δύσκολο να γραφούν στη μορφή αυτή από άνθρωπο. Για το λόγο αυτό έχουν δημιουργηθεί πολλές γλώσσες "ανώτερες" της γλώσσας μηχανής όπως η Algol η Pascal και η Prolog με εντολές συνθετότερες από τις στοιχειώδεις εντολές μηχανής, που είναι πολύ πιο φιλικές για τον άνθρωπο. Προγράμματα γραμμένα σε ανώτερες γλώσσες μεταφράζονται αυτομάτως σε γλώσσα μηχανής από ειδικά προγράμματα μετάφρασης, τους μεταγλωττιστές (compilers) και τους ερμηνευτές (interpreters). Οι μεταγλωτιστές μεταφράζουν ολόκληρο το “πηγαίο” πρόγραμμα σε ένα πρόγραμμα σε γλώσσα μηχανής που στη συνέχεια εκτελείται ολόκληρο. Αντιθέτως οι ερμηνευτές μεταφράζουν το πηγαίο πρόγραμμα τμηματικά δηλαδή κάθε εντολή του σε ένα μικρό πρόγραμμα σε γλώσσα μηχανής που εκτελείται πριν από την μετάφραση του επομένου τμήματος του πηγαίου προγράμματος. 1.4. Διαφορές Υπολογιστών και Ανθρωπίνων Εγκεφάλων Μερικές από τις πολλές και σοβαρές διαφορές των δύο συστημάτων είναι : Διαφορετική ηλεκτρική συνδεσμολογία και λειτουργία. Ο υπολογιστής δεν διαθέτει σύστημα αναγνώρισης εικόνων συγκρίσιμο με το ανθρώπινο οπτικό σύστημα.  Η καταχώρηση και η επεξεργασία πληροφοριών εκτελούνται στον υπολογιστή από σαφώς διακριτά συστήματα (την μνήμη και την κεντρική μονάδα επεξεργασίας).  Ο υπολογιστής επιδεικνύει πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια εκτέλεσης αριθμητικών διαδικασιών από εκείνη του εγκεφάλου.  Ο υπολογιστής έχει τη δυνατότητα πλήρους διαγραφής όλων των πληροφοριών από τη μνήμη του και την αποθήκευση νέων στοιχείων και προγραμμάτων.  Ο υπολογιστής δεν ασθενεί και δεν συγκινείται.  

Έχουν γίνει διάφορες προσπάθειες κατασκευής ηλεκτρονικών συστημάτων που έχουν δομή ανάλογη με τη δομή του εγκεφάλου. Τα πλέον διαδομένα από αυτά τα συστήματα ονομάζονται «τεχνητά νευρωνικά δίκτυα» και χαρακτηρίζονται από: Βασικές μονάδες ανάλογες με εξαιρετικώς απλοποιημένα πρότυπα νευρώνων.  Ανάμειξη αποθήκευσης και επεξεργασίας πληροφοριών. 

36

Παράλληλη λειτουργία των μονάδων τους. Μεταβολή κατωφλίων ερεθισμού των μονάδων τους και «βαρών» των αγωγών τους ανάλογα με την προϊστορία τους.

 

των

1.5. Εμφάνιση της Τεχνητής Νοημοσύνης Οι δομικές διαφορές υπολογιστή και εγκεφάλου δεν εμποδίζουν τον υπολογιστή να υποκαταστήσει τον εγκέφαλο σε πολλές νοητικές λειτουργίες όπως έχει ήδη γίνει για τους αριθμητικούς υπολογισμούς. Αυτό δεν σημαίνει ότι ο εγκέφαλος γίνεται περιττός αλλά ότι μπορεί να εργάζεται πολύ πιο αποδοτικά χρησιμοποιώντας ένα δυνατό εργαλείο που τον απαλάσσει από κοπιαστικές νοητικές λειτουργίες. Με τον ίδιο τρόπο αυξάνει την απόδοση του το ανθρώπινο χέρι χρησιμοποιώντας ένα σφυρί ως εργαλείο ή το ανθρώπινο πόδι όταν χρησιμοποιεί το ποδήλατο ως εργαλείο μετακίνησης. Η επιστήμη και η τεχνολογία που επιδιώκει την ανάπτυξη υπολογιστικών συστημάτων που εκτελούν πνευματικές εργασίες υψηλής πολυπλοκότητας ονομάζεται "Τεχνητή Νοημοσύνη" ή Artificial Intelligence και για συντομία T.N. ή Α.Ι.. Ενώ ο πρώτος υπολογιστής γενικής χρήσης (ο ENIAC) παρουσιάστηκε το 1946 από τους Eckert and Mauchy του Moore School of Engineering, ή εισαγωγή του όρου Artificial Intelligence έγινε το 1956 για τον κλάδο αυτό της Πληροφορικής. Από το 1956 μέχρι σήμερα η ανάπτυξη του κλάδου ήταν μεγάλη. Ενώ έχουν κυκλοφορήσει αρκετά γενικά εγχειρίδια επί του θέματος όπως επί παραδείγματι [E. Feigenbaum και J. Feldman, 1963], [Michie, D.,1986], [P. H. Winston, 1992], [S. J. Russell και P. Norvig, 1995],[T. Dean et al., 1995], [Ι. Κόντος, 1996], [N. J. Nilsson, 1998], [Poole D. et al.,1998], [Poole D. et al.,1998] [Π. Α. Μ. Τζελεπίδης, 2001] Bratko I. (2001), η λεπτομερής σπουδή του απαιτεί την μελέτη ειδικότερων συγγραμμάτων και άρθρων. Οι ερευνητές της Τ.Ν. προσπαθούν να επιτύχουν με τον προγραμματισμό υπολογιστών την αυτόματη εκτέλεση μεταξύ άλλων των εξής λειτουργιών : Αναγνώριση και επεξεργασία εικόνων. Κίνηση και χειρισμό αντικειμένων σε τρισδιάστατο χώρο. Συμμετοχή σε πνευματικά παιχνίδια (π.χ. Σκάκι). Άντληση πληροφοριών από κείμενα. Απάντηση σε ερωτήσεις διατυπωμένες σε φυσική γλώσσα. Απόδειξη μαθηματικών θεωρημάτων. Κατασκευή επιστημονικών θεωριών (π.χ. στη Φυσική και στη Χημεία).  Διάγνωση στην Τεχνολογία και στην Ιατρική.       

37

Σύνθεση Ζωγραφική). 

καλλιτεχνημάτων

(π.χ.

στη

Μουσική

και

στη

1.6. Προσομοίωση Νοητικών Λειτουργιών Μια βασική μέθοδος ελέγχου θεωριών νοητικών λειτουργιών με τον υπολογιστή είναι η προσομοίωση (simulation). Η μέθοδος της προσομοίωσης προϋποθέτει τον προγραμματισμό ενός υπολογιστή ώστε να συμπεριφέρεται κατά το δυνατόν πλησιέστερα προς ένα φυσικό σύστημα όπως οι πνεύμονες όταν εκτελούν την αναπνευστική λειτουργία ή ο εγκέφαλος όταν εκτελεί μια πνευματική ή νοητική λειτουργία. Το πρόγραμμα προσομοίωσης ονομάζεται και «υπολογιστικό πρότυπο ή μοντέλο» (computer model). Ένα υπολογιστικό πρότυπο μπορεί να προέρχεται από την υλοποίηση ενός μαθηματικού συστήματος εξισώσεων ή ενός αλγορίθμου. Ένα πρότυπο αξιολογείται με την σύγκριση της συμπεριφοράς του με εκείνη του φυσικού συστήματος του οποίου προτείνεται ως πρότυπο. Βασικό στοιχείο της μεθόδου αξιολόγησης προτύπων νοητικών λειτουργιών είναι η σύγκριση συμπεριφοράς του προγράμματος που αντιστοιχεί στο πρότυπο και ψυχολογικών πρωτοκόλλων. Η μέθοδος αυτή έχει δοκιμαστεί από τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της Τεχνητής Νοημοσύνης στις εξής λειτουργίες :        

Δοκιμασία Δείκτη Νοημοσύνης (I.Q. Test) [T. Evans, 1964] Συμπλήρωση σειρών με επαγωγή [H. A. Simon, 1963] Λεκτική μάθηση [H. A. Simon, 1964] Επαγωγική Μάθηση [E. B. Hunt, 1966] Ανάκληση γνώσεων από σημασιακό δίκτυο [M. R. Quillian, 1968] Διαχείριση πεποιθήσεων [K. M. Colby, 1971] Επίλυση γρίφων (π.χ. κρυπταριθμητική ) [A. Newell, 1972] Παίξιμο Σκακιού [A. Newell, 1972]

Τα παραπάνω πειράματα της περιόδου 1963-1972 απετέλεσαν τις πρόδρομες δραστηριότητες αυτού που σήμερα ονομάζεται Γνωσιακή Επιστήμη (Cognitive Science). Τα υπολογιστικά εργαλεία που υπάρχουν σήμερα μας επιτρέπουν την κατασκευή συνθετότερων προτύπων με τη χρήση προηγμένων γλωσσών προγραμματισμού. Έχουν επίσης αναπτυχθεί συστήματα προσομοίωσης εξειδικευμένα για την ανάπτυξη προτύπων νοητικών λειτουργιών όπως το ACT-R [J. Anderson, 1990, 1993] και SOAR [A. Newell et al] καθώς και υπολογιστικά πρότυπα που βασίζονται σε Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα [Rumelhart, D. E.1993], [Γ. Ρίζος, 1996]. 1.7. Το Ερώτημα της Σχέσης Νου και Μηχανής Η σχέση νου και μηχανής ή αλλιώς ανθρωπίνου εγκεφάλου και υπολογιστή αφορά στα εξής σημεία :

38

Έχουν βασικές δομικές διαφορές. Έχουν ομοιότητα συμπεριφοράς σε περιορισμένο αριθμό λειτουργιών.  Ο υπολογιστής χρησιμεύει για την προσομοίωση νοητικών λειτουργιών.  Οι ψυχολογικές γνώσεις βοηθούν στην εξέλιξη της Τεχνητής Νοημοσύνης.  Ο υπολογιστής χρησιμεύει στην εκπαίδευση.  

Στο πλαίσιο της ερωτήματα όπως:

Γνωσιακής

Επιστήμης

μερικές

φορές

τίθενται

«Είναι δυνατόν να κατασκευάσουμε μηχανές που σκέπτονται ;» Η παραπάνω ερώτηση μπορεί να αντιμετωπιστεί με τρεις τουλάχιστον τρόπους. Ο πρώτος τρόπος είναι να θεωρήσουμε την ερώτηση «ανόητη» καθόσον χρησιμοποιεί το ρήμα «σκέπτομαι» χωρίς αναφορά σε ζώντα οργανισμό και να την απορρίψουμε ως μη νόμιμη ερώτηση. Ο δεύτερος τρόπος είναι να εφαρμόσουμε «αφελή» τεχνολογική γνώση με άκρατη αισιοδοξία και να ισχυριστούμε ότι με τους υπολογιστές μπορούν να υλοποιηθούν τα πάντα άρα και η σκέψη. Αυτός ο τρόπος απάντησης που καλείται και η «ισχυρή» άποψη περί Τεχνητής Νοημοσύνης δεν υιοθετείται συνήθως από σοβαρούς επιστήμονες της Τεχνητής Νοημοσύνης. Ένας τρίτος τρόπος εκτίθεται παρακάτω που απαντά καταφατικά στην ερώτηση στηριζόμενος σε ορισμούς των λέξεων από δόκιμα λεξικά της Ελληνικής. Η απάντησή με τον τρίτο αυτό τρόπο είναι: «Σύμφωνα με τον ορισμό του «σκέπτομαι» που αναφέρεται σε τρία σύγχρονα λεξικά της Ελληνικής προκύπτει ότι έχουμε ήδη κατασκευάσει μηχανές που σκέπτονται και μάλιστα και στην Ελλάδα». Η αιτιολογία της απάντησης αυτής έχει ως εξής: Ας διευκρινίσουμε πρώτα την έννοια της λέξης «μηχανή». Ως μηχανή εννοείται ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής μαζί με ένα σύνολο προγραμμάτων που αυτός εκτελεί, δηλαδή ένα υπολογιστικό σύστημα. Όσον δε αφορά την έννοια του «σκέπτομαι» ας ανατρέξουμε στον ορισμό που δίνουν τρία σύγχρονα λεξικά της Ελληνικής γλώσσας στο ρήμα αυτό και σε μερικές λέξεις κλειδιά του ορισμού αυτού. Στο Λεξικό της Νέας Ελληνικής Γλώσσας του Γ. Μπαμπινιώτη έκδοσης του 1998 αναφέρονται οι ορισμοί: Σκέπτομαι =κάνω σκέψεις γύρω από ένα ζήτημα.

39

Σκέψη

=διαδικασία κατά την οποία επεξεργαζόμαστε στο μυαλό μας ορισμένα δεδομένα για να καταλήξουμε σε αποτέλεσμα, συμπέρασμα ή απόφαση. Στο Μείζον Ελληνικό Λεξικό των Τεγόπουλου-Φυτράκη έκδοσης του 1997 αναφέρεται ο ορισμός:

Σκέπτομαι = χρησιμοποιώ το μυαλό μου για να σχηματίσω ιδέες, έννοιες κτλ. Να συνδυάσω στοιχεία που έχω από τη γνώση, να καταλήξω σε συμπέρασμα κτλ. Στο Λεξικό της Κοινής Νεοελληνικής του Ινστιτούτου Νεοελληνικών Σπουδών του ΑΠΘ έκδοσης του 1998 αναφέρονται οι ορισμοί: Σκέπτομαι= ενεργοποιούμαι νοητικά παρατηρώντας, συσχετίζοντας, διαπιστώνοντας, αιτιολογώντας, αξιολογώντας και ερμηνεύοντας. Νοητικός= που έχει σχέση με την νόηση. Νόηση= η ικανότητα του νου να επεξεργάζεται το υλικό που του παρέχουν οι αισθήσεις και να διαμορφώνει τις έννοιες, τους συλλογισμούς και τις κρίσεις. Συλλογισμός= λογική διαδικασία με την οποία καταλήγει κάποιος σε ένα συμπέρασμα. Ακολουθώντας την πορεία ορισμού που αφορά τις υπογραμμισμένες λέξεις ή φράσεις των εμπλεκομένων ορισμών μπορούμε να θεωρήσουμε ως κοινό παρανομαστή των ορισμών των τριών αυτών λεξικών τον ακόλουθο ορισμό του ρήματος «σκέπτομαι»: Σκέπτομαι= καταλήγω σε συμπέρασμα με την επεξεργασία ενός συνόλου δεδομένων εισόδου, όπου το συμπέρασμα δεν περιέχεται στο σύνολο αυτό των δεδομένων εισόδου. Από το συνδυασμό των παραπάνω ορισμών προκύπτει ότι μηχανές δηλαδή υπολογιστές με κατάλληλο πρόγραμμα, που «σκέπτονται» έχουν ήδη κατασκευαστεί και μάλιστα και στην Ελλάδα. Τα υπολογιστικά συστήματα για την Ελλάδα ανακοινώθηκαν με τις παρακάτω εργασίες:



Με δεδομένα εισόδου μία βάση δεδομένων στην [Kontos, 1971].



Με δεδομένα εισόδου ένα αφηγηματικό κείμενο στην [Kontos, 1980].



Με δεδομένα εισόδου ένα επιστημονικό κείμενο στην [Kontos, 1992].

40

Τα συστήματα αυτά δέχονται ερωτήσεις εκφρασμένες με λέξεις και συντακτικό φυσικής γλώσσας και παράγουν απαντήσεις και επεξηγήσεις εκφρασμένες παρομοίως. Η παραγωγή των απαντήσεων στηρίζεται στην επεξεργασία βάσεων δεδομένων και κανόνων που είναι διαθέσιμες σε μορφή κατάλληλη για επεξεργασία από υπολογιστή. Οι ορισμοί του ρήματος «σκέπτομαι» των παραπάνω λεξικών μπορεί βέβαια να θεωρηθεί ότι δεν αποτελούν επιστημονικούς ορισμούς. Αν αντικατασταθούν από κάποιο ειδικότερο ορισμό τότε η απάντηση πρέπει να διαφοροποιηθεί αναλόγως. Ένα όμως βασικό πρόβλημα προκύπτει από το γεγονός ότι κατά την επεξεργασία των παραπάνω ορισμών αγνοήθηκαν λέξεις όπως «μυαλό», «νους» και «κάποιος» (δηλαδή άνθρωπος). Αν προσπαθήσουμε να συμπεριλάβουμε και αυτές τις λέξεις τότε είναι πολύ δύσκολο να αποφύγουμε την κυκλικότητα της αλυσίδας των ορισμών όπως φαίνεται από τους παρακάτω ορισμούς: Κατά το Λεξικό Μαμπινιώτη: Μυαλό= Ανθρώπινος(=του Ανθρώπου(=ον που παράγει σκέψεις)) Εγκέφαλος. Κατά το Λεξικό Φυτράκη-Τεγόπουλου: Μυαλό= Εγκέφαλος = Μυαλό Κατά το Λεξικό της Κοινής Νεοελληνικής του Ινστιτούτου Νεοελληνικών Σπουδών του ΑΠΘ: Νους= δύναμη για γνώση(= αποτέλεσμα πνευματικής(=αναφέρεται στην ικανότητα του ανθρώπινου μυαλού να σκέφτεται) διαδικασίας) Το πρόβλημα αυτό της αδυναμίας του ορισμού του ρήματος «σκέπτομαι» χωρίς να εμφανίζεται κυκλικότητα δεν απαντάται όμως μόνο στα ελληνικά λεξικά για το ευρύ κοινό. Στα αγγλικά λεξικά που αναφέρονται παρακάτω η κατάσταση είναι ίσως και χειρότερη! Κατά το Λεξικό Collins English Dictionary Millennium Edition (Έκδοση 1998), Think(intransitive)=to be capable of conscious thought(=the or process of thinking) Κατά το Λεξικό Oxford Advanced Learner’s Dictionary (Έκδοση 1995): Think =to form connected ideas(=thought(=an idea produced by thinking)

41

=to have ideas in one’s mind(=the ability to think …) Κατά το Λεξικό Longman Dictionary of Contemporary English (Έκδοση 1992). Think=to use the power of reason(=the power to think) Συμπεραίνουμε λοιπόν ότι η απάντηση στο ερώτημα: «Είναι δυνατόν να κατασκευάσουμε μηχανές που σκέπτονται ;» δεν είναι απλό εγχείρημα. Φαίνεται ότι ο καθημερινός λόγος σύμφωνα τουλάχιστον με τα προαναφερθέντα λεξικά της Ελληνικής αλλά και της Αγγλικής οδηγείται σε αδιέξοδο με την συστηματική ανάλυση του ερωτήματος λόγω κυκλικότητας των σχετικών ορισμών. Το γενικότερο πρόβλημα της κυκλικότητας των ορισμών των λεξικών αναλύεται περισσότερο στο τμήμα για την Λεκτική Επεξεργασία με υπολογιστή. Η καταφατική απάντηση που δόθηκε παραπάνω στο ερώτημα προϋποθέτει ότι παραλείπονται λέξεις που προξενούν κυκλικότητες στις αλυσίδες των ορισμών. Η αναμενόμενη πρόοδος της σύγχρονης Γνωσιακής Επιστήμης στο πλαίσιο της οποίας επιδιώκεται η στενή συνεργασία ειδικών της Τεχνητής Νοημοσύνης με Ψυχολόγους, Νευροεπιστήμονες και Φιλοσόφους του Νου ίσως προσφέρει την τελική απάντηση στο ερώτημα. 1.8. Η Πρωτοπορία της Αρχαίας Ελληνικής Φιλοσοφίας και Τεχνολογίας Η προσπάθεια απάντησης στο παραπάνω ερώτημα άρχισε με αξιόλογη πρωτοπορία από την εποχή των αρχαίων Ελλήνων φιλοσόφων. Οι αρχαίοι Έλληνες δεν διέθεταν βέβαια ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Η επιτυχία όμως του Αριστοτέλη να ανακαλύψει κανόνες «συλλογισμού» δηλαδή μιας μορφής «σκέψης» ισοδυναμεί με τον προγραμματισμό ενός αλγόριθμου σε υπολογιστή για την προσομοίωση του συλλογισμού έστω και χωρίς την υλοποίηση σε υπολογιστή. Η ύπαρξη του εντυπωσιακού μηχανισμού των Αντικυθήρων που μπορεί να θεωρηθεί ως ένας «μηχανικός υπολογιστής ειδικής χρήσης» [D. De Solla Price, 1959,1974], [Χ. Λάζος, 1994],[V.J. Kean, 1995], [Μ. Wright, and Bromley, A., 1997] τεκμηριώνει την πρώτη (1ος Αιώνας π.Χ. ) γνωστή προσπάθεια υλοποίησης ενός πολύπλοκου αλγόριθμου. Ένας μηχανικός υπολογιστής δεν διαφέρει ουσιαστικά από ένα ηλεκτρονικό υπολογιστή. Οι διαφορές τους εντοπίζονται στο υλικό μόνον ενώ μπορεί να εκτελούν τα ίδια προγράμματα με πολύ διαφορετικές όμως ταχύτητες. Η διαφορά μεταξύ γενικής και ειδικής χρήσης υπολογιστών

42

ισχύει εξίσου και για τα δύο είδη υλικού. Ο υπολογιστής ειδικής χρήσης εκτελεί πάντα το ίδιο πρόγραμμα αλλά με διαφορετικά δεδομένα κάθε φορά ενώ ο υπολογιστής γενικής χρήσης μπορεί να εκτελέσει πολλά διαφορετικά προγράμματα. Ο Ήρων ο Αλεξανδρεύς ήταν ένας από τους μεγάλους μαθηματικούς, φυσικούς και μηχανικούς της αρχαιότητας, ο οποίος πιθανολογείται ότι ήκμασε μεταξύ 50 π.Χ. και 50 μ.Χ. Επινόησε και κατασκεύασε πολλές συσκευές φυσικής, αυτόματα μηχανήματα και ρολόγια που περιγράφει και στα συγγράμματά του [Δ. Καλλιγερόπουλος, 1997]. Ορισμένα από τα μηχανήματα αυτά μπορούν να θεωρηθούν ως μηχανικοί υπολογιστές ειδικής χρήσης. 1.9. Η Τεχνητή Νοημοσύνη και η Κυβερνητική Οι πρώτες απλές ιδέες του κλάδου της Τεχνητής Νοημοσύνης εμφανίστηκαν στο πλαίσιο του πολυκλαδικού τομέα της "Κυβερνητικής" (Cybernetics). Η Κυβερνητική ορίστηκε ως η μελέτη της επικοινωνίας και του ελέγχου σε ζώντες οργανισμούς και σε μηχανές και προέκυψε από τη συνεργασία μηχανικών, ιατρών και βιολόγων με ηγετική μορφή τον Norbert Wiener [N. Wiener, 1948]. Τελικός σκοπός ήταν η δημιουργία συστημάτων αυτοματισμού με βάση τα βιολογικά συστήματα ελέγχου. Ο όρος Κυβερνητική βασίστηκε στην ελληνική λέξη "κυβερνήτης" και είχε χρησιμοποιηθεί παλαιότερα από τον Ampere [1775-1836], ενώ οι βασικές έννοιες του αυτοματισμού προέρχονται από τον Ηρωνα τον Αλεξανδρέα που προαναφέρθηκε. Οι βασικές έννοιες της Κυβερνητικής αναπτύχθηκαν σε δέκα ιστορικά συνέδρια που έγιναν κατά το χρονικό διάστημα 1946 έως 1953 και τα οποία έλαβαν μέρος επιστήμονες πολλών κλάδων όπως μαθηματικοί, βιολόγοι, ανθρωπολόγοι και νευροφυσιολόγοι. Τα συνέδρια αυτά έπαιξαν καταλυτικό ρόλο για την ενσωμάτωση των εννοιών της Κυβερνητικής στην καθημερινή γλώσσα με θεμελιακή έννοια την έννοια της ανατροφοδότησης (feedback). Η έννοια αυτή στηρίζεται στην αρχή της κυκλικότητας, όπως διαπιστώνεται στην κυκλική ροή σημάτων σε συστήματα με δομή κλειστού βρόχου. Ένα σύστημα με λειτουργική οργάνωση που ελαχιστοποιεί την απόκλιση μεταξύ μιας συγκεκριμένης επιθυμητής κατάστασης και της παρούσας κατάστασης λέγεται ότι έχει την "τάση" να μειώσει αυτή την απόκλιση. Στην Τεχνητή Νοημοσύνη υπάρχει η έννοια του σχεδίου, όπου η κάθε πράξη που το αποτελεί αποκτά επί πλέον νόημα σε συνδυασμό με τους σκοπούς του σχεδίου. Η τυπική περιγραφή συνόλων σχεδίων μπορεί να γίνει και με γραμματικές όπως προτείνεται στην [J. Kontos, 1980, 1982].

43

1.10. Η Τεχνητή Νοημοσύνη και η Γνωσιακή Επιστήμη Αρχίζοντας με τα πειράματα της περιόδου 1963-1972 που αναφέρθηκαν παραπάνω η Τεχνητή Νοημοσύνη συνεχίζει να προσφέρει μεθόδους και εργαλεία κατασκευής προτύπων νοητικών λειτουργιών για την Γνωσιακή Επιστήμη. Όπως αναφέρθηκε τα υπολογιστικά εργαλεία που διαθέτουμε σήμερα μας επιτρέπουν την κατασκευή συνθετότερων προτύπων με τη χρήση προηγμένων γλωσσών προγραμματισμού όπως LISP και PROLOG ή με συστήματα προσομοίωσης εξειδικευμένα για την ανάπτυξη προτύπων των νοητικών λειτουργιών όπως το ACT-R. Τα συστήματα αυτά προσφέρουν την δυνατότητα δημιουργίας προτύπων από πειραματικά δεδομένα χωρίς να χρειάζεται να γραφούν από την αρχή τα προγράμματα για την διαχείριση του προτύπου και των δεδομένων. Ακολουθεί ενδεικτικός κατάλογος σχετικών αναφορών:σε πρόσφατες δημοσιεύσεις εργασιών Γνωσιακής Επιστήμης σε σύνδεση με τα επιμέρους θέματα Τεχνητής Νοημοσύνης που αναπτύσσονται παρακάτω και συνοψίζονται στον Επίλογο . Για την Λεκτική Επεγεργασία: Costello, F. G. and Keane M. T., (2000). Efficient Creativity: ConstraintGuided Conceptual Combination. Cognitive Science, Vol 24, 2, pp. 299349. Richardson D. C. et al (2001). “Language is Spatial”: Experimental Evidence for Image Schemas of Concrete and Abstract Verbs. Twentythird Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Για την Επεξεργασία Δράσεων: Bach P. et al. (2001). Comprehension of Action Sequences: The Case of Paper, Scissors, Rock. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Kokinov Β. and Zareva-Toncheva, Ν. (2001). Episode Blending as Result of Analogical Problem Solving. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Για την Μηχανική Μάθηση: Esposito F. et al. (1999). Conceptual Change as a Logical Theory Revision Process: A Machine Learning Perspective. In Kayser D. and Vosniadou S., (Eds),(1999).

44

Maia V. T. and Chang N. C. (2001). Grounding the Acquisition of Grammar in Sensorimotor Representations. Proc. 2001 AAAI Spring Symposium on Learning Grounded Representations. 2. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΕΣ ΤΗΣ ΤΕΧΝΗΤΗΣ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗΣ 2.1. Εισαγωγή Μερικές από τις μεθοδολογίες της Τεχνητής Νοημοσύνης που είναι χρήσιμες για τη δημιουργία συστημάτων είναι :      

παράσταση και λογική επεξεργασία γνώσεων επεξεργασία φυσικής γλώσσας ή Λογομηχανική επεξεργασία ψηφιακών εικόνων επεξεργασία με πεπερασμένα αυτόματα ως πρότυπα κατανεμημένη επεξεργασία μηχανική μάθηση

Η παράσταση γνώσεων σε μορφή επεξεργάσιμη από υπολογιστή δηλαδή ως υπολογιστικής βάσης γνώσης και η λογική επεξεργασία των γνώσεων αυτών με υπολογιστή για την εξαγωγή συμπερασμάτων αποτελεί ίσως την πιο βασική μεθοδολογία της Τ.Ν. που ακολουθείται κατά την υλοποίηση πλήθους εφαρμογών. Ο συνδυασμός μίας υπολογιστικής βάσης γνώσεων με ένα μηχανισμό για την εξαγωγή λογικών συμπερασμάτων συγκροτούν ένα «σύστημα γνώσης». Για συντομία λέγεται ότι ένα σύστημα γνώσης αποτελείται από τη βάση γνώσης (knowledge base) και τη μηχανή συμπερασμού (inference engine). Η φιλική επικοινωνία ενός συστήματος γνώσης με το χρήστη ή/και με τον ειδικό απαιτεί την αξιοποίηση μεθοδολογιών διαλόγου ανθρώπουμηχανής με τη χρήση φυσικών ή τεχνητών γλωσσών και τεχνικών επεξεργασίας εικόνων. Ο διάλογος ανθρώπου-μηχανής με τεχνητές γλώσσες δεν απαιτεί μεν τη χρήση φυσικής γλώσσας, απαιτεί όμως την κάλυψη των αναγκών επικοινωνίας του χρήστη με το σύστημα. Μια βασική ανάγκη αφορά τη δυνατότητα διαλόγου μικτής πρωτοβουλίας έτσι ώστε ο χρήστης να παρεμβαίνει κατά την κρίση του και να επηρεάζει τη ροή των πληροφοριών. Οι μεθοδολογίες επεξεργασίας φυσικής γλώσσας είναι χρήσιμες για τη βελτίωση της ποιότητας επικοινωνίας των ειδημόνων και των χρηστών με τα συστήματα γνώσης. Οι κύριες μεθοδολογίες αφορούν διάλογο σε φυσική γλώσσα, παραγωγή κειμένων φυσικής γλώσσας και ανάκτηση γνώσεων από κείμενα φυσικής γλώσσας.

45

Η ανάγκη αυτόματης παραγωγής κειμένων είναι ισχυρή για τα συστήματα γνώσης λόγω των απαιτήσεων για εκτεταμένες επεξηγήσεις των λογικών ενεργειών του συστήματος και για ενημέρωση του χρήστη για τα περιεχόμενα της βάσης γνώσης του συστήματος. Η απαίτηση για επεξηγήσεις είναι απαραίτητος όρος για την επιτυχή διάδοση των συστημάτων γνώσης. Μόνο με πειστικές επεξηγήσεις μπορεί ο χρήστης να πειστεί για την ορθότητα των αποφάσεων ενός συστήματος γνώσης. Η αυτόματη απόκτηση γνώσεων από κείμενα φυσικής γλώσσας αποτελεί ένα πολύ σημαντικό στόχο επειδή υπόσχεται να λύσει το κύριο πρόβλημα των συστημάτων γνώσεων, που είναι η «απόκτηση γνώσεων» (knowledge acquisition). Η ανάπτυξη των απαιτούμενων μεθοδολογιών βρίσκεται ακόμη σε αρχικό στάδιο [L.M.Norton, 1983], [C.J. Petrie, 1985], [J.Kontos,1988, 1992,1996,1999a,2000,2001]. Η επεξεργασία εικόνων έχει χρησιμοποιηθεί στα συστήματα γνώσης κυρίως για τη γραφική επικοινωνία με τους ειδήμονες και τους χρήστες. Επί πλέον έχει χρησιμοποιηθεί η επεξεργασία εικόνων για την εισαγωγή και την παρουσίαση δομικών γνώσεων, που περιέχονται σε δομικά διαγράμματα. Η μεθοδολογία επεξεργασίας πρoτύπων αφορά στην υλοποίηση δυναμικών συστημάτων με προγράμματα που προσομοιώνουν την λειτουργία φυσικών δυναμικών συστημάτων. Τα πρότυπα που προσιδιάζουν στον ψηφιακό υπολογιστή είναι τα αυτόματα πεπερασμένων καταστάσεων λόγω του πεπερασμένου μεγέθους της μνήμης του. 2.2. Αριστοτελική Λογική Οπως αναφέρθηκε παραπάνω ο λογικός συμπερασμός ή η εξαγωγή λογικών συμπερασμάτων απότελεί θεμελιακό στοιχείο ενός συστήματος γνώσης και επομένως αγόμεθα στην περιοχή της Λογικής με την ιστορία της που διαρκεί περίπου 25 αιώνες. Το κεντρικό πρόβλημα της Λογικής είναι η εξαγωγή συμπερασμάτων, δηλαδή αληθών προτάσεων που προκύπτουν από ένα σύνολο λογικών προτάσεων με βάση μια αυστηρά διατυπωμένη διαδικασία που είναι αυτό που ονομάζουμε Λογική Διαδικασία. Τα πρώτα βήματα θεμελίωσης της Λογικής έγιναν από τους Ίωνες φιλόσοφους ιδίως από τον Ηράκλειτο (6ος π.Χ.) και τους Ελεάτες Παρμενίδη και Ζήνωνα (τέλη 6ου και 5ος π.Χ.). Ακολούθησαν οι Σοφιστές όπως ο Πρωταγόρας και ο Πρόδικος, ο Σωκράτης και οι μαθητές του όπως ο Πλάτων, οι Μεγαρικοί Ευκλείδης και Στίλπων και οι Κυνικοί όπως Αντισθένης και Κράτης.

46

Στην παγκόσμια βιβλιογραφία όμως ο Αριστοτέλης (4ος π.Χ.) θεωρείται ως ο κύριος θεμελιωτής της Λογικής ως επιστήμης με τα βασικά έργα του που αποτελούν το "Όργανο". Το "Όργανο" αποτελείται από τις εξής πραγματείες:      

"Κατηγορίαι" "Περί Ερμηνείας" "Αναλυτικά Πρότερα" "Αναλυτικά Ύστερα" "Τοπικά" "Περί Σοφιστικών Ελέγχων"

Μετά τον Αριστοτέλη ασχολήθηκαν με τη Λογική οι Στωικοί Φιλόσοφοι, όπως ο Ζήνων, ο Κλεάνθης και ο Χρύσιππος (4ος και 3ος αιώνας π.Χ.). Βασικό στοιχείο της ανάλυσης του Αριστοτέλη είναι ο "Συλλογισμός". Ο Συλλογισμός είναι απλός Συμπερασμός ή Διαλογισμός αποτελούμενος από δύο προκείμενες κατηγορικές προτάσεις και ένα συμπέρασμα. Ένας ορισμός του Συλλογισμού έχει δοθεί από τον ίδιο τον Αριστοτέλη ως εξής : "Εστί δη συλλογισμός λόγος , εν ω τεθέντων τινών , έτερόν τι των κειμένων εξ ανάγκης συμβαίνει δια των κειμένων " (Τοπικά, Α). Ο Αριστοτέλης αφιέρωσε μέρος των λογικών συγγραμμάτων του στις κατηγορικές προτάσεις και στους συνδυασμούς τους, δηλαδή τους Συλλογισμούς. Η Αριστοτελική θεωρία του συλλογισμού στο βαθμό που «μιμείται» την ανθρώπινη λογική μπορεί να θεωρηθεί ως πρόδρομος της ονομαζόμενης σήμερα Γνωσιακής Επιστήμης. Συγκεκριμένα οι κατηγορικές προτάσεις έχουν τη μορφή "Υ είναι Κ" όπου Υ είναι μια οντότητα-υποκείμενο και Κ είναι μια κατηγορία ή ιδιότητα. Παρακάτω δίνεται ένα παράδειγμα συλλογισμού. A. ΟΛΟΙ

ΟΙ ΑΝΘΡΩΠΟΙ

ΕΙΝΑΙ

ΘΝΗΤΟΙ

Β. Ο ΣΩΚΡΑΤΗΣ EΙΝΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΣ ---------------------------------------------------------------------------------------------Γ. ΑΡΑ Ο ΣΩΚΡΑΤΗΣ ΕΙΝΑΙ ΘΝΗΤΟΣ Ο συλλογισμός αυτός "θέτει" τις προκείμενες προτάσεις Α και Β και η πρόταση Γ είναι το "έτερον" που "συμβαίνει" δηλαδή προκύπτει με βάση τις Α και Β. Ο συμπερασμός βασίζεται στην νοηματική σύμπτωση της λέξης ΑΝΘΡΩΠΟΙ με τη λέξη ΑΝΘΡΩΠΟΣ. 47

2.3. Συμβολική Λογική Η Συμβολική Λογική διαιρείται σε επί μέρους κλάδους όπως είναι η Προτασιακή, Κατηγορική, Τροπική, Μη-Μονοτονική και Ασαφής. Η Συμβολική Λογική στηρίζεται στη μαθηματικοποίηση της Λογικής, δηλαδή στη χρησιμοποίηση τυπικών συμβόλων ή τυπικά ορισμένων συμβόλων για την παράσταση εννοιών και συμβολικών τύπων για την παράσταση των συνδυασμών. Η Συμβολική Λογική χρησιμοποιείται στην αντιμετώπιση των "αδυναμιών" της φυσικής γλώσσας για θεωρητικές αναλύσεις και στην παράσταση γνώσεων με σκοπό την επεξεργασία τους. Όσον αφορά ειδικά την επεξεργασία γνώσεων με υπολογιστή έχει αμφισβητηθεί [J. Kontos, 1992, 1996, 1999a, 2000, 2001] κατά πόσον είναι απαραίτητη και σκόπιμη η μετάβαση από τη φυσική γλώσσα στην τυπική λογική. Η θέση αυτή θα αναλυθεί στο τμήμα που αφορά την Επεξεργασία Γνωσιακών Κειμένων .

2.3.1. Προτασιακή Λογική Η Προτασιακή Λογική αφορά συμπερασμό με προτάσεις που λαμβάνονται ως σύνολα. Οι συνδυασμοί των προτάσεων γίνονται με λογικούς συνδέσμους. Οι προτάσεις χαρακτηρίζονται με μια τιμή αληθείας από τις δύο δυνατές (αληθής ή ψευδής). Όταν ο αριθμός των τιμών είναι 2 τότε η λογική είναι δίτιμη. Μπορούν έτσι να οριστούν 16 λογικοί σύνδεσμοι. Ενας μικρός αριθμός συνδέσμων αρκεί για τον ορισμό όλων των άλλων λογικών συνδέσμων. Οι πίνακες αληθείας για τους συνδέσμους ΚΑΙ και Η και για την ΑΡΝΗΣΗ είναι: ΚAΙ

p

p

A

Ψ

Η

p

P

p

-p

A

Ψ

Α

Ψ

Ψ

Α

q

A

A

Ψ

q

A

A

A

q

Ψ

Ψ

Ψ

q

Ψ

Α

Ψ

Όπου Α= αληθής και Ψ= ψευδής. Οι βασικοί Λογικοί Σύνδεσμοι είναι οι { Λ, V, , , } εκ των οποίων οι δύο πρώτοι συμβολίζουν τους συνδέσμους ΚΑΙ και Η αντιστοίχως ενώ οι δύο τελευταίοι συμβολίζουν τα εξής :

48

 = joint denial = κοινή άρνηση = ούτε...ούτε = alternative denial = εναλλακτική άρνηση = ή δεν...ή δεν Ο ορισμός όλων των δυνατών συνδέσμων μεταξύ δύο λογικών προτάσεων p και q δίδεται από τον παρακάτω συγκεντρωτικό πίνακα αληθείας:

P

q

Ψ



/

 p

\

 q

 



Λ



q



p



V

A

Ψ

Ψ

Ψ

Α

Ψ

Α

Ψ

Α

Ψ

Α

Ψ

Α

Ψ

Α

Ψ

Α

Ψ

A

Ψ

Α

Ψ

Ψ

Α

Α

Ψ

Ψ

Α

Α

Ψ

Ψ

Α

Α

Ψ

Ψ

Α

A

Α

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

Α

Α

Α

Α

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

Α

Α

Α

A

Α

Α

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

Α

Α

Α

Α

Α

Α

Α

A

2.3.2. Κατηγορική Λογική Η Κατηγορική Λογική αφορά τη μελέτη των συμπερασμών που στηρίζονται στην ανάλυση των προτάσεων σε Κατηγορήματα (Predicates) και Ορίσματα (Arguments) ή Όρους (Terms). Το Κατηγόρημα έχει την μορφή: ΚΑΤΗΓΟΡΗΜΑ (όρισμα 1, όρισμα 2, ...) argument 2, ...) όπου

ή

PREDICATE (argument 1,

όρισμα (argument) = σταθερά ή μεταβλητή

Ακολουθούν μερικά παραδείγματα κωδικοποίησης προτάσεων φυσικής γλώσσας με κατηγορήματα . Κατηγορήματα ενός ορίσματος που προκύπτουν από προτάσεις με το ρήμα "είναι" όταν το αντικείμενό του κωδικοποιηθεί ως κατηγόρημα : O ΓΙΑΝΝΗΣ ΕΙΝΑΙΕΛΛΗΝΑΣ ------> ΕΛΛΗΝΑΣ (ΓΙΑΝΝΗΣ) Η JOAN ΕΙΝΑΙΑΓΓΛΙΔΑ ------> ΑΓΓΛΙΔΑ (JOAN) Κατηγορήματα δύο και τριών ορισμάτων όπου το ρήμα κωδικοποιείται ως κατηγόρημα όπως τα κατηγορήματα ΑΓΑΠΑ και ΔΙΝΕΙ αντιστοίχως: Ο ΓΙΑΝΝΗΣ ΑΓΑΠΑ ΤΗΝ JOAN

------> ΑΓΑΠΑ(ΓΙΑΝΝΗΣ , JOAN)

49

Ο ΓΙΑΝΝΗΣ ΔΙΝΕΙ ΤΟ ΔΙΝΕΙ(ΓΙΑΝΝΗΣ,ΒΙΒΛΙΟ,ΠΕΤΡΟΣ)

ΒΙΒΛΙΟ

ΣΤΟΝ

ΠΕΤΡΟ------>

Μία βασική έννοια της Κατηγορικής Λογικής είναι και οι ποσοδείκτες (quantifiers). Οι κύριοι ποσοδείκτες είναι ο "καθολικός" και ο "υπαρξιακός". Ο Καθολικός ποσοδείκτης συμβολίζεται με το σύμβολο «» (σημαίνει Όλα ή Κάθε) Ο Υπαρξιακός συμβολίζεται με το σύμβολο «» (σημαίνει Μερικά ή Υπάρχει) Δηλαδή αν Κ είναι ένα κατηγόρημα τότε οι ποσοδείκτες αυτοί έχουν τις ακόλουθες έννοιες : Καθoλικός : Κ (x)

 x K (x)

=

ΓΙΑ ΟΛΑ ΤΑ

x

ΙΣΧΥΕΙ

Υπαρξιακός : Κ (x)

 x K (x)

=

ΓΙΑ ΚΑΠΟΙΟ

x

ΙΣΧΥΕΙ

2.4. Τα Αυτόματα

2.4.1. Το Πεπερασμένο Αυτόματο Η λειτουργία ενός πεπερασμένου αυτομάτου μπορεί να προσδιοριστεί με έναν πίνακα μεταβάσεων (ή πίνακα ροής) που έχει μια γραμμή για κάθε σύμβολο εισόδου x και μια στήλη για κάθε κατάσταση q, οι οποίες προσδιορίζουν στην τομή τους τη νέα κατάσταση που θα απομνημονεύσει η μηχανή και το σύμβολο εξόδου που θα παραγάγει, εάν λάβει το σύμβολο x όταν βρίσκεται στην κατάσταση q. Τα σήματα εισόδου θεωρούνται σύμβολα ενός αλφαβήτου Χ. Το σύνολο των λέξεων που είναι ακολουθίες συμβόλων πεπερασμένου μήκους είναι η πολυεπανάληψη Χ* του Χ. Ένα πεπερασμένο αυτόματο είναι μια πεντάδα Α=(Χ,Q,Ψ,τ,σ) που αποτελείται από τρεις χώρους (Χ, Q, και Ψ) και δύο συναρτήσεις (τ και σ). Ο χώρος εισόδου Χ ή αλφάβητο εισόδου αποτελείται από έναν πεπερασμένο αριθμό εξωτερικών εντολών Ο χώρος κατάστασης Q είναι το πεπερασμένο σύνολο δυνατών εσωτερικών καταστάσεων που καθορίζει τις αντιδράσεις του αυτομάτου. Το πεπερασμένο αλφάβητο εξόδου Ψ συμβολίζει τις καταστάσεις που μπορούν να παρατηρηθούν εξωτερικά ή το αποτέλεσμα της εργασίας του αυτομάτου.

50

Η συνάρτηση μετάβασης τ προσδιορίζει για κάθε κατάσταση q του Q την κατάσταση q΄=τ (q, x ) που προκαλείται από το σύμβολο x του Χ. Η συνάρτηση εξόδου σ ορίζει την τιμή ψ=σ(q,x) του ψ που αντιστοιχεί σε κάθε κατάσταση που μπορεί να βρεθεί το αυτόματο.

2.4.2. Παράδειγμα Πεπερασμένου Αυτομάτου Ακολουθεί ένα παράδειγμα πεπερασμένου αυτομάτου που αναπαριστά την χρήση και λειτουργία μιας απλής συσκευής από την καθημερινή ζωή. Η απλή συσκευή που χρησιμοποιείται ως παράδειγμα είναι το καρτοτηλέφωνο και τα σήματα εισόδου αναπαριστούν τους χειρισμούς του χρήστη όπως ανέβασμα και κατέβασμα του ακουστικού, εισαγωγή και εξαγωγή της κάρτας και πληκτρολόγηση του αριθμού. Οι εσωτερικές καταστάσεις του αυτομάτου αναπαριστούν συνδυασμούς θέσεων του ακουστικού και της κάρτας. Για λόγους απλότητας της παρουσίασης το αλφάβητο εξόδου ταυτίζεται εδώ με το σύνολο των εσωτερικών καταστάσεων του αυτομάτου. Η συνάρτηση μετάβασης του αυτομάτου δίδεται σε δύο μορφές πίνακα. Και στις δύο μορφές ο κατακόρυφος άξονας έχει θέσεις που αντιστοιχούν στην παρούσα κατάσταση του αυτομάτου. Το καρτοτηλέφωνο έχει τις καταστάσεις: Κ1 Κ2 Κ3 Κ4 Κ5

= = = = =

Ακουστικό Ακουστικό Ακουστικό Ακουστικό Ακουστικό

Κατεβασμένο και Σηκωμένο και Σηκωμένο και Κατεβασμένο και Σηκωμένο και

Κάρτα Κάρτα Κάρτα Κάρτα Κάρτα

Εκτός (Αρχική) Εκτός Εντός Εντός Εντός και Επικοινωνία

Και τις εισόδους: Ε1 Ε2 Ε3 Ε4 Ε5

= = = = =

Σήκωμα Κατέβασμα Εισαγωγή Εξαγωγή Πληκτρολόγηση

Ακουστικού Ακουστικού Κάρτας Κάρτας Αριθμού Τηλεφώνου

Η συνάρτηση μετάβασης της συσκευής δίδεται παρακάτω σε πίνακες δύο μορφών. Στην πρώτη μορφή οι εγγραφές του πίνακα αντιστοιχούν στα σήματα εισόδου και ο οριζόντιος άξονας Κ1,...,Κ5 αντιστοιχεί στην νέα κατάσταση που ακολουθεί την παρούσα κατάσταση μετά την εμφάνιση ενός σήματος εισόδου.

51

Στην δεύτερη μορφή οι εγγραφές του πίνακα αντιστοιχούν στην νέα κατάσταση που ακολουθεί την παρούσα κατάσταση και ο οριζόντιος άξονας Ε1,...,Ε5 αντιστοιχεί στα σήματα εισόδου. Oι δύο μορφές του πίνακα μεταβάσεων έχουν ως εξής:

ΠΡΩΤΗ ΜΟΡΦΗ Κ1 Κ1 Κ2

Κ3

Ε1 Ε2

Κ3 Κ4

Κ2

Κ4

Κ5

Ε3 Ε3

Ε4 Ε4

Ε2

Ε5

Ε1

Κ5

Ε2

ΔΕΥΤΕΡΗ ΜΟΡΦΗ Ε1 Κ1

Ε2

Κ2 Κ1

Κ3

Κ4

Κ5

Ε4

Ε5

Κ2

Κ5

Κ4

Κ2

Κ4

Ε3

Κ3

Κ3

Κ1 Κ4

52

2.4.3. Η Μηχανή Turing Η μηχανή Turing [A. Turing, 1936, 1950] προκύπτει από την διασύνδεση ενός πεπερασμένου αυτομάτου Α και μιας ταινίας «μνήμης» Β, που μπορεί να είναι άπειρου μήκους, εφοδιασμένης με μια κινητή κεφαλή αναγνώσεως και γραφής που ελέγχεται από το Α. Στην ταινία Β έχει ήδη εγγραφεί μία συμβολοσειρά από μ σύμβολα Σ1, ..., Σμ που μαζί με τον πίνακα μεταβάσεων και την συνάρτηση εξόδου του αυτομάτου Α αποτελούν το πρόγραμμα της μηχανής Turing. Η μηχανή Turing αρχίζει να λειτουργεί με την κινητή κεφαλή να διαβάζει το πρώτο σύμβολο Σ1 της συμβολοσειράς που είναι γραμμένο στην ταινία μνήμης Β και το αυτόματο Α στην αρχική του κατάσταση q . Στη συνέχεια το o

αυτόματο Α μεταπίπτει στη νέα του κατάσταση ανάλογα με την πρόβλεψη του πίνακα μεταβάσεων του αυτομάτου Α και η κεφαλή μπορεί να κινηθεί ή όχι και να διαβάσει, να γράψει ή να σβήσει σύμβολα από την ταινία ανάλογα με την συνάρτηση εξόδου του αυτομάτου Α. Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται μέχρι να τεθεί το αυτόματο Α σε τελική κατάσταση οπότε η μηχανή Turing σταματάει. Εάν μία μηχανή, ξεκινώντας από την κατάσταση q με μια λέξη λ του Χ* στην ταινία, o

σταματάει γράφοντας ένα σύμβολο αποδοχής, η λέξη λ ανήκει σε ένα σύνολο που λέγεται επαναληπτικό (recursive). 2.5. Επεξεργασία Λόγου ή Λογομηχανική

2.5.1. Εισαγωγή Η επικοινωνία του ανθρώπου με τον υπολογιστή σε φυσική γλώσσα είναι από πολλά χρόνια ένας από τους βασικούς κλάδους της Τεχνητής Νοημοσύνης. Οι χρήστες βάσεων δεδομένων, συστημάτων λογισμικού και έμπειρων συστημάτων έχουν ανάγκη από ευέλικτες διεπαφές (interfaces) που στην τελειότερη μορφή τους θα δέχονται και θα παράγουν μηνύματα σε φυσική γλώσσα χωρίς περιορισμούς. Ιστορικά ο κλάδος της Τεχνητής Νοημοσύνης που περιλαμβάνει τέτοιου είδους θέματα αποκαλείται Επεξεργασία Φυσικής Γλώσσας (Natural Language Processing) [J. Allen, 1995], όμως στο βιβλίο αυτό αντί της επί λέξει μετάφρασης του αγγλικού όρου θα χρησιμοποιηθεί ο ελληνικός νεολογισμός "Λογομηχανική". Η Λογομηχανική δεν αφορά μόνο στην θεωρητική μελέτη της επικοινωνίας με φυσική γλώσσα όπως η Γλωσσολογία αλλά στοχεύει στη μελέτη μηχανισμών που υλοποιούνται με προγράμματα υπολογιστή για την υπολογιστική επεξεργασία ή για την προσομοίωση νοητικών μηχανισμών επικοινωνίας με φυσική γλώσσα.

53

Η Γλωσσολογία παραδοσιακά αφορά στη δημιουργία τυπικών και γενικών προτύπων της φυσικής γλώσσας. Επομένως οι γλωσσολόγοι ενδιαφέρονται για τυπικά πρότυπα (formal models) που τους επιτρέπουν να συλλάβουν όσο γίνεται περισσότερες από τις κανονικότητες της γλώσσας και να κάνουν τις ευρύτερα δυνατές γλωσσολογικές γενικεύσεις. Τα πρότυπα αυτά ορίζουν μόνο τη γλώσσα χωρίς να προδιαγράφουν υπολογιστικούς ή νοητικούς μηχανισμούς επεξεργασίας της. Ένα παράδειγμα είναι η Μετασχηματιστική Γραμματική [N. Chomsky, 1959, 1965], ίσως, το πιο γνωστό γλωσσολογικό πρότυπο το οποίο όμως απεδείχθη ακατάλληλο ως βάση για την πρακτική συντακτική αναγνώριση γλώσσας με υπολογιστή. Η βασική αιτία είναι ότι αναγνώριση βασισμένη στο πρότυπο αυτό έχει ως προαπαιτούμενο την επίλυση του πολύ δύσκολου προβλήματος της ανεύρεσης του συγκεκριμένου μετασχηματισμού βάσει του οποίου έχει παραχθεί η πρόταση που αναλύεται [W.A. Woods, 1970].

2.5.2. Οι Βάσεις της Λογομηχανικής Οι γνώσεις που χρησιμοποιούνται στη Λογομηχανική διακρίνονται σε:     

Λεκτικές Συντακτικές Σημασιολογικές Πραγματολογικές Εξωγλωσσικές Οι βασικοί κλάδοι εφαρμογής της Λογομηχανικής είναι:

   

Επεξεργασία Ερωτήσεων Επεξεργασία Αφηγηματικών Κειμένων Επεξεργασία Επιστημονικών και Τεχνικών Κειμένων Αυτόματη Μετάφραση Η επεξεργασία του λόγου που διακονεί η Λογομηχανική απαιτεί την εκτέλεση ποικίλων λειτουργιών είτε από τον άνθρωπο είτε από τον υπολογιστή. Οι βασικές λειτουργίες που περιλαμβάνει η επεξεργασία του λόγου είναι οι εξής: Η Λεκτική Επεξεργασία είναι ο προσδιορισμός των λεκτικών στοιχείων που αποτελούν μία φράση και των φθόγγων ή γραμμάτων που αποτελούν μία λέξη. Μπορεί να πραγματοποιηθεί με ένα πεπερασμένο αυτόματο. Η Συντακτική Επεξεργασία είναι η διαδικασία που καταλήγει στη δομική περιγραφή των προτάσεων.

54

Η Σημασιολογική Επεξεργασία εξετάζει τη σχέση μεταξύ των δομών της γλώσσας και των αντίστοιχων εννοιών. Στις φυσικές γλώσσες εμφανίζονται συχνά σημασιακές αμφισημίες δηλαδή μία δομή να αντιστοιχεί σε περισσότερες από μία έννοιες. Η Πραγματολογική Επεξεργασία εξετάζει τη σχέση ανάμεσα σε ένα σύμβολο και το χρήστη του και το περιβάλλον ή μικρόκοσμο που αφορά το σύμβολο. Ένα βασικό πρόβλημα της Λογομηχανικής είναι η υπολογιστική επίλυση των πάσης φύσεως αμφισημιών. Οι κύριες μορφές αμφισημίας που έχουν μελετηθεί είναι:     

Συντακτική ή Δομική Αμφισημία Λεκτική Αμφισημία Πτωτική Αμφισημία Αναφορική Αμφισημία Αμφισημία της Κυριολεξίας Η συντακτική αμφισημία αφορά την επιλογή της ορθής συντακτικής δομής σε περιπτώσεις που μια ομάδα λέξεων μπορεί να δομηθεί συντακτικά με περισσότερους από έναν τρόπους. Η λεκτική αμφισημία εμφανίζεται όταν χρησιμοποιούνται λέξεις με περισσότερες από μια έννοιες ή σημασίες. Η πτωτική αμφισημία εμφανίζεται όταν υπάρχουν περισσότερες από μια δυνατές σχέσεις μεταξύ μιας πρωτεύουσας και μίας δευτερεύουσας έννοιας όπως μεταξύ ενός ρήματος και των ορισμάτων του. Η αναφορική αμφισημία συστατικά μιας πρότασης.

εμφανίζεται

όταν

υπάρχουν

ελλείποντα

Η αμφισημία της κυριολεξίας εμφανίζεται όταν μια πρόταση μπορεί να ερμηνευτεί είτε κυριολεκτικά είτε όχι. Παραδείγματα έλλειψης κυριολεξίας είναι η μεταφορά και η μετωνυμία.

2.5.3. Μέθοδοι και Τεχνικές της Λογομηχανικής Μερικές βασικές κατηγορίες μεθόδων και τεχνικών της Λογομηχανικής για την ανάλυση φυσικής γλώσσας είναι: Μερισμός με δίκτυα μετάβασης (parsing with transition networks). Χαρακτηριστική εφαρμογή αυτής της μεθόδου είναι μεριστής με γραμματική ΑΤΝ [W.A. Woods, 1970]. 

55

Ταίριασμα μορφών (pattern matching) π.χ. το σύστημα ELIZA [J. Weizenbaum, 1965]. 

 Συγκεκριμενοποίηση πλαισίων πτώσεων (case frame instantiation) π.χ. ELI [C. Riesbeck, 1975].

Σημασιακές γραμματικές (semantic grammars) π.χ. SOPHIE [R.R. Burton, 1976]. 

Στα παραδείγματα μεθόδων που δίδονται στις παραπάνω κατηγορίες αναφέρονται και τα ονόματα συστημάτων ανάλυσης φυσικής γλώσσας στα οποία εφαρμόστηκε μέθοδος ή τεχνική που ανήκει στην κάθε κατηγορία.

56

3. ΓΝΩΣΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ 3.1. Εισαγωγή Η Γνωσιομηχανική είναι ο κλάδος της Τεχνητής Νοημοσύνης που αφορά την συγκέντρωση, την παράσταση, την επεξεργασία και την παραγωγή γνώσεων. Οι μελέτες αυτές έχουν τελικό σκοπό την σχεδίαση και υλοποίηση υπολογιστικών συστημάτων για τον χειρισμό γνώσεων με τρόπο ανάλογο με αυτόν του νου. Πολλές φορές η αναλογία αυτή είναι μόνον μερική έτσι ώστε να περιορίζεται μόνον σε πολύ γενικά χαρακτηριστικά. Σύμφωνα με τον D. Michie [1986] η ιστορία της Επεξεργασίας Γνώσεων αρχίζει με τις απόψεις που εκφράζει ο Σωκράτης στον Φαίδρο του Πλάτωνα. Στη συνέχεια, ο ίδιος αναφέρεται στη μελέτη του Αριστοτέλη για τη Γνώση και τον Συλλογισμό ή Συμπερασμό στα "Αναλυτικά Ύστερα", τα οποία αρχίζουν με την προκλητική πρόταση: "Πάσα διδασκαλία και πάσα μάθησις διανοητική εκ προϋπαρχούσης γίνεται γνώσεως." και λίγο πιο κάτω στο ίδιο κείμενο του Αριστοτέλη αναφέρεται : "Ομοίως δε και περί τους λόγους οι τε διά συλλογισμών και οι δι' επαγωγής." Ο D. Michie [1986] υποστηρίζει στη συνέχεια ότι αν οι ερευνητές της Τεχνητής Νοημοσύνης στην αρχή της δεκαετίας του 1960 είχαν προσέξει, κατανοήσει και υιοθετήσει αυτές τις θέσεις του Αριστοτέλη, τότε η ανολοκλήρωτη έρευνα της δεκαετίας εκείνης για την εδραίωση της Τεχνητής Νοημοσύνης σε μηχανισμούς στερούμενους γνώσεων μπορεί να είχε εγκαταλειφθεί ενωρίτερα. Όχι ότι δεν είναι αναγκαίοι τέτοιοι μηχανισμοί γενικής χρήσης αλλά δεν επαρκούν. Παράγωγα των γενικών μηχανισμών συμπερασμού βρίσκονται σήμερα στην εσωτερική λειτουργία της Prolog και άλλων παρομοίων γλωσσών προγραμματισμού της δεκαετίας του 1980. Αυτό που αμφισβητείται είναι η Πλατωνική φαντασίωση, ότι αυτές οι καθαρές μορφές περιέχουν όλα αυτά που απαιτούνται για την επεξεργασία γνώσης δια του συμπερασμού. Ο Αριστοτέλης δικαιώθηκε στο ότι υπάρχει η πρόσθετη απαίτηση να αποκτήσει προηγουμένως μια νοήμονα οντότητα την απαιτούμενη σχετική γνώση. Ο Αριστοτέλης κατηγοριοποιεί την προαπαιτούμενη αυτή γνώση ως εξής: Σε γεγονότα που αφορούν αντικείμενα και σε

57

γεγονότα που αφορούν σύνολα αντικειμένων. Ένα παράδειγμα για την πρώτη κατηγορία που δίνει ο Αριστοτέλης είναι: ". . . τόδε το εν τω ημικυκλίω τρίγωνόν εστιν" Ένα παράδειγμα για τη δεύτερη κατηγορία γνώσης είναι: ". . . παν τρίγωνον έχει δυσίν ίσας . . ." ( Το άθροισμα των γωνιών κάθε τριγώνου ισούται με το άθροισμα δύο ορθών γωνιών) Στη συνέχεια ο Αριστοτέλης θέτει το πρόβλημα κατά πόσον είναι δυνατόν να υποστηριχθεί ότι ένας σπουδαστής που γνωρίζει το δεύτερο γεγονός, το οποίο αφορά γενικώς τα τρίγωνα, γνωρίζει ήδη την αλήθεια αυτού του γεγονότος σε σχέση με κάθε συγκεκριμένο τρίγωνο περιλαμβανομένου και ενός που του παρουσιάζεται ξαφνικά χωρίς να το έχει δεί ποτέ προηγουμένως. O Αριστοτέλης συνέλαβε ότι πριν ολοκληρωθεί η κατάκτηση γνώσης πρέπει πρώτα να εκτελεστεί κάποια νοητική επεξεργασία αναγνώρισης. Ο σπουδαστής πρέπει πρώτα, όπως θα λέγαμε σήμερα, "να τρέξει ένα πρόγραμμα" νοητικής αναγνώρισης έτσι ώστε να αντιληφθεί ότι αυτό το αντικείμενο είναι τρίγωνο και στη συνέχεια να εφαρμόσει τον παραπάνω γενικό κανόνα για τα τρίγωνα έτσι ώστε να συμπεράνει ότι αυτό το συγκεκριμένο τρίγωνο έχει άθροισμα γωνιών ίσο με το άθροισμα των δύο ορθών γωνιών. Διακρίνουμε και εδώ πρώιμες ιδέες Γνωσιακής Επιστήμης. Η Επεξεργασία Γνώσεων ή "Γνωσιομηχανική" αποτελεί θεμελιακό κλάδο της Τεχνητής Νοημοσύνης. Οποιοδήποτε σύστημα προτείνεται ως σύστημα που έχει τεχνητή νοημοσύνη πρέπει πρωτίστως να εξεταστεί από την πλευρά του μηχανισμού επεξεργασίας γνώσης που υποστηρίζει την λειτουργία του. Η γνώση σε ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να αποθηκεύεται είτε ρητά σε μια "βάση γνώσης" χρησιμοποιώντας μία μέθοδο "παράστασης γνώσης" (knowledge representation) είτε άρρητα χρησιμοποιώντας την ίδια του τη δομή όπως συμβαίνει με τα νευρωνικά δίκτυα. Η ρητή παράσταση γνώσης πλεονεκτεί έναντι της άρρητης παράστασης επειδή στην πρώτη περίπτωση η επικοινωνία του εμπειρογνώμονα με το υπολογιστικό σύστημα για την εισαγωγή και τον έλεγχο της γνώσης είναι ευκολότερη. Οι τυπικές (formal) μέθοδοι ρητής παράστασης γνώσης στηρίζονται ως επί το πλείστον στην κατηγορική λογική και σε διάφορες εξειδικευμένες παραλλαγές της.

58

Σε επόμενα τμήματα θα αναλυθούν διάφορες τυπικές μέθοδοι παράστασης γνώσης όπως η Λογική, τα Σημασιακά Δίκτυα, τα Πλαίσια και τα Αντικείμενα και θα εξηγηθεί πως μπορούν να υλοποιηθούν με τη λογική γλώσσα προγραμματισμού Prolog. Στον τομέα της εφαρμογής της επεξεργασίας γνώσης θα γίνει η παρουσίαση ορισμένων πρακτικών υπολογιστικών συστημάτων βασισμένων σε γνώση των ονομαζομένων "εμπείρων συστημάτων" (expert systems) από τον τομέα εφαρμογής στην Ιατρική. Στον τομέα της επεξεργασίας φυσικής γλώσσας θα γίνει η παρουσίαση συστημάτων επεξεργασίας ερωτήσεων και κειμένων βασισμένων στη χρήση προϋπάρχουσας γνώσης. Επίσης θα αναπτυχθούν παρακάτω τρόποι αυτόματης συγκέντρωσης γνώσης ή «τεχνητής μάθησης» ή «μηχανικής μάθησης» (machine learning). Η αυτόματη συγκέντρωση και παράσταση γνώσης με υπολογιστή αποσκοπεί στην επίλυση του σοβαρού προβλήματος δημιουργίας βάσεων γνώσεων που αποτελεί βασικό εμπόδιο στην εξάπλωση των εφαρμογών της ΤΝ. Τέλος θα δοθούν ορισμένα βασικά στοιχεία για τον τομέα της μηχανικής ανακάλυψης ή αυτόματης δημιουργίας νέων επιστημονικών γνώσεων.

3.2. Παράσταση Γνώσεων

3.2.1. Εισαγωγή Μια μέθοδος Παράστασης Γνώσεων ορίζει ένα σχήμα αποτύπωσης των γνώσεων σε μια Βάση Γνώσεων έτσι ώστε να είναι δυνατή η επεξεργασία τους από μηχανισμούς συμπερασμού (inference engines). Οι γνώσεις που μπορούν να αποτυπωθούν σε μια Βάση Γνώσεων περιλαμβάνουν: γεγονότα (facts), τα οποία εκφράζουν κάτι που ισχύει ή που έχει συμβεί. κανόνες (rules), οι οποίοι καθορίζουν τις προϋποθέσεις βάσει των οποίων ισχύουν γεγονότα. πρότυπα (models), δηλαδή πρότυπα οργάνωσης και αρχών λειτουργίας που ισχύουν στον τομέα εφαρμογής. Σε αντίθεση με μια Βάση Δεδομένων, όπου τα γεγονότα και οι κανόνες χρησιμοποιούνται σχεδόν αποκλειστικά για ανάκτηση πληροφοριών, μια

59

Βάση Γνώσεων περιέχει γεγονότα που μπορούν να έχουν πολλαπλή χρήση. Από μια ομάδα γεγονότων και κανόνων μπορούν να εξαχθούν νέα γεγονότα (deduction) ή από τα γεγονότα να παραχθούν με επαγωγή (induction) νέοι κανόνες. Η Βάση Γνώσεων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απάντηση ερωτήσεων, για τον έλεγχο της καλής λειτουργίας ενός συστήματος και για την εκπαίδευση με υπολογιστή.

3.2.2. Παράσταση με Λογική Η Λογική και οι παραλλαγές της είναι η βασική μέθοδος παράστασης γνώσεων. Τα γεγονότα αναπαριστώνται με τη μορφή Α (A1, A2, . . . , Aν), όπου Α είναι ένα κατηγόρημα και τα ορίσματα Α1, Α2, . . . , Αν είναι τα ονόματα των αντικειμένων που εμπλέκονται στο γεγονός. Οι κανόνες αναπαριστώνται με λογικές συνεπαγωγές της μορφής : Α(Α1, . . . ,Αν) και . . . Β(Β1, . . . ,Βν)  Γ(Γ1, . . . ,Γν) Χρησιμοποιώντας τους κανόνες και τα γεγονότα και ακολουθώντας συγκεκριμένους μηχανισμούς συλλογισμού ή συμπερασμού εξάγουμε συμπεράσματα, δηλαδή συνάγουμε νέα γεγονότα.

3.2.3. Παράσταση με Συστήματα Παραγωγής Η παράσταση γνώσεων με Συστήματα Παραγωγής είναι μέθοδος που ταιριάζει με την ανθρώπινη λογική και με τη μορφή γνώσης που απαιτείται σε ορισμένους τομείς εφαρμογών, όπως είναι η διάγνωση και η παροχή συμβουλών. Δίνονται παρακάτω ενδεικτικά παραδείγματα Κανόνων Παραγωγής της μορφής που χρησιμοποιούνται στα Συστήματα Παραγωγής. ΑΝ ισχύει "Χ είναι Υπάλληλος" ΤΟΤΕ ισχύει "Χ είναι Άτομο" ΑΝ ισχύει "Χ είναι Υπάλληλος" και "Χ εργάζεται στο Υ" ΤΟΤΕ ισχύει "Χ αμείβεται από Υ" ΑΝ ισχύει "Χ είναι κτήριο" και "Υ είναι ιδιοκτήτης του Χ" ΤΟΤΕ ισχύει "Υ φορολογείται για το Χ" Ένα Σύστημα Παραγωγής αποτελείται από τρία τμήματα :  

Ένα σύνολο Κανόνων Παραγωγής Μια Βάση Δεδομένων που περιέχει τα γεγονότα

60

Ένα πρόγραμμα συμπερασμού 

ελέγχου

που

αποτελεί

τον

μηχανισμό

Ο μηχανισμός συμπερασμού εξετάζει αν τα περιεχόμενα της Βάσης Δεδομένων ικανοποιούν κάποιον κανόνα. Αν ναι, τότε τοποθετεί τα νέα δεδομένα που ορίζει ο κανόνας στη Βάση Δεδομένων και συνεχίζει έτσι μέχρι να εμφανιστεί κάποιος κανόνας που ορίζει ότι πρέπει να τερματιστεί η διαδικασία.

3.2.4. Παράσταση με Σημασιακά Δίκτυα Ένα Σημασιακό Δίκτυο (Semantic Network) αποτελείται από κόμβους και βέλη ή ακμές που φέρουν επιγραφές. Οι κόμβοι παριστάνουν οντότητες η γενικότερα έννοιες. Οι ακμές είναι προσανατολισμένες και παριστάνουν σχέσεις μεταξύ δύο εννοιών που δηλώνονται ως επιγραφές των αντίστοιχων ακμών. Ζεύγη σχετιζόμενων εννοιών παριστάνουν απλά γεγονότα όπως αυτά που στην Κατηγορική Λογική παριστάνονται με συγκεκριμενοποιημένα κατηγορήματα δύο ορισμάτων. Κάθε κόμβος μπορεί να συνδεθεί με οποιοδήποτε αριθμό άλλων κόμβων σχηματίζοντας δίκτυο. Ένα απλό σημασιακό δίκτυο παριστάνεται στο παρακάτω σχήμα:

Ε.Κ.Π.Α.

ΓΙΑΝΝΗΣ εργάζεται_στο είναι

ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

Το δίκτυο έχει τους κόμβους: ΓΙΑΝΝΗΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ και Ε.Κ.Π.Α. και τα βέλη ή τις ακμές που φέρουν τις επιγραφές: "είναι" και "εργάζεται_στο". Το δίκτυο αυτό αντιστοιχεί στις λογικές προτάσεις : εργάζεται_στο(ΓΙΑΝΝΗΣ, ΕΚΠΑ) και είναι(ΓΙΑΝΝΗΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ)

61

Η σχέση "είναι" παρέχει την δυνατότητα της "κληρονομικότητας". Με την κληρονομικότητα μεταφέρονται ιδιότητες από ανώτερους σε κατώτερους κόμβους μιας ιεραρχίας εννοιών που έχει δημιουργηθεί με την αλληλουχία ακμών με την επιγραφή "είναι". Η ιεραρχία εννοιών ονομάζεται και "Οντολογία".

3.2.5. Παράσταση με Πλαίσια Κάθε πλαίσιο έχει ένα όνομα που καθορίζει την οντότητα που περιγράφει και ένα σύνολο σχισμών που ορίζουν τα στοιχεία της οντότητας. Μια από τις σχισμές καθορίζει το αμέσως ανώτερο πλαίσιο της ιεραρχίας και αντιστοιχεί με το βέλος "είναι" των σημασιακών δικτύων. Τα φύλλα του δέντρου της ιεραρχίας είναι οι συγκεκριμενοποιήσεις που παριστάνουν μοναδικές οντότητες ενώ τα άλλα πλαίσια παριστάνουν ομάδες. Οι σχισμές ενός πλαισίου μπορεί να γεμίσουν και με ονόματα άλλων πλαισίων που καθορίζουν σύνθετες ιδιότητες ενός πλαισίου. Βασικός μηχανισμός λειτουργίας των πλαισίων είναι η κληρονομικότητα τιμών των σχισμών από άλλα πλαίσια, που ανήκουν στην ίδια ιεραρχία ή οντολογία. Οι σχισμές των πλαισίων μπορούν να γεμίσουν και με "κατά συνθήκην" ή "συνήθεις" ή "τυπικές" τιμές. Αυτό σημαίνει ότι δεν είναι απαραίτητο να περιγραφεί μια οντότητα με κάθε λεπτομέρεια και ορισμένες σχισμές να μην πάρουν τιμές από το χρήστη. Οι σχισμές αυτές μπορεί να πάρουν τυπικές τιμές που έχει ορίσει εκ των προτέρων ο σχεδιαστής του συστήματος επεξεργασίας γνώσεων με παράσταση πλαισίων. Η σχισμή ενός πλαισίου μπορεί τέλος να συνδέεται και με βοηθητικές ιδιότητες που υποστηρίζουν τον ορισμό και τον έλεγχο των τιμών της κύριας ιδιότητας της σχισμής αυτής. Παραδείγματα βοηθητικών ιδιοτήτων είναι τα άνω και κάτω όρια των τιμών αριθμητικών ιδιοτήτων και ο κατάλογος των δυνατών τιμών που παίρνουν μη-αριθμητικές ιδιότητες.

3.2.6. Παράσταση με Αντικείμενα Η παράσταση γνώσης με αντικείμενα ή αντικειμενοστρεφής παράσταση γνώσης στηρίζεται στην έννοια του αντικειμένου. Ένα αντικείμενο παριστάνεται με ένα πλαίσιο ειδικής μορφής με σχισμές για ιδιότητες που οι τιμές τους προσδιορίζονται με "μεθόδους". Οι τιμές των ιδιοτήτων ενός αντικειμένου κληρονομούνται από τους απογόνους του στην ιεραρχία που ανήκει όπως και στα πλαίσια. Οι τιμές των ιδιοτήτων ενός αντικειμένου που προσδιορίζονται από τις μεθόδους του κληρονομούνται με τον ίδιο τρόπο. Υπάρχουν ειδικές

62

αντικειμενοστρεφείς γλώσσες. Παραδείγματα τέτοιων γλωσσών είναι η Smalltalk και η C++ .

3.2.7. Νεώτερες Μέθοδοι Παράστασης Γνώσεων Μια εξέλιξη των Συστημάτων Παραγωγής είναι η τεχνική των Ιεραρχικά Δομημένων Συστημάτων Παραγωγής. Η βασική ιδέα είναι η ταξινόμηση των κανόνων σε επίπεδα. Μια από τις νεώτερες μεθόδους είναι και αυτή που χρησιμοποιεί Γραμματικές Ιδιοτήτων για την Παράσταση Γνώσεων [J. Kontos, 1982b, 1986].

3.2.8. Παράσταση με Prolog 3.2.8.1. Γενικά για τη Γλώσσα Prolog Η γλώσσα Prolog, μετά την επινόησή της στις αρχές της δεκαετίας του 1970, έγινε γρήγορα η κυριότερη γλώσσα Τεχνητής Νοημοσύνης στα ευρωπαϊκά εργαστήρια και πανεπιστήμια. Κατά τα τέλη της δεκαετίας του 1970 άρχισαν να εμφανίζονται οι πρώτες εκδόσεις της Prolog για μικροϋπολογιστές. Η Prolog είναι σχεδιασμένη για να χειρίζεται λογικά προβλήματα, δηλαδή προβλήματα για τα οποία πρέπει να ληφθούν αποφάσεις με συστηματικό τρόπο. Η Prolog είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για επίλυση πολλών προβλημάτων της Τεχνητής Νοημοσύνης. Οι δύο σημαντικότερες ομάδες προβλημάτων αφορούν τα Έμπειρα Συστήματα και την Επεξεργασία Φυσικής Γλώσσας ή Λογομηχανικής. Η παραδοσιακή Prolog είναι γλώσσα λιτή, προσκολλημένη στις δομές των λογικών κανόνων και των βάσεων δεδομένων. Πολλές εκδόσεις της Prolog δεν έχουν τη δυνατότητα να χειριστούν προβλήματα με πολύπλοκες αριθμητικές πράξεις ούτε προβλήματα επεξεργασίας κειμένου. H Turbo Prolog όχι μόνον έχει τις δυνατότητες αυτές, αλλά έχει εξελιχθεί ακόμη περισότερο σε σχέση με την παραδοσιακή Prolog, καθόσον έχουν προστεθεί εντολές εισόδου και εξόδου, γραφικά, ακόμη και δυνατότητες παραγωγής γραφικών και ήχου. [Rich, K. M. & Robinson, P. R., 1989]. 3.1.8.1.1. Οι Προτάσεις Τα γεγονότα που αφορούν τα αντικείμενα και τις σχέσεις μεταξύ τους καταγράφονται ως κανόνες του προγράμματος. Οι κανόνες αποτελούνται από το αριστερό μέλος που είναι ένα προς απόδειξη γεγονός και από το δεξιό μέλος που είναι ένας συνδυασμός γεγονότων που πρέπει να ισχύουν για να ισχύσει και το αριστερό μέλος.

63

3.1.8.1.2. Τα Κατηγορήματα Τα Κατηγορήματα συμβολίζουν σχέσεις μεταξύ των ορισμάτων τους. Ο όρος "κατηγόρημα" είναι δανεισμένος από την κατηγορική λογική. Όταν το πρόγραμμα πρόκειται να χρησιμοποιήσει ένα ορισμένο κατηγόρημα στις Προτάσεις πρέπει να έχει προηγουμένως "δηλωθεί" στο τμήμα Κατηγορημάτων. Το σχήμα αυτό επιτρέπει στο μεταγλωττιστή να παρακολουθεί τα κατηγορήματα και το είδος των πληροφοριών που πρόκειται να συνδυαστούν, ενώ διευκολύνει επίσης στη γραφή πιο οργανωμένων προγραμμάτων. 3.1.8.1.3. Οι Στόχοι Είναι το τμήμα που επιτρέπει στην Prolog να γνωρίζει τι θέλει κάποιος να μάθει ή τι πρόβλημα πρέπει να λύσει ο υπολογιστής με τις πληροφορίες που του δίνουμε μέσω του προγράμματος μας. 3.1.8.1.4. Οι Μεταβλητές Οι Προτάσεις χρησιμοποιούν Κατηγορήματα των οποίων τα Ορίσματα μπορεί να είναι "Σταθερές" ή "Μεταβλητές". Η Prolog παίρνει το στόχο με τις μεταβλητές που περιέχει και τον αντιπαραβάλλει με τις προτάσεις. Πρώτα, ελέγχει αν το κατηγόρημα είναι το ίδιο με εκείνο της πρώτης πρότασης και αν ο στόχος και το κατηγόρημα έχουν το ίδιο πλήθος ορισμάτων. Αν δεν ισχύει ένα από τα παραπάνω αφήνει την πρώτη πρόταση και προχωρεί στη σύγκριση του στόχου με τη δεύτερη πρόταση. Αν ισχύουν και τα δύο τότε ελέγχει αν τα ορίσματα είναι ίδια. Στην περίπτωση που ένα όρισμα του στόχου είναι μια μεταβλητή, μπορεί να ταυτίζεται με οτιδήποτε. Έτσι, ο μεταγλωττιστής δίνει προσωρινά σε μια μεταβλητή του στόχου την τιμή του αντίστοιχου ορίσματος της πρότασης. Αυτό ονομάζεται δέσμευση (binding) μίας μεταβλητής με μια τιμή. 3.2.8.2. Παράσταση Σημασιακών Δικτύων με Prolog Η υλοποίηση μιας μηχανής συμπερασμού για τα σημασιακά δίκτυα είναι σχετικά εύκολη με την γλώσσα Prolog. Επίσης εύκολη είναι και η παράσταση του περιεχόμενου ενός σημασιακού δικτύου με γεγονότα της Prolog. Με μια υλοποίηση σε Prolog μπορούμε να υποβάλλουμε ερωτήσεις σε ένα υπολογιστικό σύστημα και να πάρουμε αυτομάτως απαντήσεις που προκύπτουν από το αντίστοιχο σημασιακό δίκτυο με βάση τις γνώσεις που παριστάνει. Σε ένα παράδειγμα με πουλιά η γνώση που θέλουμε να παρασταθεί με ένα σημασιακό δίκτυο είναι: Τα καναρίνια και οι κόρακες είναι πουλιά.

64

Ο Συλβέστερ και ο Τουίτη είναι καναρίνια. Ο Γιάννης και ο Πέτρος είναι κόρακες. Τα καναρίνια έχουν χρώμα κίτρινο. Οι κόρακες έχουν χρώμα μαύρο. Τα πουλιά πετούν. Τυπικές ερωτήσεις και απαντήσεις είναι: Ερώτηση Απάντηση ----------------------------------------------------------------Πετάει ο Γιάννης; Τι χρώμα έχει ο Γιάννης; Τι χρώμα έχει ο Τουίτη;

Ναι μαύρο κίτρινο

Συμβολίζοντας την σχέση "είναι" με το κατηγόρημα περιεχόμενο γνώσεων του δικτύου γράφεται σε Prolog:

"is-a"

το

is_a(kanarini,pouli). is_a(korakas,pouli). is_a(sylvester,kanarini). is_a(tweety,kanarini). is_a(john,korakas). is_a(peter,korakas). chroma(kanarini,kitrino). chroma(korakas,mavro). petaei(pouli). H κληρονομικότητα των ιδιοτήτων μπορεί να εξασφαλιστεί με τους κανόνες: chroma(X,Y) :- is_a(X,Z),chroma(Z,Y). petaei(X) :- is_a(X,Y),petaei(Y). Τότε τα ερωτήματα απαντώνται ως εξής: Ερώτηση Απάντηση ----------------------------------------------------------------petaei(john). chroma(john,X). chroma(sylvester,X).

yes X=mavro X=kitrino

Αν έχουμε πολλές ιδιότητες που κληρονομούνται μπορούμε να αλλάξουμε την μέθοδο παράστασης των ιδιοτήτων έτσι ώστε να

65

απαιτείται ένας μόνο κανόνας για κάθε τύπο ιδιότητας. Π.χ. για ιδιότητες του τύπου "πετάει", "περπατάει" κλπ. μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον κανόνα: is(X,Z):-inherited(Z),is_a(X,Y),is(Y,Z). και τα γεγονότα: inherited(petaei). inherited(perpataei). is(pouli,petaei). is(pouli,perpataei). έτσι ώστε να κληρονομούνται και οι δύο ιδιότητες με ένα μόνο κανόνα. 3.2.8.3. Παράσταση Πλαισίων με Prolog Το παράδειγμα που ακολουθεί είναι η υλοποίηση ενός απλού συστήματος πλαισίων για πουλιά. Το σύστημα αποτελείται από πλαίσια που ανήκουν σε μια ιεραρχία τριών επιπέδων. Τα επίπεδα της ιεραρχίας είναι ζώον, πουλί και είδος. Τα είδη είναι καναρίνια και κόρακες. Επίσης υπάρχουν και συγκεκριμένες οντότητες πουλιά που ανήκουν σε ένα από τα δύο είδη. Οι κληρονομούμενες ιδιότητες είναι το χρώμα και το πέταγμα των πουλιών. Υπάρχουν δύο οντότητες-πουλιά με το ίδιο όνομα που παριστάνονται με διαφορετικές συγκεκριμενοποιήσεις. Στο παρακάτω πρόγραμμα η γνώση της ιεραρχίας υλοποιείται με το κατηγόρημα "is_a" και τα πλαίσια με το κατηγόρημα "frame", που τα ορίσματά του αντιστοιχούν στις σχισμές των πλαισίων όπως οι κατηγορίες και οι ιδιότητες των πουλιών. clauses is_a(kanarini,pouli). is_a(korakas,pouli). is_a(tweety,kanarini). is_a(sylvester,kanarini). is_a(john,korakas). is_a(peter,korakas). frame(On,F,C,P):-is_a(On,F), frame(F,G,C,P). frame(pouli,on,u,petaei). frame(kanarini,pouli,kitrino,_). frame(korakas,pouli,mavro,_).

66

Το πρόγραμμα αυτό δίνει τις παρακάτω απαντήσεις στις αντίστοιχες ερωτήσεις : ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ frame(john,_,X,_) frame(john,_,_,X) frame(john,F,_,_)

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ X=mavro X=petaei F=korakas

67

3.3. Έμπειρα Συστήματα

3.3.1. Εισαγωγή Τα έμπειρα ή συμβουλευτικά συστήματα είναι συστήματα προγραμμάτων υπολογιστών που μπορούν να παρέχουν συμβουλές για την επίλυση προβλημάτων που μόνο ειδικοί μπορούσαν να δώσουν. Η λειτουργία των συστημάτων αυτών στηρίζεται σε μια βάση γνώσεων, σε προγράμματα αξιοποίησής της και σε προγράμματα επικοινωνίας με το περιβάλλον και το χρήστη.

3.3.2. Έμπειρα Συστήματα Ιατρικής 3.3.2.1. Εισαγωγή Δίνουμε μια πολύ σύντομη περιγραφή μερικών έμπειρων ιατρικών συμβουλευτικών συστημάτων. Τα έμπειρα ιατρικά συστήματα αποτελούν τυπικά δείγματα εφαρμογών της ΤΝ. Τα συστήματα έχουν ομαδοποιηθεί κατά ιατρικές ειδικότητες. Τα ονόματα συστημάτων χωρίς εισαγωγικά είναι εκείνα που έχουν δοθεί από την ερευνητική ομάδα που έχει αναπτύξει το σύστημα. Τα ονόματα συστημάτων σε εισαγωγικά έχουν δοθεί αυθαίρετα για ευκολία αναφοράς και μόνο. 3.3.2.2. Αναισθησιολογία ATTENDING Το σύστημα ATTENDING αποσκοπεί στην ανάλυση ιατρικών σχεδίων αναισθησίας. Το σύστημα έχει δύο "τρόπους" (modes) χρήσης: τον συμβουλευτικό και τον εκπαιδευτικό. Στον συμβουλευτικό τρόπο ο αναισθησιολόγος περιγράφει τα προβλήματα του ασθενή και προτείνει ένα αναισθησιολογικό σχέδιο που το σύστημα πρέπει να σχολιάσει. Στον εκπαιδευτικό τρόπο το σύστημα περιγράφει έναν υποθετικό ασθενή στον εκπαιδευόμενο που πρέπει να προτείνει ένα σχέδιο αναισθησίας και που το οποίο το σύστημα το σχολιάζει στη συνέχεια. 3.3.2.3. Δερματολογία EXPERT-D Το σύστημα "EXPERT-D" αποσκοπεί στη διαφορική διάγνωση δερματολογικών νοσημάτων. Η ανάπτυξη του συστήματος έγινε με βάση το γενικό πλαίσιο παράστασης γνώσεων EXPERT. Η ομάδα ανάπτυξης ισχυρίζεται ότι το σύστημα έχει επιδείξει ακρίβεια μέχρι 84%. 3.3.2.4. Καρδιολογία

68

CAA Το σύστημα CAA αποσκοπεί στη διάγνωση αρυθμιών με βάση το ηλεκτροκαρδιογράφημα. Το σύστημα αποτελείται από μια πολυεπίπεδη βάση γνώσεων καρδιολογικής ηλεκτροφυσιολογίας και μορφολογίας του ΗΚΓ και μια δομή ελέγχου για την αναγνώριση σημάτων ΗΚΓ που χρησιμοποιεί αιτιακή γνώση, δεσμούς ομοιότητας και ιεραρχικές δομές. Η αιτιακή χρονική σχέση μεταξύ των εσωτερικών γεγονότων και των παρατηρουμένων ΗΚΓ σημάτων περιγράφεται με σημασιακά δίκτυα. 3.3.2.5. Νευρολογία SYSTEM D (Dizziness) Το σύστημα SYSTEM D αποσκοπεί στη διάγνωση νοσημάτων με κύριο σύμπτωμα τη ζάλη (dizziness). Πρόκειται για πολύπλοκο διαγνωστικό πρόβλημα λόγω του μεγάλου αριθμού των πιθανών αιτίων. Η βάση γνώσεων του συστήματος περιέχει πληροφορίες για περίπου 50 αιτίες ζάλης. 3.3.2.6. Ογκολογία ONCOCIN Το σύστημα ONCOCIN αποσκοπεί στην υποστήριξη της θεραπευτικής αγωγής καρκινοπαθών. Στην αρχική του μορφή λειτουργούσε αυτοδύναμα, αλλά στη συνέχεια, για λόγους καλύτερης αποδοχής από τους χρήστες, διαμορφώθηκε έτσι ώστε να επεμβαίνει μόνο όταν ανακαλύπτει διαφορές στο θεραπευτικό σχέδιο του θεράποντος και στο δικό του εξηγώντας τους λόγους των διαφορών. Η βάση γνώσεων του συστήματος στηρίζεται σε πρωτόκολλα αντικαρκινικής θεραπείας. 3.3.2.7. Οφθαλμολογία CASNET Το σύστημα CASNET αποσκοπεί στη διάγνωση οφθαλμολογικών νοσημάτων και ειδικότερα του γλαυκώματος. Η παράσταση ενός νοσήματος γίνεται με μια δυναμική διαδικασία χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο από αιτιακά συνδεδεμένες παθοφυσιολογικές καταστάσεις. Εκτός από τη διάγνωση το σύστημα μπορεί να προσδιορίσει θεραπείες και να κάνει προγνώσεις. Ο αριθμός των καταστάσεων έχει φτάσει τις 150. Σύμφωνα με τους ισχυρισμούς της ομάδας το σύστημα αποδίδει σε επίπεδο συγκρίσιμο με ειδικούς. 3.3.2.8. Παθολογία

69

MYCIN Το σύστημα MYCIN αποσκοπεί στη διάγνωση ορισμένων μολυσματικών νοσημάτων, στον καθορισμό αντιμικροβιακής θεραπείας και στη λεπτομερή εξήγηση των συμβουλών που δίνει. Οι συμβουλές βοηθούν τους ιατρούς στον προσδιορισμό θεραπείας για το πρώτο κρίσιμο 48ωρο όταν έχουν ελλειπείς πληροφορίες για τις αιτίες της ασθένειας και χρειάζεται να ληφθούν αποφάσεις με περιορισμένα στοιχεία. Η επιλογή της θεραπείας στηρίζεται στην αποτελεσματικότητα του φαρμάκου, την ευαισθησία του οργανισμού, τον εντοπισμό και το είδος της μόλυνσης. Η παράσταση των γνώσεων του συστήματος χρησιμοποιεί περίπου 500 κανόνες παραγωγής. Κάθε κανόνας έχει και ένα παράγοντα βεβαιότητας που καθορίζει την ισχύ της σχέσης συνθήκης και συμπεράσματος. Σύμφωνα με τους ισχυρισμούς της ομάδας, η απόδοση του συστήματος είναι συγκρίσιμη με εκείνη των ειδικών. ANTICIPATOR Το σύστημα ANTICIPATOR αποσκοπεί στην παροχή συμβουλών για αντιβιοτική θεραπεία μολυσματικών νοσημάτων. Η βάση γνώσεων περιέχει περιγραφική και ευριστική γνώση. Η περιγραφική γνώση αποτελείται από ιεραρχίες αντιβιοτικών, βακτηριδίων και μολυσματικών νοσημάτων από πίνακες φάσματος αντίστασης, από φαρμακοκινητικούς πίνακες, από στατιστικούς αιτιολογικούς πίνακες και από κλινικές φαρμακολογικές πληροφορίες. Η ευριστική γνώση αποτελείται από λογικούς κανόνες παραγωγής και διαδικαστικές προσθήκες που περιγράφουν πώς πρέπει να συγκεντρωθούν τα στοιχεία περιγραφής της κάθε περίπτωσης. Το σύστημα έχει υλοποιηθεί με γλώσσα Prolog/KR που είναι μια επέκταση της γλώσσας Prolog κατάλληλη για παράσταση γνώσεων. Το σύστημα χρησιμοποιείται από νοσοκομειακούς γιατρούς. CADUCEUS Το σύστημα CADUCEUS αποσκοπεί στη διάγνωση 500 περίπου νοσημάτων εσωτερικής παθολογίας. Είναι διάδοχος του συστήματος INTERNIST. Το σύστημα χρησιμοποιείται ήδη ως βοήθημα στη διάγνωση σε πανεπιστημιακή κλινική. 3.3.2.9. Πνευμονολογία PUFF Το σύστημα PUFF αποσκοπεί στη διάγνωση πνευμονολογικών νοσημάτων. Η διάγνωση στηρίζεται στο ιστορικό του ασθενή και σε μετρήσεις όγκου πνεύμονα, ροής αέρα και ικανότητας διάχυσης από

70

τους πνεύμονες στο αίμα. Συγκρίνοντας τα στοιχεία αυτά με τα κανονικά το σύστημα προτείνει μια διάγνωση για τον τύπο και τη σοβαρότητα του πνευμονολογικού νοσήματος. Η παράσταση των γνώσεων του συστήματος χρησιμοποιεί περίπου 250 κανόνες παραγωγής. Το σύστημα μπορεί να προτείνει διαγνώσεις για άσθμα, βρογχίτιδα, εμφύσημα και άλλα νοσήματα. CENTAUR Το σύστημα CENTAUR έχει παρόμοιους σκοπούς με το PUFF αλλά χρησιμοποιεί πιο εξελιγμένη μεθοδολογία. Η παράσταση των γνώσεων του συστήματος χρησιμοποιεί εκτός από κανόνες παραγωγής και δομές πρότυπα. Τα πρότυπα αντιστοιχούν σε συγκεκριμένα νοσήματα και καθοδηγούν τη συμβουλευτική διαδικασία. Η ομάδα ισχυρίζεται ότι υπάρχει συμφωνία μέχρι 90% με ειδικό πνευμονολόγο. 3.3.2.10. Ρευματολογία AI/ RHEUM Το σύστημα AI/RHEUM αποσκοπεί στη διάγνωση ρευματολογικών νοσημάτων. Η διάγνωση στηρίζεται στην ανάλυση 875 ευρημάτων και επιλέγει πιο από τα 26 νοσήματα που γνωρίζει το σύστημα συμφωνεί με τα ευρήματα. Η βάση γνώσεων έχει αναπτυχθεί με βάση το γενικό πλαίσιο EXPERT και αποτελείται από 1000 περίπου κανόνες. Η ομάδα ισχυρίζεται ότι η ακρίβεια του συστήματος κυμαίνεται μεταξύ 87% και 100% ανάλογα με την κατηγορία νοσημάτων. 3.3.2.11. Χειρουργική "ISP" Το σύστημα "ISP" αποσκοπεί στην υποστήριξη της σχεδίασης μιας χειρουργικής επέμβασης. Μια σειρά τομογραφικών εικόνων χρησιμοποιείται για την εισαγωγή γεωμετρικών πληροφοριών. Ο χειρουργός επικοινωνεί με το σύστημα με γραφική οθόνη και καθορίζει τους χειρουργικούς χειρισμούς. Το σύστημα εκτελεί με προσομοίωση τους χειρισμούς στα πρότυπα των οργάνων του ασθενή και προβάλλει τα αποτελέσματα στη γραφική οθόνη. Ο χειρουργός επαναλαμβάνει τη διαδικασία μέχρι να ικανοποιηθεί από τα αποτελέσματα. 3.3.2.12. Ψυχιατρική

71

SEER Το σύστημα SEER αποσκοπεί στην ανάλυση ηλεκτροεγκεφαλογραφημάτων. Η βάση γνώσεων αποτελείται από κανόνες που αναγνωρίζουν διάφορες "δραστηριότητες" στο ΗΚΓ όπως άλφα, βήτα, δέλτα και χαμηλού πλάτους. Αν τα αποτελέσματα της ανάλυσης δεν είναι ικανοποιητικά τότε ο χρήστης μπορεί να τροποποιήσει τους κανόνες της βάσης γνώσεων. HEADMED Το σύστημα HEADMED αποσκοπεί στην παροχή ψυχοφαρμακολογικών συμβουλών. Τα στοιχεία εισόδου είναι η σοβαρότητα και η φύση των συμπτωμάτων των ασθενών, η ψυχιατρική ιστορία των ίδιων και των συγγενών τους, οι αντιδράσεις τους σε φαρμακευτική αγωγή και τα ψυχιατρικά τους προβλήματα.

72

4. ΛΟΓΟΜΗΧΑΝΙΚΗ 4.1. Λεκτική Επεξεργασία

4.1.1. Εισαγωγή Η τεχνολογία που αποκαλείται Natural Language Processing (NLP), δηλαδή Επεξεργασία Φυσικής Γλώσσας και που στο βιβλίο αυτό αποκαλείται "Λογομηχανική" στηρίζεται στην Λεκτική Επεξεργασία. Η Λεκτική Επεξεργασία έχει διπλή έννοια επειδή αφενός μεν αναφέρεται στη χρήση υπολογιστών για την επεξεργασία λέξεων, αφετέρου δε αναφέρεται στην υπολογιστική προσομοίωση νοητικών μηχανισμών που εκτελούν λειτουργίες λεκτικής φύσης [Saint-Dizier P. and Viegas E.,1995]. Πρωταρχικός στόχος των ερευνητών γλωσσικής τεχνολογίας είναι η ανάπτυξη μεθόδων για συστήματα επεξεργασίας λόγου βασισμένα σε γνώση, που είναι μεταφέρσιμα σε διάφορους μικρόκοσμους. Τα περισσότερα από τα συστήματα αυτά βασίζονται σε ένα ειδικό λεξικό εννοιών για το μικρόκοσμο εφαρμογής τους και για το λόγο αυτό η λεκτική επεξεργασία αποτελεί πολύ σημαντικό τομέα της γλωσσικής τεχνολογίας. Η λεκτική επεξεργασία περιλαμβάνει τα εξής κύρια θέματα: Αυτόματη κατασκευή λεξικών Επεξεργασία ερμηνευμάτων λέξεων Αυτόματη κατασκευή θησαυρών Η πρώτη φάση της Επεξεργασίας λόγου με υπολογιστή αφορά τη ανάλυση των λέξεων ή λεκτική Επεξεργασία. Η βάση γνώσης στην οποία στηρίζεται η λεκτική Επεξεργασία είναι το λεξικό. Την τελευταία δεκαετία υπάρχει η τάση της υπολογιστικής επεξεργασίας λεξικών. Όταν αναφερόμαστε σε υπολογιστική επεξεργασία λεξικού δεν εννοούμε μόνον την απλή ηλεκτρονική καταγραφή των λημμάτων και των ερμηνευμάτων ενός εντύπου λεξικού αλλά και τη δημιουργία μέσων υποβοήθησης των αναζητήσεων που έχουν στόχο τη διευκόλυνση του χρήστη με βασικό κριτήριο την εξοικονόμηση χρόνου. Παλαιότερα, τα συστήματα επεξεργασίας φυσικής γλώσσας χρησιμοποιούσαν ηλεκτρονικά λεξικά πολύ μικρού μεγέθους. Η σημερινή τάση είναι η αξιοποίηση όσο γίνεται μεγαλύτερων λεξικών, σε συνδυασμό με τη χρησιμοποίηση πραγματικών σωμάτων κειμένων. Τα υπάρχοντα λεξικά στις διάφορες γλώσσες αποτελούν έναν πόρο που ίσως μπορεί να αξιοποιηθεί για τους σκοπούς επεξεργασίας λόγου. Τα ερμηνεύματα των λεξικών αυτών μπορούν να αξιοποιηθούν από

73

συστήματα επεξεργασίας για τη δημιουργία πληρέστερων βάσεων λεκτικής γνώσης. Στη συνέχεια παρουσιάζεται ένα σύστημα επεξεργασίας ερμηνευμάτων για την Ελληνική από υπάρχοντα λεξικά. Έχει όμως προταθεί και η δημιουργία νέων λεξικών ειδικά προσαρμοσμένων στις ανάγκες επεξεργασίας του λόγου. Ενδεικτικά αναφέρονται οι προτάσεις των [R. Schank, 1975] και [J. Pustejovsky, 1995]. Οι εξελίξεις αυτές έχουν επηρεάσει και τα παραδοσιακά λεξικά όπως [Longman,1992].

4.1.2. Επεξεργασία Ερμηνευμάτων Ρημάτων της Ελληνικής 4.1.2.1. Εισαγωγή Στο τμήμα αυτό παρουσιάζεται ένα σύστημα που αφορά στην επεξεργασία ερμηνευμάτων ρημάτων όπως αυτά εμφανίζονται σε ένα ερμηνευτικό λεξικό. Εντοπίστηκαν περίπου 600 ρήματα σχετικά με κίνηση και δημιουργήθηκε ένα ηλεκτρονικό αρχείο με τα λήμματα και τα ερμηνεύματά τους. [Μαλαγαρδή, Ι., Κόντος, Ι., Πέγκου, Μ., 1997], [Μαλαγαρδή, Ι., 2000]. Οι κύριες λειτουργίες του συστήματος είναι: α) ο εντοπισμός της κυκλικότητας των ερμηνευμάτων, όπου κυκλικότητα σημαίνει η εμφάνιση ενός λήμματος τουλάχιστον δύο φορές ως κρίκου κάποιας αλυσίδας. β) η αφαίρεση των ερμηνευτικών κύκλων. γ) η εύρεση ενός μικρού αριθμού (περίπου 50) “βασικών” ρημάτων ως καταλήξεων των ερμηνευτικών αλυσίδων όλων των ρημάτων. δ) η αυτόματη δημιουργία κατασκευασμένων ερμηνευμάτων μέσω των αλυσίδων στα οποία χρησιμοποιείται ο μικρός αριθμός (50) των “βασικών” ρημάτων με στόχο την απλοποίηση της αξιοποίησης των ορισμών αυτών από ένα σύστημα επεξεργασίας λόγου. 4.1.2.2.. Υλοποίηση του Συστήματος Υλοποιήθηκε ένα Ηλεκτρονικό Λεξικό με 600 ερμηνεύματα ρημάτων κίνησης, χρησιμοποιώντας ως βάση το έντυπο Ελληνικό Λεξικό των Τεγόπουλου- Φυτράκη. Στα πειράματα που έγιναν για την εκσφαλμάτωση των προγραμμάτων του συστήματος χρησιμοποιήθηκε αρχικά ένα υποσύνολο του λεξικού αυτού με 270 λήμματα με τα ερμηνεύματά τους.

74

Το σύστημα που υλοποιήθηκε αποτελείται από προγράμματα που επεξεργάζονται τις εγγραφές του Ηλεκτρονικού Λεξικού που αποτελούνται από το λήμμα και το ερμήνευμα με σκοπό την ανεύρεση αλυσίδων εγγραφών και την ανίχνευση της τυχόν κυκλικότητας των αλυσίδων αυτών. Για τον σκοπό αυτόν δημιουργήθηκαν τα προγράμματα που ανιχνεύουν τις κυκλικές αλυσίδες εγγραφών ώστε να διευκολύνεται η κατάργησή τους που είναι απαραίτητη για την αξιοποίηση του λεξικού σε εφαρμογές Επεξεργασίας Φυσικής Γλώσσας με υπολογιστή. Με την κατάλληλη επιλογή βασικών ρημάτων έγινε δυνατή η εξάλειψη κυκλικών αλυσίδων οι οποίες εμποδίζουν τη δημιουργία ερμηνευμάτων με βασικά ρήματα. Η επεξεργασία των ερμηνευμάτων των ρημάτων με υπολογιστή απαιτεί τον μερισμό αυτών καθώς και μιά οντολογία των εννοιών που εμφανίζονται σε ένα ερμήνευμα. Στο παρακάτω παράδειγμα έχουμε τις εξής δύο εγγραφές: αδειάζω = μεταγγίζω το περιεχόμενο δοχείου μεταγγίζω = μεταφέρω υγρό από ένα δοχείο στο άλλο Τα ερμηνεύματα των παραπάνω εγγραφών είναι όπως ακριβώς δίδονται στο Λεξικό Τεγόπουλος-Φυτράκης. Με βάση τις παραπάνω εγγραφές μπορούν να παραχθούν οι εξής εγγραφές με ερμηνεύματα κατασκευασμένα από το κατάλληλο πρόγραμμα. αδειάζω μεταγγίζω

= φέρω υγρό το περιεχόμενο δοχείου = φέρω υγρό από ένα δοχείο στο άλλο

Τα κατασκευασμένα αυτά ερμηνεύματα προκύπτουν αυτόματα από αλυσίδες του λεξικού που εντοπίζει το σύστημα και είναι διατυπωμένα με βασικό ρήμα το “φέρω”. Ο αριθμός των βασικών ρημάτων με την προσθήκη ορισμένων εγγραφών κατέληξε να είναι ίσος με 50. Τα 50 αυτά ρήματα τα κατατάχθηκαν στις εξής τέσσερις ομάδες: 1η Ομάδα: Ρήματα γενικής χρήσης, όπως έχω, κάνω, προκαλώ, παύω, μένω. 2η Ομάδα: Ρήματα που αφορούν την κίνηση ενός Δράστη χωρίς την εμπλοκή κάποιου αντικειμένου (αμετάβατα), όπως βαίνω, έρχομαι, κρέμομαι. 3η Ομάδα: Ρήματα που αφορούν την δράση ενός Δράστη επί σταθερού αντικειμένου, όπως αναμειγνύω, κρούω, συγκρατώ.

75

4η Ομάδα: Ρήματα όπου το αντικείμενο επί του οποίου επιδρά ο Δράστης διαγράφει τροχιά, όπως φέρω, δίνω, έλκω, καλύπτω, απωθώ, προωθώ. Η σπουδαιότητα των ρημάτων κίνησης για την Γνωσιακή Επιστήμη φαίνεται στη συνέχεια από το ενδιαφέρον για την συγκέντρωση σχετικών πειραματικών δεδομένων, που υπάρχει.

4.1.3. Πειράματα με Εικονικά Σχήματα Ρημάτων Στην Γνωσιακή Γλωσσολογία έχουν βρεθεί ενδείξεις ότι ένα μεγάλο μέρος της γλώσσας κωδικοποιείται νοητικά με μορφή χωρικής αναπαράστασης που βασίζεται στην αντίληψη της κίνησης και στην δράση. Στην εργασία [D. C. Richardson et al, 2001] παρουσιάζονται πειράματα ομάδας του Πανεπιστημίου του Cornell για τον έλεγχο της διαίσθησης ατόμων για εικονικά σχήματα που περιγράφουν ρήματα κίνησης με δισδιάστατα σχήματα. Η μέθοδός τους αποτελεί εναλλακτική πρόταση ως προς εκείνη μιας παλαιότερης εργασίας [Barsalou, L. W.,1999]. Στο πρώτο πείραμα επελέγησαν 30 ρήματα από τα οποία 15 ήταν ρήματα κίνησης και τα άλλα 15 ήταν αφηρημένα ρήματα. Στα υποκείμενα παρουσιαζόταν μία σελίδα με κατάλογο των ρημάτων και ένα σχήμα με τέσσερις εικόνες με ονόματα A,B,C και D και τους ζητούσαν να επιλέξουν την εικόνα που περιέγραφε καλύτερα μία πρόταση με το ρήμα στον αόριστο. Το σχήμα είχε την εξής μορφή:

A

B

C

D

και ο κατάλογος εμφανιζόταν ως εξής: 1. 2.

lifted offended

(σήκωσε) (πρόσβαλε) 76

………… Τα αποτελέσματα του πειράματος έδειξαν ότι κατά μέσον όρο οι απαντήσεις των υποκειμένων συνέπιπταν σε ποσοστό 63% για την πρώτη προτίμηση, σε ποσοστό 21% για την δεύτερη, σε ποσοστό 10% για την τρίτη και σε ποσοστό 5% για την τέταρτη. Αυτά τα δεδομένα επιδεικνύουν κατά τους συγγραφείς αξιόλογη συμφωνία μεταξύ των υποκειμένων. Ενδεικτικά αναφέρονται παρακάτω τα αποτελέσματα για μερικά ρήματα μεταφρασμένα στα Ελληνικά. ΣΧΗΜΑ

C

Έδειξε Τράβηξε Έσπρωξε Περπάτησε Σήκωσε Βυθίστηκε Ήθελε Έδωσε Αύξησε Υπάκουσε

7.2 6 7.2 9

D

87.4 22.2 15.6 8.4 73.7 22.8

3.6 5.4 3.6 3.6

9.6 71.9 7.8 9.6 7.2 4.2

24

B

A

0 75.4 1.2

89.2 13.2 88

2.4 4.2 15.6 1.2 9.6 64.7

62.9

0.6 1.8 61.1 80.8 9 8.4

Όπου υπάρχει στα παραπάνω μέγιστη συμφωνία οι αριθμοί οι αριθμοί έχουν γραφεί έντονα. Τα αποτελέσματα για τα παραπάνω ρήματα συμφωνούν γενικά με την δική μας γλωσσική διαίσθηση. Για αρκετά άλλα ρήματα διατηρούμε κάποιες επιφυλάξεις. Θα είχε ενδιαφέρον να επαναληφθεί το πείραμα με υποκείμενα και από την Ελλάδα. Στο δεύτερο πείραμα που αναφέρεται στην εργασία [D. C. Richardson et al, 2001] ζήτησαν από τα υποκείμενα να δημιουργήσουν τις δικές τους σχηματικές παραστάσεις των ρημάτων με τη χρήση ενός υπολογιστικού περιβάλλοντος γραφικής. Η πλειοψηφία των υποκειμένων φάνηκε να παριστάνει σχηματικά τα ρήματα χρησιμοποιώντας αρκετά φτωχές εικόνες. Υπήρξαν εν τούτοις λίγα υποκείμενα που προσπάθησαν να δημιουργήσουν ικανοποιητικές εικόνες με αξιόλογη συμφωνία μεταξύ τους. Στα γενικά συμπεράσματα των συγγραφέων αναφέρεται ότι: Τα υποκείμενα γενικώς συμφωνούσαν μεταξύ τους. Τα αποτελέσματα παραστάσεις.

των

δύο

πειραμάτων

υποδεικνύουν

τις

77

ίδιες

Η πραγματική αξία των αποτελεσμάτων έγκειται στις προβλέψεις που προκύπτουν από αυτά για την γλωσσική επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο. Σε πραγματικό χρόνο μπορεί να ελεγχθεί η θεμελιακή φύση των χωρκών παραστάσεων των ρημάτων.

4.1.4. Λεκτική Βάση Δεδομένων της Ελληνικής Στο πλαίσιο του έργου ΕΛΕΥΣΗ (ΕΛεγχόμενη Ελληνική Υπολογιστικών Συστημάτων) έγινε η ανάπτυξη μιας λεκτικής βάσης δεδομένων και ενός συντακτικού αναλυτή μέρους της Ελληνικής. Το έργο ΕΛΕΥΣΗ χρηματοδοτήθηκε από την ΓΓΕΤ στο πλαίσιο της Ειδικής Δράσης «Γλωσσική Τεχνολογία» (ΕΠΕΤ ΙΙ) και αφορά την δημιουργία ενός συστήματος για τον έλεγχο υπογλώσσας της Ελληνικής για κείμενα που προέρχονται από εφαρμογές υπολογιστών. Στόχος του έργου ήταν ο καθορισμός του ειδικού λεξιλογίου και των συντακτικών δομών της τεχνικής υπογλώσσας, καθώς και η ανάπτυξη των κατάλληλων εργαλείων για τον έλεγχο της συμμόρφωσης των κειμένων ως προς την υπογλώσσα. [Ι. Κόντος και Μ. Μπουλιγαράκη, 2001]. Τα εργαλεία που αναπτύχθηκαν για τη δημιουργία της λεκτικής Βάσης δεδομένων εφαρμόστηκαν πειραματικά σε αντιπροσωπευτικό σώμα κειμένων που αποτελείται από περίπου 700 πλήρεις σελίδες. Η λεκτική βάση δεδομένων υλοποιήθηκε σε Access με χρήση εργαλείων γραμμένων στη γλώσσα Visual Basic. Η λεκτική βάση αποτελείται από ένα πλήθος πινάκων που είναι συσχετισμένοι μέσω κατάλληλων πεδίων. Ο αρχικός, συγκεντρωτικός πίνακας της λεκτικής βάσης περιέχει τρία πεδία: τη λέξη, τη συχνότητα εμφάνισής της στα κείμενα και το μέρος του λόγου για κάθε λέξη. Επιπλέον στοιχεία περιέχονται σε άλλους βοηθητικούς πίνακες. Ο Συντακτικός Αναλυτής που υλοποιήθηκε σε Visual Basic και Prolog αποτελείται από τα Υποσυστήματα: Υποσύστημα γραμματικού χαρακτηρισμού λέξεων (tagging), Υποσύστημα ομαδοποίησης λέξεων (chunking), Υποσύστημα ανάλυσης ρηματικού συνόλου, Υποσύστημα ανάλυσης ονοματικών φράσεων, Υποσύστημα σύνδεσης ονοματικών φράσεων με ρηματικό σύνολο, Υποσύστημα επίλυσης συντακτικών αμφισημιών, Υποσύστημα σημασιολογικών χαρακτηρισμών και Υποσύστημα διεπαφής χρήστη–συστήματος.

4.1.5. Εργαλεία Διαχείρισης Λεκτικών Γνώσεων Σχετικά με την διαχείριση Λεκτικής Γνώσης έγιναν οι εξής εργασίες:

78

Δημιουργία των κατάλληλων εργαλείων για την αυτοματοποιημένη συλλογή των λέξεων των κειμένων και τη δημιουργία της λεκτικής βάσης δεδομένων. Εκτέλεση των εργαλείων σε αντιπροσωπευτικό υποσύνολο του σώματος κειμένων για την πειραματική μελέτη των μορφολογικών χαρακτηριστικών των λέξεων των κειμένων και τον προσδιορισμό των μελλοντικών αναγκών σε εργαλεία. Τροποποίηση και επέκταση των υπαρχόντων εργαλείων και δημιουργία της ολοκληρωμένης λεκτικής βάσης. Ανάπτυξη εργαλείων διεπαφής για χαρακτηρισμό των λέξεων της βάσης.

διευκόλυνση

στο

γραμματικό

Ανάπτυξη διεπαφής για τη συντήρηση, ενημέρωση ή τροποποίηση των πληροφοριών που περιέχονται στη λεκτική βάση δεδομένων. Για κάθε μέρος του λόγου δημιουργήθηκε νέος πίνακας προς συμπλήρωση με έτοιμες επιλογές για την καταχώρηση των επιπλέον πληροφοριών για το συγκεκριμένο μέρος του λόγου. Τα δύο πρώτα πεδία του συγκεντρωτικού πίνακα της λεκτικής βάσης συμπληρώθηκαν αυτόματα με την χρήση των κατάλληλων εργαλείων, ενώ τόσο η καταγραφή του μέρους του λόγου όσο και η καταγραφή των επιπλέον γραμματικών χαρακτηριστικών στους επιμέρους πίνακες έγινε με χρήση κατάλληλου εργαλείου που παρείχε τη διεπαφή με τη βάση δεδομένων και έτοιμες επιλογές για τη συμπλήρωση των γραμματικών πληροφοριών. Τα εργαλεία αυτά είναι τα εξής: Εργαλείο συλλογής (Token_Extractor)

λέξεων

και

δημιουργίας

της

λεκτικής

βάσης

Το εργαλείο αυτό χρησιμοποιήθηκε ως εργαλείο προεπεξεργασίας των κειμένων και συλλογής των λέξεων και των συχνοτήτων με τις οποίες εμφανίζονται στα κείμενα για την αυτοματοποιημένη δημιουργία της λεκτικής βάσης. Το εργαλείο αυτό, το οποίο κατασκευάστηκε με χρήση των γλωσσών προγραμματισμού Visual Basic και Visual Prolog, αποτελείται από τα ακόλουθα υποπρογράμματα: Υποπρόγραμμα συνένωσης όλων των αρχείων βοηθείας σε ένα ενιαίο αρχείο που θα χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή των λέξεων. Το υποπρόγραμμα αυτό δέχεται ως είσοδο τα προς συνένωση αρχεία και παράγει το αρχείο που είναι η ένωση των αρχείων εισόδου. Υποπρόγραμμα εξαγωγής των λέξεων. Το υποπρόγραμμα αυτό διαβάζει το αρχείο που αποτελεί την έξοδο του προηγούμενου και παράγει ένα

79

νέο αρχείο με μία λέξη ανά γραμμή, το οποίο περιέχει όλες τις λέξεις που απαντώνται στο αρχείο εισόδου. Υποπρόγραμμα ταξινόμησης. Το υποπρόγραμμα αυτό διαβάζει το αρχείο εξόδου του προηγούμενου εργαλείου και παράγει ένα νέο ταξινομημένο αρχείο λέξεων. Υποπρόγραμμα αφαίρεσης διπλοεγγραφών και καταγραφής συχνοτήτων των λέξεων. Το υποπρόγραμμα αυτό διαβάζει το ταξινομημένο αρχείο εξόδου του προηγούμενου υποσυστήματος και παράγει νέο ταξινομημένο αρχείο στο οποίο εμφανίζεται κάθε λέξη μία φορά, ακολουθούμενη από τη συχνότητα εμφάνισής της στα κείμενα. Υποπρόγραμμα μετατροπής του τελικού αρχείου σε μορφή πίνακα της Access. Εργαλείο διεπαφής για την καταγραφή γραμματικών πληροφοριών στη λεκτική βάση. Το εργαλείο αυτό παρέχει τη διεπαφή με τη βάση των λέξεων, καθώς και έτοιμες επιλογές για το γραμματικό χαρακτηρισμό των λέξεων της βάσης και την καταχώρηση όλων των επιμέρους γραμματικών πληροφοριών σε κατάλληλους πίνακες που είναι διαφορετικοί πίνακες για κάθε μέρος του λόγου. Στην αρχική οθόνη του προγράμματος, ο χρήστης βλέπει κάθε λέξη που έχει καταχωρηθεί στο συγκεντρωτικό πίνακα της βάσης με τη συχνότητα εμφάνισής της και επιλέγει το μέρος του λόγου για τη συγκεκριμένη λέξη (Σχήμα 1). Ακολούθως, εμφανίζεται η κατάλληλη οθόνη ανάλογα με το μέρος του λόγου που επέλεξε ο χρήστης, ώστε να καταχωρηθούν οι επιπλέον γραμματικές πληροφορίες που σχετίζονται με το συγκεκριμένο μέρος του λόγου (Σχήμα 2).

Σχήμα 1: Η αρχική οθόνη του εργαλείου–διεπαφή με το συγκεντρωτικό πίνακα λέξεων

80

Σχήμα 2: Παράδειγμα δεύτερης οθόνης του εργαλείου–διεπαφή με τον πίνακα άρθρων

4.1.6. Ο Συντακτικός Αναλυτής Ο συντακτικός αναλυτής του Συστήματος ΕΛΕΥΣΗ περιλαμβάνει τα ακόλουθα υποσυστήματα: Υποσύστημα πρόσβασης στο Λεξικού Το υποσύστημα αυτό συνδέει το συντακτικό αναλυτή με το λεξικό. Υποσύστημα γραμματικού χαρακτηρισμού λέξεων (tagging) Το υποσύστημα αυτό είναι υπεύθυνο για το γραμματικό χαρακτηρισμό των λέξεων. Υποσύστημα ομαδοποίησης λέξεων (chunking) Το υποσύστημα αυτό αναγνωρίζει τα λεκτικά σύνολα της πρότασης. Αναλυτικότερα, εντοπίζει το ρήμα και στη συνέχεια το ρηματικό σύνολο, ενώ ακολούθως εντοπίζει τις ονοματικές φράσεις δεξιά και αριστερά του ρηματικού συνόλου. Τα σύνολα αυτά αναλύονται από τα ακόλουθα υποσυστήματα:

81

Υποσύστημα ανάλυσης ρηματικού συνόλου Το υποσύστημα αυτό πραγματοποιεί την ανάλυση του ρηματικού συνόλου, δηλ. αναγνωρίζει τα επιμέρους τμήματα του ρηματικού συνόλου, και ελέγχει το κατά πόσο ικανοποιούνται οι περιορισμοί κυρίως σε σχέση με τα ρηματικά μορφολογικά χαρακτηριστικά π.χ. συμφωνία πτώσης και αριθμού. Υποσύστημα ανάλυσης ονοματικών φράσεων Η λειτουργία αυτού του υποσυστήματος είναι παρόμοια με του προηγούμενου, με τη διαφορά ότι εδώ γίνεται αναγνώριση και έλεγχος των περιορισμών που αφορούν τα χαρακτηριστικά των ονοματικών φράσεων (π.χ. πτώση, αριθμός, γένος). Υποσύστημα σύνδεσης ονοματικών φράσεων με ρηματικό σύνολο Το υποσύστημα αυτό αναγνωρίζει τις σχέσεις που υφίστανται μεταξύ ονοματικών φράσεων και ρηματικού συνόλου, αναγνωρίζεται δηλαδή αν η ονοματική φράση παίζει το ρόλο έμμεσου ή άμεσου αντικειμένου ή υποκειμένου του ρηματικού συνόλου.

4.1.7. Αρχιτεκτονική του Συστήματος ΕΛΕΥΣΗ Το σύστημα ΕΛΕΥΣΗ δέχεται ως είσοδο μία πρόταση που στη συνέχεια αναλύεται από τον συντακτικό αναλυτή, ομαδοποιεί τις λέξεις και ελέγχει την δομή της πρότασης υποδεικνύοντας τα προβλήματα που προκύπτουν. Η αρχιτεκτονική του συστήματος παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα:

Λεξικό  Λέξεις που απαντώνται  Συχνότητα  Μέρος του Λόγου



Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά

Σύνδεση ονοματικών φράσεων – ρηματικών συνόλων

Ανάλυση ονοματικών φράσεων

82

4.1.8. Ζεύγη Ουσιαστικών της Ελληνικής 4.1.8.1. Εισαγωγή Ο συνδυασμός δύο ουσιαστικών για τη συγκρότηση μιας ονοματικής φράσης που το ένα είναι στη γενική δημιουργεί συντακτικές και σημασιολογικές σχέσεις. Οι συντακτικές σχέσεις στηρίζονται είτε στην αντιστοιχία ενός ρηματικού ονόματος με ρήμα από το οποίο και παράγεται και της άλλης λέξης σε κάποιο όρισμα του ρήματος αυτού, είτε στο συνδυασμό δύο μη ρηματικών ονομάτων.

83

Οταν το ρήμα-παραγωγός έχει σθένος τουλάχιστον δύο μπορεί να υπάρχει συντακτική αμφισημία που αφορά στο συντακτικό ρόλο του δεύτερου ουσιαστικού ως προς το ρήμα. Υπάρχουν όμως περιπτώσεις όπου πέραν της συντακτικής αμφισημίας υπάρχει και σημασιολογική αμφισημία, δηλαδή, αμφιβολία ως προς το είδος της σχέσης μεταξύ της έννοιας που δηλώνεται από το ρηματικό ουσιαστικό και το ουσιαστικό που εκφέρεται με γενική. Π.χ. "η σύνθεση της προσταγλανδίνης" μπορεί να δηλώνει διαδικασία-οντότητα ή και ποιότητα-οντότητα, στην περίπτωση που στη λέξη "σύνθεση" αποδίδεται η έννοια της "σύστασης". Η αμφισημία αυτή επισημαίνεται μέσα στον ίδιο μικρόκοσμο. Στη συνέχεια περιγράφεται η υλοποίηση συστήματος για τον προσδιορισμό της υπονοούμενης σχέσης μεταξύ των συστατικών μιας ονοματικής φράσης με βάση τις ιεραρχίες εννοιών που ιχύουν σε κάθε μικρόκοσμο στον οποίο αναφέρεται η υπογλώσσα. [Ι. Μαλαγαρδή,1996]. 4.1.8.2. Σημασιολογικές Σχέσεις Για την εξέταση των ονοματικών φράσεων με γενική χρησιμοποιήθηκε ως βάση η κατηγοριοποίηση του A.Τζάρτζανου. Η κατηγοριοποίηση του A. Τζάρτζανου αφορά κυρίως σημασιολογικές σχέσεις μεταξύ των ουσιαστικών. Οι λέξεις που χρησιμοποιούνται στα ζεύγη που μελετήσαμε χωρίστηκαν σε έξη βασικές κατηγορίες που ονομάστηκαν Οντότητες, Συλλογικά Ονόματα, Ονόματα Τόπου, Ονόματα Χρόνου, Ονόματα Καταστάσεων ή Ιδιοτήτων και Ονόματα Δράσεων. Παρόμοιες κατηγοριοποιήσεις υπάρχουν σε θησαυρούς όπως των Roget και Βοσταντζόγλου και σε νεότερα λεξικά όπως το Collins Cobuild Student's Dictionary (1990) για το οποίο έχει γίνει και προσπάθεια αυτόματης ανάλυσης των ορισμών των λημμάτων του [Sinclair, J. et al. Vol. 7 1995: 59-148]. Τα Ονόματα Καταστάσεων ή Ιδιοτήτων και τα Ονόματα Δράσεων παίρνουν συνήθως τη μορφή Ρηματικού Ουσιαστικού. Συνδυασμοί με πρώτο συστατικό Ονομα, Κατάσταση, Ιδιότητα ή Δράση ήταν οι συνδυασμοί που εξετάστηκαν επειδή σε αυτές τις ομάδες συνδυασμών βρέθηκαν παραδείγματα του A. Τζάρτζανου και από ειδικά σώματα κειμένων. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΣΧΕΣΕΩΝ Οντότητα+Οντότητα= Οντότητα+Οντότητα= Οντότητα+Οντότητα= Οντότητα+Οντότητα= Οντότητα+Οντότητα= Οντότητα+Οντότητα= Οντότητα+Οντότητα=

Συγγένεια Εξάρτηση Δημιουργία Προέλευση Τόπος Χρήση Παρομοίωση

Η αδελφή του Γιάννη Οι υπήκοοι των Αγγλων Ο ύμνος του Σολωμού Η βουή του πελάγου Το νερό της στέρνας Ποτήρι νερού Καρδιά παιδιού

84

Οντότητα+Οντότητα= Ιδιότητα Οντότητα+Οντότητα= Περιεχόμενο Οντότητα+Οντότητα= Αιτία μακροφάγων Οντότητα+Οντότητα= Τμημ. σχέση Οντότητα+Συλλογικό= Διαιρετική Προσταγλανδίνες της σειράς Ε Οντότητα+Τόπος= Τόπος Οντότητα+Τόπος= Επεξηγηματική Οντότητα+Κατάσταση= Ιδιότητα Οντότητα+Δράση= Ιδιότητα Οντότητα+Δράση= Αιτία Συλλογ.+Συλλογ.= Περιεχόμενο Συλλογ.+Συλλογ.= Διαιρετική Κατάσταση/Ιδ.+Οντότητα=Υποκ. Κατάσταση/Ιδ.+Οντότητα=Αντικ. Κατάσταση/Ιδ.+Δράση=Χρόνου Κατάσταση/Ιδ.+Δράση=Αιτίας Δράση+Οντότητα=Αντικειμενική ασβεστίου Δράση+Τόπος=Τόπος Δράση+Κατάσταση/Ιδ.=Υποκ. Δράση+Κατάσταση/Ιδ.=Αντικ. πηκτικότητας Δράση+Δράση=Επεξηγηματική

Παιδί της θάλασσας Αποθήκη σανού Ενεργοποιητικός παράγων

των

Προσταγλανδίνες του σπλήνα Τρεις στρατιώτες του πυροβολικού Η μάχη του Σαρανταπόρου Τα βουνά του Αθω Το άνθος της αγάπης Καράβια του πολέμου Τα έξοδα της εγχειρήσεως Ενα τάγμα πεζικού Ανθρωποι του λαού Θέλημα Θεού Η δίψα του χρήματος Η ταλαιπωρία μιας εκστρατείας Η πίκρα του χωρισμού Αύξηση του ενδοκυταρικού Το κατόρθωμα του Μαραθώνα Η διαδοχή των γεγονότων Οι διαταραχές

της

Εγκλημα εσχάτης προδοσίας

4.1.8.3. Ζεύγη με δύο Οντότητες Θα αναφερθούμε με περισσότερη λεπτομέρεια στο πρώτο ζεύγος ουσιαστικών, δηλαδή το ζεύγος Οντότητα-Οντότητα. Εξετάζουμε τα παρακάτω παραδείγματα με τις αντίστοιχες υπονοούμενες σχέσεις : Παράδειγμα

Σχέση

1) Αποθήκη ξυλείας

Η αποθήκη περιέχει ξυλεία

2) Αποθήκη οικίας ή Η οικία είναι τόπος της αποθήκης

Η αποθήκη είναι μέρος της οικίας

Στην πρώτη περίπτωση πρόκειται σύμφωνα με τον Α. Τζάρτζανο για Γενική Περιεχομένου και στη δεύτερη για Γενική του Όλου Διαιρετική, αλλά προτιμούμε σύμφωνα με την τρέχουσα αντίληψη την ορολογία "είναι υποσύνολο του" (i_sa) και "είναι τμήμα του" (part_of). [Sinclair et al. Vl 7].

85

Έτσι η Γενική που ο Α. Τζάρτζανος ονομάζει του Όλου Διαιρετική μπορεί να χωριστεί σε δύο είδη : α) Ταξινομική και β) Μερονομική ή Τμηματική. Ακολουθεί η λογική παράσταση των δομών και των κανόνων που απαιτούνται για την ανάλυση των γνώσεων που χρησιμοποιήθηκαν στην υλοποίηση ενός συστήματος καθορισμού υπονοούμενων σχέσεων. 1) αποθήκη ξυλεία

is_a is_a

δοχείο υλικό

δοχείο

περιέχει

υλικό

Αν και τότε

Χ1 Υ1

is_a Y1

περιέχει

και

X2

is_a Y2

Y2

Χ1

περιέχει

2) αποθήκη is_a δωμάτιο Αν

Χ1

is_a Y1

τότε

Υ2

τόπος του

και

Χ2

δωμάτο και

Y1

part_of

οικία

part_of

Y2

Χ1

Οι βάσεις γνώσης από όπου προέρχονται οι παραπάνω πληροφορίες μπορούν να δοθούν σε δενδρική μορφή όπως θα δούμε παρακάτω. Στην πρώτη περίπτωση παριστάνεται η Γενική Γνώση και υπονοείται η σχέση "είναι" (is_a) μεταξύ των επιπέδων του δένδρου. Στη δεύτερη περίπτωση παριστάνεται η ειδική γνώση που μπορεί να προέρχεται από το μικρόκοσμο μιας υπογλώσσας και υπονοείται η σχέση "είναι_μέρος" (part_of). Η ιδέα της κατηγοριοποίησης των εννοιών ξεκινά από τον Αριστοτέλη ο οποίος πρότεινε δέκα βασικές κατηγορίες για τη διαίρεση του επιστητού δηλαδή, Ουσία, Ποσόν, Ποιόν, Προς τι, Που, Πότε, Κείσθαι, Εχειν, Ποιείν, Πάσχειν [Αριστοτέλους Κατηγορίαι,5ος Αιώνας π.Χ.].

86

Η κατηγοριοποίηση εννοιών χρησιμοποιήθηκε στη δημιουργία θησαυρών όπως του Roget "Θησαυρός της Αγγλικής" και Βοσταντζόγλου "Αντιλεξικόν ή Ονομαστικόν της Νεοελληνικής Γλώσσης". Στην Γνωσιακή Επιστήμη η υλοποίηση προτύπων της ταξινομικής ή σημασιακής μνήμης σε υπολογιστή, δηλαδή με Σημασιακά Δίκτυα (Semantic Networks) προτάθηκε στην [M. R. Quillian, 1968]. Τα Σημασιακά Δίκτυα παρουσιάστηκαν σε προηγούμενο τμήμα του βιβλίου ως μέθοδος παράστασης της γνώσης. Οι θησαυροί αυτού του είδους για την Αγγλική και ορισμένες ευρωπαικές γλώσσες έχουν πλέον συγκροτηθεί σε βάσεις δεδομένων υπολογιστή όπως το Wordnet και το EuroWordnet. Ειδικά για την το Αγγλική υπάρχουν και νώτερα συστήματα όπως το Framenet Thought Treasure και το Corelex που προσφέρουν επιπλέον δυνατότητες. Παραδείγματα κατηγοριοποίησης ορισμένων εννοιών δίδονται παρακάτω ως δένδρο Ταξινομικής Γνώσης με τη χρήση της σχέσης "είναι υποσύνολο του" (is_a).

ΓΝΩΣΗ ΤΑΞΙΝΟΜΙΚΗ ΟΝΤΟΤΗΤΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ (Απαριθμήσιμο) ΦΥΣΙΚΟ ΑΝΟΡΓΑΝΟ ΟΡΟΣ ΣΠΗΛΑΙΟ ΟΡΓΑΝΙΚΟ ΖΩΟ ΑΝΘΡΩΠΟΣ ΤΕΧΝΗΤΟ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΜΑ ΣΥΜΠΑΓΕΣ ΤΡΑΠΕΖΙ ΚΑΡΕΚΛΑ ΔΟΧΕΙΟ ΠΟΤΗΡΙ ΑΠΟΘΗΚΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΜΑ ΠΟΙΗΜΑ ΑΓΑΛΜΑ ΥΛΙΚΟ (Μη Απαριθμήσιμο) ΦΥΣΙΚΟ ΑΝΟΡΓΑΝΟ ΑΕΡΙΟ ΑΖΩΤΟ

87

ΟΞΥΓΟΝΟ ΥΓΡΟ ΝΕΡΟ ΥΔΡΑΡΓΥΡΟΣ ΣΤΕΡΕΟ ΧΑΛΚΟΣ ΞΥΛΟ ΟΡΓΑΝΙΚΟ ΑΙΜΑ ΛΕΜΦΟΣ ΤΕΧΝΗΤΟ ΥΓΡΟ ΒΕΝΖΙΝΗ ΟΙΝΟΣ ΣΤΕΡΕΟ ΟΡΥΧΑΛΚΟΣ ΧΑΛΥΒΑΣ Η γνώση της δομής Οντοτήτων μπορεί να παρασταθεί ως δένδρο Μερονομικής-Τμηματικής Γνώσης. Το είδος της γνώσης αυτής εκφράζεται με σχέσεις όπως «είναι τμήμα του" (part_of) ή «αποτελείται από» (consists_of). ΓΝΩΣΗ ΜΕΡΟΝΟΜΙΚΗ ή ΤΜΗΜΑΤΙΚΗ OIKIA αποτελείται από :

ΚΥΤΤΑΡΟ αποτελείται από :

Καθιστικό Υπνοδωμάτιο Αποθήκη

Πρωτόπλασμα Πυρήνα Μεμβράνη

ΕΤΑΙΡΕΙΑ αποτελείται από : Τμήμα Πωλήσεων Τμήμα Παραγωγής Λογιστήριο

6. Ζεύγη με Δράση και Οντότητα Τα παραδείγματα που ακολουθούν προέρχονται από την Υπογλώσσα της Ιατρικής και την Υπογλώσσα της Οικονομίας. Η πρώτη λέξη που είναι ρηματικό επίθετο έχει χαρακτηριστεί με τη γενική έννοια Δράση. Παραδείγματα από την Υπογλώσσα της Ιατρικής Η σύνθεση της προσταγλανδίνης. Η θεραπεία του πεπτικού έλκους. Ο έλεγχος του γαστρεντερικού. Η διόγκωση των αρθρώσεων. Οι διαταραχές της πηκτικότητας. Παραδείγματα προέρχονται από την Υπογλώσσα της Οικονομίας.

88

Συγκέντρωση των προϊόντων. Απελευθέρωση των τιμών στην αγορά. Τροποποίηση του κανονισμού. Ενέργειες ποιοτικής βελτιώσεως του ελαιολάδου. Διεύρυνση των δραστηριοτήτων. Η χορήγηση επισιτιστικής βοήθειας. 4.1.8.4. Υλοποίηση Υλοποιήθηκε μια γραμματική συντακτικής αναγνώρισης και προσδιορισμού των σημασιακών σχέσεων των συστατικών Ονοματικών Φράσεων σε γλώσσα προγραμματισμού Turbo Prolog για περιπτώσεις ζευγών: Οντότητα-Οντότητα και Δράση-Οντότητα. Χρησιμοποιήθηκαν τα εξής παραδείγματα: Για ζεύγος Οντότητα-Οντότητα Ονοματική Φράση

Υπονοούμενη Σχέση

Αποθήκη ξυλείας Αποθήκη οικίας Φιάλη οξυγόνου Πυρήνας κυττάρου Αποθήκη εμπορευμάτων Λογιστήριο εταιρείας

"περιέχει" "τόπος" "περιέχει" "τόπος" "περιέχει" "τόπος"

ή "τμήμα_του" ή "τμήμα_του" ή "τμήμα_του"

Για ζεύγος Δράση-Οντότητα Δράση αναστολέων Σύνθεση προσταγλανδίνης Απόφαση διευθυντού Ανάθεση προμήθειας

"Υποκείμενο" "Αντικείμενο" "Υποκείμενο" "Αντικείμενο"

Για ζεύγος Οντότητα-Οντότητα η γραμματική που υλοποιήθηκε βρίσκει τις υπονοούμενες σχέσεις μεταξύ των δύο Οντοτήτων. Οι σχέσεις αυτές είναι και η απάντηση που προκύπτει από την αναλυση των παραπάνω φράσεων. Η αναλυση γίνεται με γραμματική η οποία αποτελείται από λεξικό, μορφολογική γνώση, σχέσεις ταξινομικές (is_a) και μερονομικές (part_of) που εμπίπτουν στη γνώση του κόσμου και από κανόνες συντακτικούς και εξωγλωσσικής γνώσης. Στο λεξικό χαρακτηρίζονται τα είδη των λημμάτων, δηλαδή οι Οντότητες οι οποίες χαρακτηρίζονται με (e) από το (entities) και οι δράσεις και χαρακτηρίζονται με (d). Η μορφολογική γνώση χρησιμεύει για τη σωστή εκφορά της πτώσης στην απάντηση που θα πάρουμε από το "τρέξιμο" της φράσης. Ακολουθεί ένα μέρος του λεξικού και της μορφολογικής γνώσης του προγράμματος.

89

l(apothiki,e).l(xyleias,e).l(oikias,e).l(fiali,e).l(oxygonou,e).l(pyrinas,e).l (kyttarou,e). l(emporeumaton,e).l(logistirio,e).l(etairias,e).l(stereo,e).l(drasi,d).l(an astoleon,e). l(synthesi,d).l(prostaglandinis,e).l(apofasi,d).l(dieythynti,e).l(anathesi, d).l(ergou,e). gen(oikia,oikias).gen(xyleia,xyleias).gen(apothiki,apothikis). gen(oxygono,oxygonou). gen(fiali,fialis).gen(kyttaro,kyttarou).gen(emporeumata,emporeumaton ). gen(etairia,etairias). gen(stereo,stereou). Για την Ταξινομική Γνώση ισχύει η σχέση is_a που σημαίνει "ανήκει" ή "είναι υποσύνολο του" , για την Μερονομική Γνώση ισχύει η σχέση part_of που σημαίνει "είναι τμήμα του". Η Ταξινομική Γνώση που χρησιμοποιήθηκε έχει ως εξής: ΟΝΤΟΤΗΤΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΔΟΧΕΙΟ ΔΩΜΑΤΙΟ ΑΠΟΘΗΚΗ ΦΙΑΛΗ ΤΜΗΜΑ ΕΤΑΙΡΕΙΑΣ ΛΟΓΙΣΤΗΡΙΟ ΥΛΙΚΟ ΑΕΡΙΟ ΟΞΥΓΟΝΟ ΣΤΕΡΕΟ ΞΥΛΕΙΑ ΕΜΠΟΡΕΥΜΑΤΑ Ή σε μορφή λογικού προγραμματισμού (Prolog): is_a(domatio,doheio). is_a(xyleia,stereo). is_a(emporeumata,stereo). is_a(apothiki,domatio). is_a(oxygono,aerio). is_a(fiali,doheio). is_a(logistirio,tmima).

is_a(stereo,yliko). is_a(aerio,yliko).

Η Μερονομική Γνώση που χρησιμοποιείται από το πρόγραμμα μπορεί να παρασταθεί ως εξής: Τμήμα_του (ΟΙΚΙΑ, ΔΩΜΑΤΙΟ) Τμήμα_του (ΚΥΤΤΑΡΟ, ΠΥΡΗΝΑΣ) Τμήμα_του (ΕΤΑΙΡΕΙΑ, ΛΟΓΙΣΤΗΡΙΟ)

90

Ή σε μορφή Prolog: part_of(domatio,oikias). part_of(logistirio,etairias).

part_of(pyrinas,kyttarou).

Οι κανόνες είναι δύο ειδών: Κανόνες που περιέχουν την εξωγλωσσική γνώση και κανόνες συντακτικοί. Οι κανόνες εξωγλωσσικής γνώσης προσδιορίζουν τις συνθήκες που πρέπει να ισχύουν για να συνδέονται δύο έννοιες με την ορθή σχέση. Παραδείγματα κανόνων εξωγλωσσικής γνώσης του προγράμματος για τις σχέσεις "περιέχει" και "τόπος" είναι τα παρακάτω : periehei(X1,X2):-gen(NX2,X2),is(X1,Y1),is(NX2,Y2),periehei(Y1,Y2). topos(X1,Y2):-is_a(X1,Y1),part_of(Y1,Y2),gen(NY2,Y2),gen(X1,GX1), Παραδείγματα παρακάτω :

συντακτικών

κανόνων

του

προγράμματος

είναι

οι

np(N,X):-np1(N,X,Z),np2(N,X,Z),np3(N,X,Z),np4(N,X,Z). np1(_,X,periehei):-f(X,Y,Rest),l(Y,e),f(Rest,Z,""),l(Z,e),periehei(Y,Z). np2(_,X,topos):-f(X,Y,Rest),l(Y,e),f(Rest,Z,""),l(Z,e),topos(Y,Z). np3(_,X,"Y"):-f(X,Y,Rest),l(Y,d),f(Rest,Z,""),l(Z,e),c(Y,Z,"Y"). np4(_,X,"A"):-f(X,Y,Rest),l(Y,d),f(Rest,Z,""),l(Z,e),c(Y,Z,"A"). Το σύστημα δίδει ως απάντηση την υπονοούμενη σχέση μεταξύ των λέξεων των οποίων αναγνωρίζει και μια εξήγηση του συμπερασμού που εκτελεί δίνοντας τα βήματα που ακολουθεί για την απόδειξη της ισχύος της σχέσεως την οποία αναγνωρίζει. Τέλος παραθέτουμε την απάντηση για το παράδειγμα «αποθήκη ξυλείας» που περιέχει και την εξήγηση όπως τη δίνει το σύστημα. Το πρόγραμμα περιέχει τον κανόνα: p1 :-np (“σχέση”, “apothiki xyleias”). Και όταν ως στόχος του προγράμματος δίδεται το p1, τότε η απάντησή του είναι: σχέση= «περιέχει» και «αποθήκη περιέχει ξυλεία» επειδή

91

«η αποθήκη είναι δοχείο και η ξυλεία ελιναι υλικό και το δοχείο περιέχει υλικό»

4.1.9. Ζεύγη Ουσιαστικών της Αγγλικής 4.1.9.1. Εισαγωγή Ως πηγή λέξεων χρησιμοποιήθηκε το ερμηνευτικό λεξικό της αγγλικής γλώσσας Longman Dictionary of Contemporary English όπου παρατίθενται όλες οι βασικές (πρωτόγονες) λέξεις της αγγλικής (περίπου 2000 συνολικά) που σύμφωνα με τον εκδότη επαρκούν για την διατύπωση όλων των ερμηνευμάτων του λεξικού. Από τις λέξεις αυτές επιλέχθηκαν 200 περίπου ουσιαστικά από τα 600 που αναφέρονται στο λεξικό αυτό. Στη συνέχεια περιγράφεται συνοπτικά η μέθοδος για την ανακάλυψη των κανόνων που καθορίζουν την δυνατότητα σύνδεσης ουσιαστικών. Δίδεται επίσης η μέθοδος για την κατασκευή μιας εφαρμογής λογικού προγραμματισμού η οποία μπορεί να ελέγξει αν δύο ουσιαστικά συνδυάζονται σε ζεύγη σύμφωνα με τους κανόνες και σε ποιο κανόνα οφείλεται η δυνατότητα συνδυασμού τους. Λεπτομέρειες αναφέρονται στην (Γ. Αγγελής και Σ. Τσεκέρζογλου, 1998). 4.1.9.2. Η Μέθοδος Ανακάλυψης των Κανόνων Η ανακάλυψη των κανόνων συνδυασμών των ουσιαστικών στηρίζεται στην κατηγοριοποίησή τους και στις σχέσεις μεταξύ των κατηγοριών όπως παραπάνω και για τα ζεύγη της Ελληνικής. Για παράδειγμα όλα τα ζώα dog, cat, pig, κλπ κατατάχθηκαν στην κατηγορία animals ενώ όλες οι λέξεις σχετικές με έπιπλα (desk, table, chair, κλπ) κατατάχθηκαν στην κατηγορία furniture. Ο έλεγχος της νομιμότητας του συνδυασμού κατηγοριών χρησιμοποιήθηκε για την ανακάλυψη κανόνων συνδυασμών ουσιαστικών που ανήκουν στις κατηγορίες αυτές. Οι βασικές σχέσεις συνδυασμού ουσιαστικών που χρησιμοποιήθηκαν είναι οι παρακάτω όπου συχνά τα ζεύγη συνδέονται με την λέξη «of»: Α. Σχέση μέρους/τμήματος μιας οντότητας. Πρόκειται για την σχέση εκείνη που το ένα από τα δύο ονόματα αντιστοιχεί σε ένα μέρος ή τμήμα μιας οντότητας, και το άλλο αντιστοιχεί στην ίδια την οντότητα. Ένα παράδειγμα είναι το ζεύγος “room of house”, όπου η λέξη room αντιστοιχεί σε τμήμα της οντότητας house.

92

B. Σχέση περιεχομένου. Πρόκειται για την σχέση που συνδυάζει το περιεχόμενο (content) ενός “δοχείου” (container) με το δοχείο. Ένα παράδειγμα είναι “cup of coffee”. Γ. Σχέση υλικού κατασκευής. Πρόκειται για την σχέση που συνδυάζει κάποιο αντικείμενο με το υλικό από το οποίο αυτό είναι κατασκευασμένο. Ένα παράδειγμα είναι το “table of wood”. Δ. Σχέση χαρακτηριστικού και αντικειμένου. Πρόκειται για την σχέση που συνδυάζει κάποιο αντικείμενο με κάποιο χαρακτηριστικό του ή ιδιότητα. Ένα παράδειγμα είναι το “color of house” Για διευκόλυνση της συγγραφής των κανόνων συνδυασμού οι τέσσερις σχέσεις υποδιαιρέθηκαν σε υποπεριπτώσεις όπως παρακάτω. Η σχέση Α, έχει υποδιαιρεθεί στις παρακάτω υποπεριπτώσεις: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

animal_part + animal building_part + building human_part + human solid_part + solid vehicle_part + vehicle member_set + member tree_part + tree

Η σχέση Β έχει υποδιαιρεθεί στις παρακάτω υποπεριπτώσεις: 1. 2. 3. 4. 5.

fruit + fruit_container liquid_container + liquid powder + powder_container solid_container + solid tree_fruit + fruit_container

Η σχέση Γ έχει υποδιαιρεθεί στις παρακάτω υποπεριπτώσεις: 1. cloth + cloth_material 2. furniture + furniture_material Και τέλος, η σχέση Δ έχει υποδιαιρεθεί στις παρακάτω υποπεριπτώσεις: 1. object + object_attribute 2. readable_attribute + readable 4.1.9.3. Η Μέθοδος Yλοποίησης Η μέθοδος που ακολουθήθηκε κατά την υλοποίηση στηρίζεται στην δημιουργία μιας βάσης γνώσης (Knowledge base) η οποία αναπαριστά

93

σε PROLOG την κατηγοριοποίηση των λέξεων και που αντιστοιχεί σε ένα σημασιακό δίκτυο. Η βάση γνώσεων συνδυάζεται με ένα δεύτερο αρχείο PROLOG το οποίο περιέχει τους κανόνες οι οποίοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό των εγκύρων ζευγών λέξεων. Για παράδειγμα σύμφωνα με ένα κανόνα οι λέξεις της κατηγορίας «δοχείο» (container) μπορούν να συνδυαστούν με τα αντικείμενα της κατηγορίας υγρό (liquid). Το ουσιαστικό bottle ανήκει στην κατηγορία container, ενώ το ουσιαστικό water ανήκει στην κατηγορία liquid. Οι δύο κατηγορίες μπορούν να συνδυαστούν και να παράγουν την ονοματική φράση ‘a bottle of water’. Η κατηγοριοποίηση των δύο λέξεων δηλώνεται ως εξής: container(bottle). liquid(water). Ο συνδυασμός των δύο κατηγοριών ορίζεται με τον κανόνα για το κατηγόρημα containerOfLiquid ως εξής: containerOfLiquid(Container, Liquid) :-container(Container),liquid(Liquid). Οι κατηγορίες στις οποίες κατατάχθηκαν οι 200 λέξεις της εφαρμογής είναι οι παρακάτω: accident area area_relevant animal animal_part building building_part cage cloth cloth_material element furniture furniture_material fruit fruit_container human human_part human_problem liquid liquid_container metal member member_set objectobject_attribute powder powder_container readable readable_attribute show solid solid_part solid_container ticket transport tree tree_part tree_fruit vehicle vehicle_part Μερικές σχέσεις που βρέθηκαν για το συνδυασμό των κατηγοριών ουσιαστικών ήταν οι εξής: 1. transport + accident 2. area_relevant + area 3. animal_part + animal

94

4. building_part + building 5. animal + cage 6. cloth + cloth_material 7. furniture + furniture_material 8. fruit + fruit_container 9. human_part + human 10. human_part + human_problem 11. liquid_container + liquid 12. member_set + member 13. object + object_attribute 14. powder + powder_container 15. readable_attribute + readable 16. solid_part + solid 17. solid_container + solid 18. vehicle_part + vehicle 19. tree_part + tree 20. tree_fruit + tree 21. tree_fruit + fruit_container

4.1.10.

Το Πρότυπο C3 Ανάλυσης Ζευγών Λέξεων

Στην εργασία (F.G. Costello and Keane M.T. , 2000) παρουσιάζεται το πρότυπο C3 για την προσομοίωση της κατανόησης και ερμηνείας ζευγών λέξεων από τον άνθρωπο. Το πρότυπο αυτό βασίζεται σε μία θεωρία που προβλέπει ότι η παραγωγή ερμηνειών σύνθετων φράσεων από τον άνθρωπο υπόκειται σε τρεις περιορισμούς που αφορούν την διαγνωσιμότητα (diagnosticity), την αληθοφάνεια (plausibility) και την πληροφορικότητα (informativeness). Η ορθή ερμηνεία φράσεων απαιτεί την κατασκευή από τον ακροατή μίας ερμηνείας που ικανοποιεί αυτούς τους τρεις περιορισμούς που αναλύονται στη συνέχεια. Οι μέθοδοι παράστασης και επεξεργασίας γνώσης του προτύπου αυτού σχετίζονται με αυτές της Τεχνητής Νοημοσύνης για την ανάλυση ζευγών λέξεων που παρουσιάσθηκαν παραπάνω. ΔΙΑΓΝΩΣΙΜΟΤΗΤΑ Ο περιορισμός της διαγνωσιμότητας απαιτεί η ερμηνεία να περιέχει μερικά κατηγορήματα που είναι διαγνωστικά των δύο ή και μίας από τις συστατικές έννοιες της φράσης που ερμηνεύεται. Τα διαγνωστικά κατηγορήματα μίας έννοιας είναι εκείνα που προσδιορίζουν καλύτερα περιπτώσεις της εκάστοτε έννοιας και τη διαφοροποιούν από τις άλλες. Ένα κατηγόρημα είναι διαγνωστικό για μία έννοια αν συμβαίνει συχνά σε περιπτώσεις της συγκεκριμένης έννοιας και σπάνια σε περιπτώσεις άλλων.

95

Στο παρακάτω παράδειγμα η διαγνωσιμότητα προβλέπει ότι η πρώτη ερμηνεία είναι περισσότερο αποδεκτή από τη δεύτερη: A cactus fish is a prickly fish (αγκαθωτό ψάρι) A cactus fish is a green fish (πράσινο ψάρι) Το χαρακτηριστικό «αγκαθωτό» είναι πιο διαγνωστικό για την έννοια του κάκτου, ενώ το δεύτερο αποτελεί γενικό προσδιορισμό για αντικείμενα πράσινα, όπως τα φυτά. Και οι δύο ερμηνείες παρέχουν διαγνωστικά κατηγορήματα για την έννοια ψάρι. Αυτός ο περιορισμός δεν απαιτεί όλα τα διαγνωστικά κατηγορήματα κάθε συστατικής έννοιας να χρησιμοποιούνται στην ερμηνεία, αλλά εκείνα που αναγνωρίζουν μία περίπτωση της έννοιας. Η παραπάνω ερμηνεία δεν περιλαμβάνει το διαγνωστικό κατηγόρημα «μεγαλώνει στην έρημο». Το κατηγόρημα «αγκαθωτό» είναι αρκετό για να αναγνωριστεί η ερμηνεία ως περιγραφή κάποιου αντικειμένου ή οργανισμού που ονομάζεται «ψάρι–κάκτος».

ΑΛΗΘΟΦΑΝΕΙΑ O ερμηνευτής μιας νέας σύνθετης φράσης μπορεί να υποθέσει ότι η σωστή έννοια είναι αυτή που περιγράφει κάτι που ήδη γνωρίζει, διαφορετικά ο ομιλητής θα χρησιμοποιούσε έναν πιο λεπτομερή τρόπο έκφρασης. Ο περιορισμός της αληθοφάνειας απορρέει από αυτή την υπόθεση απαιτώντας οι ερμηνείες να περιέχουν κατηγορήματα που είναι συνεπή με την προηγούμενη εμπειρία του ερμηνευτή. Ερμηνείες που περιέχουν περιπτώσεις που είναι ήδη γνωστό ότι υπάρχουν είναι πλήρως αληθοφανείς. Σε πολλές περιπτώσεις όμως οι συνδυασμοί εννοιών πρέπει να ερμηνευτούν κατασκευάζοντας μερικές νέες έννοιες. Στο παρακάτω παράδειγμα η αληθοφάνεια προβλέπει ότι η πρώτη ερμηνεία είναι πιο αποδεκτή από τη δεύτερη επειδή το πρώτο είναι πιο συνεπές με αυτό που συμβαίνει στην πραγματικότητα ενώ το δεύτερο χρειάζεται στήριξη ενός ειδικού περιβάλλοντος όπου το πουλί εξανθρωπίζεται. A shovel bird = πουλί με πλατύ ράμφος για να σκάβει για τροφή A shovel bird = πουλί που χρησιμοποιεί ένα φτυάρι για να σκάψει για τροφή ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΟΤΗΤΑ

96

Η πληροφορικότητα απορρέει από την υπόθεση ότι κάθε ερμηνεία που ικανοποιεί τον περιορισμό αυτό μεταφέρει την πληροφορία για την οποία και οι δύο λέξεις σε μία σύνθετη φράση είναι αναγκαίες και επαρκείς. Π. χ. οι παρακάτω ερμηνείες a head hat is a hat worn on the head a car vehicle is a car δεν γίνονται αποδεκτές λόγω του περιορισμού της πληροφορικότητας. Η πρώτη δεν παρέχει πληροφορίες σχετικά με την έννοια του πίλου ενώ η δεύτερη για την έννοια του αυτοκινήτου. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΠΡΟΤΥΠΟΥ Όταν οι άνθρωποι αντιμετωπίζουν νέες σύνθετες εκφράσεις μπορούν να παράγουν την κατάλληλη ερμηνεία με ταχύτητα και επιλέγοντας την καλύτερη ερμηνεία απορρίπτοντας πιθανές εναλλακτικές ερμηνείες. Δεδομένης της δημιουργικότητας και ποικιλίας των ερμηνειών ο αριθμός δυνητικών ερμηνειών για μία έκφραση μπορεί να είναι μεγάλος. Η αποδοτικότητα των ανθρώπινων εννοιολογικών συνδυασμών σημαίνει ότι ο νοητικός μηχανισμός ερμηνείας μπορεί να εξάγει από ένα σύνολο πιθανών ερμηνειών την καλύτερη της υπό συζήτηση φράσης. Η λειτουργία του προτύπου του μηχανισμού αυτού βασίζεται στην έρευνα των περιορισμών που υπάρχουν στο χώρο πιθανών ερμηνειών. Η έρευνα που διεξάγεται με το πρότυπο αρχίζει με την χρήση του περιορισμού της διαγνωσιμότητας και μετέπειτα με τους περιορισμούς της αληθοφάνειας και πληροφορικότητας. Το πρότυπο αρχίζει την ανάλυση κατασκευάζοντας τις πιο διαγνωστικές ερμηνείες για λόγους αποδοτικότητας. Το πρότυπο λαμβάνει ως εισόδους μία βάση γνώσης παραστάσεων διαφόρων προτασιακών κατηγορημάτων και μία φράση που πρόκειται να ερμηνευθεί. Οι αντίστοιχες έξοδοι είναι η ερμηνεία που ικανοποιεί σε μέγιστο βαθμό τους τρεις περιορισμούς και ανακαλύπτεται σε τρία βήματα. Τα τρία βήματα εφαρμόζονται από τα τρία τμήματα του προτύπου αντιστοίχως. Το τμήμα της διαγνωσιμότητας παράγει ένα σύνολο ερμηνειών που βασίζονται σε υποσύνολα των διαγνωστικών κατηγορημάτων των δύο συστατικών εννοιών υπολογίζοντας το βαθμό διαγνωσιμότητας σε κάθε μία. Τα τρία βήματα εφαρμόζονται στο πλαίσιο ανάλυσης της διαγνωσιμότητας, σε αναζήτηση της καταλληλότερης ερμηνείας. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να βρεθεί η καταλληλότερη ερμηνεία. Το τμήμα της αληθοφάνειας γενικεύει αυτές τις ερμηνείες προσθέτοντας συνεπή κατηγορήματα από τη βάση γνώσης αποτιμώντας συγρόνως την

97

διαγνωσιμότητα και την αληθοφάνεια των ερμηνειών. Το τμήμα της πληροφορικότητας υπολογίζει την πληροφορικότητα και την αποδεκτότητα των ερμηνειών. Το πρότυπο κινείται επαναληπτικά εντός του χώρου πιθανών ερμηνειών και σε κάθε κύκλο επανάληψης εφαρμόζει τα τρία βήματα στην παραγωγή και απόρριψη πιθανών ερμηνειών.

98

4.2. Επεξεργασία Ερωτήσεων

4.2.1. Εισαγωγή Η Επεξεργασία Ερωτήσεων είναι ο κλάδος της Λογομηχανικής που έχει στόχο τη δημιουργία υπολογιστικών συστημάτων που αναλύουν ερωτήσεις γραμμένες σε φυσική γλώσσα και παράγουν τις απαραίτητες πληροφορίες για την απάντησή τους. Οι πληροφορίες αυτές μπορεί να προέρχονται από βάσεις δεδομένων, κειμένων ή εικόνων.

4.2.2. Συστήματα με Ενδιάμεση Τυπική Γλώσσα 4.2.2.1. Γενικά Σε ένα σύστημα αυτού του τύπου το πρώτο τμήμα επιτελεί τη λεκτική ανάλυση των ερωτήσεων και την ανάκτηση των λεκτικών χαρακτηριστικών και το δεύτερο τμήμα μεταφράζει αυτόματα τις ερωτήσεις σε προγράμματα γραμμένα στην ενδιάμεση διαδικαστική τυπική γλώσσα του συστήματος. Το τρίτο τμήμα δέχεται το πρόγραμμα που παράγεται στο δεύτερο τμήμα και το εκτελεί. Η εκτέλεση αυτή μπορεί να αφορά μια από τις δύο βασικές λειτουργίες. Η πρώτη λειτουργία είναι η ενημέρωση μιας βάσης δεδομένων (Database) και η δεύτερη είναι η άντληση πληροφοριών από τη βάση δεδομένων και η παραγωγή απάντησης στην υποβληθείσα ερώτηση. Από τα πρώτα υλοποιημένα συστήματα αυτού του τύπου είναι τα DELFI και SHRDLU που πρωτοδημοσιεύθηκαν στις εργασίες [J. Kontos, 1970] και [T. Winograd, 1972] αντίστοιχα. Νεώτερη έκδοση του DELFI περιγράφεται στην εργασία [J. Kontos, 1971]. 4.2.2.2. Το Σύστημα DELFI 4.2.2.2.1. Εισαγωγή Στη συνέχεια περιγράφεται το πρώτο από τα συστήματα αυτά το σύστημα DELFI. Η οργάνωση του συστήματος αυτού στηρίζεται στη χρήση ενός μετα-μεταγλωττιστή (meta-compiler) ο οποίος δέχεται ως είσοδο τη γραμματική των ερωτήσεων γραμμένη σε μια μεταγλώσσα μαζί με την ερώτηση και παράγει μετάφραση της ερώτησης με βάση τη γραμματική εισόδου. Με τον τρόπο αυτό διευκολύνεται η προσαρμογή του συστήματος σε διαφορετικές εφαρμογές. Στην πρώτη εφαρμογή που επιχειρήθηκε δόθηκε στο σύστημα μια γραμματική ώστε να μπορεί να απαντήσει σε πολύπλοκες ερωτήσεις που αφορούν ένα σύνολο αντικειμένων που συνδέονται μεταξύ τους με σχέσεις χώρου και έχουν ιδιότητες που αφορούν το σχήμα τους.

99

4.2.2.2.2. Η Γλώσσα Εισόδου του DELFI Η είσοδος του συστήματος μπορεί να είναι είτε δηλωτικές προτάσεις είτε ερωτήσεις. Οι δηλωτικές προτάσεις περιέχουν πληροφορίες για την ενημέρωση της βάσης δεδομένων ενώ οι ερωτήσεις είναι κλειστού τύπου και με την άντληση πληροφοριών από τη βάση δεδομένων ελέγχονται ως προς την αλήθεια ή το ψεύδος. Μια απλοποιημένη μορφή του συντακτικού της γλώσσας των ερωτήσεων δίδεται παρακάτω σε μορφή BNF. ΑΠΛΗ ΜΟΡΦΗ ΤΗΣ ΓΡΑΜΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΤΥΠΟΥ ------------------------------------------------------------------------------------------------- = *( ) (σύνθετη πρόταση που ερμηνεύεται ως ερώτηση) = (απλή πρόταση που ερμηνεύεται ως ερώτηση) = / (ονοματική φράση) = *(ΕΙΝΑΙ ) (ΕΙΝΑΙ / ΕΧΕΙ ) (ρηματική φράση) = / ΚΑΘΕ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ / ΕΝΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ (όνομα αντικειμένου ή ποσοδείκτης ακολουθούμενος από τη λέξη "αντικείμενο") = ΚΑΘΕ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟΥ / ΕΝΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟΥ (ποσοδείκτης ακολουθούμενος από τη λέξη «αντικείμενο» και την αναφορική αντωνυμία «που») = Το λεξικό των αντικειμένων = Το λεξικό των σχέσεων των αντικειμένων = Το λεξικό των ιδιοτήτων των αντικειμένων = ΚΑΙ / Η = Το λεξικό των τιμών των ιδιοτήτων των αντικειμένων -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Σημείωση: Ο αστερίσκος μπροστά από ένα σύμβολο σε παρενθέσεις (* (Χ) ) σημαίνει επανάληψη από μηδέν έως άπειρες φορές του συμβόλου Χ.

100

1 2 3

4

5

Το παραπάνω σχήμα περιέχει αντικείμενα καθένα των οποίων μπορεί να έχει σχήμα κύκλου ή ορθογωνίου τετραπλεύρου διχοτομούμενου οριζόντια από έναν άξονα. Το σύνολο των αντικειμένων αυτών αποτελεί τον μικρόκοσμο της εφαρμογής όπου το παραπάνω σχήμα αποτελεί μια από τις εικόνες που μπορεί να παρουσιάσει ο μικρόκοσμος σε δεδομένη στιγμή. Ιστορικά οι έννοιες αυτές έχουν εμφανιστεί σε φιλοσοφικά κείμενα που ασχολούνται με τη γλώσσα όπως [Αριστοτέλης, 4ος π.Χ.] και [L. Wittgenstein, 1953]. Στο μικρόκοσμο αυτό κάθε αντικείμενο μπορεί να βρίσκεται πάνω ή κάτω από ένα άλλο αντικείμενο ανάλογα με τη σχετική θέση του άξονά του, να βρίσκεται εντός ή εκτός σε σχέση με ένα άλλο αντικείμενο ανάλογα με τη σχετική θέση του περιγράμματός του, να έχει περίγραμμα συνεχές ή διακεκομμένο και άξονα συνεχή ή διακεκομμένο. Τα αντικείμενα ονομάζονται με αριθμούς. Στη συνέχεια δίνουμε παραδείγματα περιγραφής των σχέσεων του αντικειμένου 4 με τα άλλα αντικείμενα. Παράδειγμα 1 Το αντικείμενο 4 είναι κάτω από τα αντικείμενα 2 και 3 και πάνω από τα αντικείμενα 1 και 5.

101

Παράδειγμα 2 Το αντικείμενο 4 είναι εντός των αντικειμένων 3 και 1. Πρέπει να σημειωθεί ότι η έννοιες "πάνω" και "κάτω" έχουν οριστεί για το συγκεκριμένο μικρόκοσμο με τρόπο που μπορεί να διαφέρει από τον τρόπο αντίληψης ενός ανθρώπου ώστε να επιδειχθεί η δυνατότητα αυθαιρεσίας στον ορισμό του μικρόκοσμου. Έτσι φαίνεται πώς η έννοια μιας λέξης μπορεί να εξαρτάται από τους νόμους του μικρόκοσμου που ισχύουν κάθε φορά. Εάν θέλαμε ο ορισμός του μικρόκοσμου να συμπίπτει με τη συνήθη αντίληψη ενός ανθρώπου τότε θα ορίζαμε π.χ. τη σχέση "πάνω" ως εξής: Το "αντικείμενο α" είναι πάνω από το "αντικείμενο β" εφόσον ο άξονας του "α" είναι πάνω από τον άξονα του "β" και το "α" δεν είναι εντός του "β". Στην περίπτωση του διαμορφωμένου αυτού μικρόκοσμου το Παράδειγμα 1 μετατρέπεται ως εξής: Το αντικείμενο 4 είναι κάτω από το αντικείμενο 3 και πάνω από το αντικείμενο 5. 4.2.2.2.3. Λειτουργία του DELFI Στη συνέχεια θα περιγραφεί η λειτουργία του συστήματος με την υπόθεση ότι στον αναλυόμενο μικρόκοσμο ισχύουν οι σημασιολογικοί νόμοι ορισμού των σχέσεων που προϋποθέτει το Παράδειγμα 1. Για την προετοιμασία του συστήματος πρέπει να προηγηθεί μια φάση ενημέρωσης του συστήματος, που απαιτεί την τροφοδότησή του με πληροφορίες σχετικές με τα αντικείμενα του παραπάνω σχήματος. Για το σκοπό αυτό εισάγουμε στο σύστημα μια σειρά προτάσεων σε φυσική γλώσσα, μερικές από τις οποίες παρουσιάζονται παρακάτω. ΤΑ 2 ΚΑΙ 3 ΚΑΙ ΤΑ 4 ΚΑΙ 1 ΤΑ 2 ΚΑΙ 4 ΤΑ 1 ΚΑΙ 3 ΤΑ 1 ΚΑΙ 2 ΚΑΙ ΤΑ 3 ΚΑΙ 4 ΤΑ 1 ΚΑΙ 2 ΚΑΙ ΤΑ 2 ΚΑΙ 3 ΚΑΙ ΤΑ 2 ΚΑΙ 3 ΤΟ 2

5

ΕΧΟΥΝ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΣΥΝΕΧΕΣ. ΕΧΟΥΝ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΔΙΑΚΕΚΟΜΜΕΝΟ. ΕΧΟΥΝ ΑΞΟΝΑ ΔΙΑΚΕΚΟΜΜΕΝΟ. ΕΧΟΥΝ ΑΞΟΝΑ ΣΥΝΕΧΗ. 5 ΕΧΟΥΝ ΣΧΗΜΑ ΤΕΤΡΑΠΛΕΥΡΟΥ. ΕΧΟΥΝ ΣΧΗΜΑ ΚΥΚΛΟΥ. 3 ΚΑΙ 4 ΕΙΝΑΙ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΟ 5. 4 ΕΙΝΑΙ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΑ 1 ΚΑΙ 5. ΕΙΝΑΙ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΑ 1, 4 ΚΑΙ 5. ΕΙΝΑΙ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΑ 1, 3, 4 ΚΑΙ 5.

Οι πληροφορίες που προκύπτουν από τη μετάφραση των προτάσεων αυτών σε συμβολική μορφή επεξεργάσιμη από το σύστημα, αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων του συστήματος. Μετά τη

102

συμπλήρωση της φάσης της ενημέρωσης μπορούμε να υποβάλλουμε στο σύστημα ερωτήσεις και να λάβουμε απαντήσεις. Στον παρακάτω πίνακα δίδονται παραδείγματα ερωτήσεων που υποβλήθηκαν στο σύστημα με τις αντίστοιχες απαντήσεις που παρήγαγε το σύστημα. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ -------------------------------------------------------------------------------------------------------------1.

ΕΝΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟΥ ΕΧΕΙ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΣΥΝΕΧΕΣ ΕΙΝΑΙ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΤΟ 3

2. ΚΑΘΕ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟΥ ΕΧΕΙ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΣΥΝΕΧΕΣ ΕΙΝΑΙ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΤΟ 3

ΠΡΟΤΑΣΗ ΑΛΗΘΗΣ ΠΡΟΤΑΣΗ ΨΕΥΔΗΣ

3. ΚΑΘΕ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟΥ ΕΙΝΑΙ ΜΕΣΑ ΣΕ ΕΝΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟΥ ΕΙΝΑΙ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΤΟ 5 ΕΧΕΙ ΑΞΟΝΑ ΔΙΑΚΕΚΟΜΜΕΝΟ ΕΝΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΕΙΝΑΙ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΚΑΘΕ ΠΡΟΤΑΣΗ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟΥ ΕΙΝΑΙ ΜΕΣΑ ΣΕ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟΥ ΕΧΕΙ ΣΧΗΜΑ ΤΕΤΡΑΠΛΕΥΡΟΥ

ΠΡΟΤΑΣΗ ΨΕΥΔΗΣ

4.

ΑΛΗΘΗΣ

5.

(ΕΡΩΤΗΣΗ 1) Η ((ΕΡΩΤΗΣΗ 2) ΚΑΙ (ΕΡΩΤΗΣΗ 4)) ΠΡΟΤΑΣΗ ΑΛΗΘΗΣ

6.

(ΕΡΩΤΗΣΗ 1) ΚΑΙ (ΕΡΩΤΗΣΗ 2) ΚΑΙ (ΕΡΩΤΗΣΗ 4) ΠΡΟΤΑΣΗ ΨΕΥΔΗΣ

Οι απλές ερωτήσεις (PR) που δέχεται το σύστημα αποτελούνται από δύο μέρη την ονοματική φράση (NP) και τη ρηματική φράση (VP). Οι απλές αυτές ερωτήσεις μπορούν να συνδεθούν με λογικούς συνδέσμους (LC) ώστε να συγκροτήσουν σύνθετες ερωτήσεις (QUE). Η δομή των ρηματικών φράσεων αποτελείται από φωλιασμένες (nested) σχεσιακές φράσεις που συνδέονται με τις εκφράσεις (EXP) "ΚΑΘΕ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟY" ή "ΕΝΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΟY". Η εναλλακτική μορφή μιας ρηματικής φράσης αποτελείται από το ρήμα "ΕΧΕΙ" και μια απλή επιθετική φράση που δηλώνει ότι ένα αντικείμενο έχει μια ιδιότητα. Μια ονοματική φράση αποτελείται είτε από μια έκφραση (EXP) ακολουθούμενη από μια ρηματική φράση είτε από έναν όρο (TER). Ο

103

όρος μπορεί να είναι είτε ένα όνομα είτε μια από τις ποσοδεικτικές εκφράσεις "ΚΑΘΕ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ" ή "ΕΝΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ". 4.2.2.2.4. Υλοποίηση του DELFI Η πρώτη έκδοση του συστήματος "DELFI" που δέχεται ερωτήσεις της μορφής που περιγράψαμε παραπάνω υλοποιήθηκε το 1970 [J. Kontos, 1970] χρησιμοποιώντας γλώσσες προγραμματισμού της εποχής εκείνης όπως FORTRAN και ALGOL. Το κυρίως πρόγραμμα ή πρόγραμμα ελέγχου επικοινωνούσε με το χρήστη μέσω της οθόνης του υπολογιστή μεταφέροντας μηνύματα προς και από ένα αρχείο επικοινωνίας και καλούσε τα υπόλοιπα προγράμματα στη κατάλληλη στιγμή. Τα μηνύματα ήταν είτε εντολές ελέγχου είτε αγγλικές προτάσεις παρόμοιες με τις ελληνικές που περιγράψαμε παραπάνω. Οι προτάσεις υποβάλλονται στο πρόγραμμα μερισμού. Ο χρησιμοποιούμενος μεριστής ήταν γενικής χρήσης και μπορούσε να δεχθεί τη γραμματική οποιασδήποτε γλώσσας σε συμβολισμό BNF με την προϋπόθεση ότι η χρησιμοποιούμενη γραμματική είναι ελεύθερη συμφραζομένων (context free grammar). Αυτό το πρόγραμμα μερισμού μεταφράζει κάθε πρόταση σε ένα πρόγραμμα αποτελούμενο από εντολές μιας ενδιάμεσης εκτελέσιμης τυπικής γλώσσας. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω η βάση δεδομένων περιέχει συμβολική περιγραφή των ιδιοτήτων και των σχέσεων των αντικειμένων του μικρόκοσμου. Η επεξεργασία συνόλων που εκτελείται από τις εντολές του επεξεργαστή που εκτελεί τις εντολές της ενδιάμεσης γλώσσας αφορά το σχηματισμό συνόλων αντικειμένων τα οποία ικανοποιούν ορισμένες σχέσεις ή έχουν ορισμένες ιδιότητες. Επίσης αφορά τις κλασικές λειτουργίες επί συνόλων όπως η τομή και ο έλεγχος της επικάλυψης συνόλων. Το σύνολο που έχει σχηματιστεί μετά από την εκτέλεση κάθε μιας από αυτές τις εντολές αποθηκεύεται στη μνήμη και το αποκαλούμε "τρέχον σύνολο" [J. Kontos, 1970]. Εντολές απαραίτητες για την απάντηση των ερωτήσεων περιγράφονται παρακάτω: AN

Χ

Βρες όλα τα αντικείμενα που σχετίζονται με τη σχέση Χ με τουλάχιστον ένα από τα στοιχεία του τρέχοντος συνόλου.

EACH Χ Βρες όλα τα αντικείμενα που σχετίζονται με τη σχέση Χ με κάθε ένα από τα στοιχεία του τρέχοντος συνόλου. INT

Χ

Βρες την τομή του συνόλου Χ με το τρέχον σύνολο.

IMPL Χ

Έλεγξε αν το Χ είναι υποσύνολο του τρέχοντος συνόλου.

104

EMPTY

Έλεγξε αν το τρέχον σύνολο είναι κενό.

4.2.2.3. Υλοποίηση της Δεύτερης Έκδοσης του DELFI 4.2.2.3.1. Γενική Περιγραφή Στην εργασία [J. Kontos, 1971] παρουσιάζεται η υλοποίηση της δεύτερης έκδοσης του συστήματος DELFI. Στην έκδοση αυτή η έξοδος της δεύτερης φάσης αποτελείται από μακροεντολές οι οποίες υποβάλλονται σε ένα μακροεπεξεργαστή ο οποίος τις αναπτύσσει με βάση ένα σύνολο από μακροορισμούς σε προγράμματα FORTRAN. Κάθε μακροεντολή αντιστοιχεί σε μια διαδικαστική σημασιολογική συνιστώσα. Έτσι παράγεται ένα πρόγραμμα FORTRAN που αντιστοιχεί στην ερώτηση και μπορεί αμέσως να μεταγλωττιστεί και να εκτελεστεί για να παραγάγει την απάντηση. Η δημιουργία 40 ανεξάρτητων μακροεντολών δίνει τη δυνατότητα στο σύστημα να προσαρμόζεται σε διαφορετικούς μικρόκοσμους, αρκεί να ισχύουν τα εξής:    

Τα αντικείμενα του μικρόκοσμου είναι χωρισμένα σε κατηγορίες. Τα αντικείμενα έχουν ιδιότητες. Οι ιδιότητες έχουν είτε ποιοτικές είτε αριθμητικές τιμές. Υπάρχουν σχέσεις είτε μεταξύ αντικειμένων είτε μεταξύ αντικειμένων και κατηγοριών. Με τη δεύτερη αυτή έκδοση του DELFI αναπτύχθηκαν δύο νέα είδη εφαρμογών επιπλέον της εφαρμογής σε βάση εικόνων που έγινε με την πρώτη έκδοση. Οι δύο νέες εφαρμογές αφορούσαν τον χειρισμό βάσης δεδομένων ενός οργανισμού και την απάντηση ερωτήσεων έπειτα από συμπερασμό (deductive question answering). 4.2.2.3.2. Απάντηση Ερωτήσεων με Συμπερασμό Ένα παράδειγμα απάντησης ερωτήσεων με συμπερασμό που εφαρμόστηκε η δεύτερη έκδοση του DELFI αφορά την απάντηση ερωτήσεων σχετικά με αεροπορικά δρομολόγια. Η βάση δεδομένων και γνώσεων περιέχει στοιχεία πτήσεων γνωστά σε ένα στέλεχος γραφείου ταξειδίων όπως τα παρακάτω για ένα δείγμα από αυτές. ΠΤΗΣΗ-1 ΠΤΗΣΗ-2 ΠΤΗΣΗ-3 ΠΤΗΣΗ-1 ΠΤΗΣΗ-1 ΠΤΗΣΗ-2 ΠΤΗΣΗ-2 ΠΤΗΣΗ-3

ΕΙΝΑΙ ΜΕΛΟΣ ΤΩΝ ΠΤΗΣΕΩΝ ΕΙΝΑΙ ΜΕΛΟΣ ΤΩΝ ΠΤΗΣΕΩΝ ΕΙΝΑΙ ΜΕΛΟΣ ΤΩΝ ΠΤΗΣΕΩΝ ΑΝΑΧΩΡΕΙ ΑΠΟ ΑΘΗΝΑ ΠΕΤΑΕΙ ΓΙΑ ΡΩΜΗ ΑΝΑΧΩΡΕΙ ΑΠΟ ΡΩΜΗ ΠΕΤΑΕΙ ΓΙΑ ΠΑΡΙΣΙ ΑΝΑΧΩΡΕΙ ΑΠΟ ΡΩΜΗ

105

ΠΤΗΣΗ-3 ΠΤΗΣΗ-1 ΠΤΗΣΗ-1 ΠΤΗΣΗ-2 ΠΤΗΣΗ-2 ΠΤΗΣΗ-3 ΠΤΗΣΗ-3

ΠΕΤΑΕΙ ΓΙΑ ΛΟΝΔΙΝΟ ΕΧΕΙ ΧΡΟΝΟ ΑΝΑΧΩΡΗΣΗΣ 9 ΕΧΕΙ ΧΡΟΝΟ ΑΦΙΞΗΣ 11 ΕΧΕΙ ΧΡΟΝΟ ΑΝΑΧΩΡΗΣΗΣ 13 ΕΧΕΙ ΧΡΟΝΟ ΑΦΙΞΗΣ 14 ΕΧΕΙ ΧΡΟΝΟ ΑΝΑΧΩΡΗΣΗΣ 10 ΕΧΕΙ ΧΡΟΝΟ ΑΦΙΞΗΣ 12

Η λειτουργία του συστήματος αυτού είναι αυτή ενός εμπείρου συστήματος. Οι κανόνες συμπερασμού του συστήματος αποτελούν αυτό που σήμερα ονομάζεται η "βάση γνώσης" (knowledge base) του έμπειρου συστήματος. Επομένως αυτό αποτελεί το πρώτο ελληνικό έμπειρο σύστημα διαχείρισης γνώσης επιχείρησης (enterprise knowledge management expert system) και ένα από τα πρώτα διεθνώς (Kontos,1971). Η διαχείριση γνώσης επιχειρήσεων εμφανίστηκε ως επιστημονική δραστηριότητα μόλις την τελευταία δεκαετία, δηλαδή περίπου 20 χρόνια μετά από τις πρώιμες αυτές έρευνες του συγγραφέα. Οι σχέσεις των παραπάνω πτήσεων δίδονται σχηματικά στο παρακάτω σχήμα:

ΠΑΡΙΣΙ

ΑΘΗΝΑ

ΡΩΜΗ

ΛΟΝΔΙΝΟ

Μερκοί κανόνες συμπερασμού του έμπειρου συστήματος είναι οι εξής: ΑΝ Π1 ΕΙΝΑΙ ΜΕΛΟΣ ΤΩΝ ΠΤΗΣΕΩΝ ΚΑΙ Π2 ΕΙΝΑΙ ΜΕΛΟΣ ΤΩΝ ΠΤΗΣΕΩΝ ΚΑΙ Π1 ΠΕΤΑΕΙ ΓΙΑ Τ1 ΚΑΙ Π2 ΑΝΑΧΩΡΕΙ ΑΠΟ Τ1 ΤΟΤΕ Π2 ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ Π1.

106

ΑΝ Π1 ΑΚΟΛΟΥΘΕΙ Π2 ΚΑΙ Π1 ΕΧΕΙ ΧΡΟΝΟ ΑΝΑΧΩΡΗΣΗΣ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ ΚΑΤΑ 2 ΑΠΟ ΤΟ ΧΡΟΝΟ ΑΦΙΞΗΣ ΤΟΥ Π2 ΤΟΤΕ Π1 ΣΥΝΔΕΕΤΑΙ ΜΕ Π2. ΑΝ Π1 ΣΥΝΔΕΕΤΑΙ ΜΕ Π2 ΚΑΙ Π2 ΑΝΑΧΩΡΕΙ ΑΠΟ Τ1 ΚΑΙ Π1 ΠΕΤΑΕΙ ΓΙΑ Τ2 ΤΟΤΕ Τ2 ΕΙΝΑΙ ΠΡΟΣΠΕΛΑΣΙΜΟΣ ΑΠΟ Τ1. Στους παραπάνω κανόνες οι μεταβλητές Π1 και Π2 συμβολίζουν τις πτήσεις και οι Τ1 και Τ2 συμβολίζουν τους τόπους ανχώρησης ή προορισμού των πτήσεων. Στην ερώτηση: "Είναι το Παρίσι προσπελάσιμο από Αθήνα ;" απάντηση που δίνει το σύστημα είναι καταφατική.

Η

Στην ερώτηση: "Είναι το Λονδίνο προσπελάσιμο από Αθήνα ;" απάντηση που δίνει το σύστημα είναι αρνητική.

Η

4.2.3. Συστήματα χωρίς Ενδιάμεση Τυπική Γλώσσα Στο πλαίσιο νεώτερων ερευνών αναπτύχθηκε η ιδέα της κατασκευής συστημάτων επεξεργασίας λόγου με την εναλλακτική μέθοδο ARISTA [J. Kontos, 1980, 1985, 1992] δηλαδή χωρίς ενδιάμεση τυπική γλώσσα για την παράσταση της «σημασίας». Εδώ θα χρησιμοποιηθεί το πρώτο παράδειγμα που χρησιμοποιήθηκε παραπάνω στην αναφορά στο σύστημα DELFI [J. Kontos, 1970] που έγινε στο τμήμα "Συστήματα με Ενδιάμεση Τυπική Γλώσσα" για να εξηγηθεί η εφαρμογή της εναλλακτικής αυτής μεθόδου στην επεξεργασία ερωτήσεων. Στο παράδειγμα αυτό απαιτείται η δημιουργία ενός συστήματος που μπορεί να απαντήσει ερωτήσεις σχετικά με ένα σύνολο αντικειμένων που συνδέονται μεταξύ τους με σχέσεις χώρου και έχουν ορισμένες γεωμετρικές ιδιότητες. Οι πληροφορίες για τα αντικείμενα αυτά μπορεί να θεωρηθούν ότι συγκροτούν μια βάση εικόνων. Η νέα απλοποιημένη υλοποίηση του συστήματος αυτού σε Turbo Prolog έχει ως εξής: Οι δηλώσεις είναι: domains s=string l=s* predicates q1 q2 q3 se(l,l) np(l,l,s) vp(l,l,s) re(l,l,s) isa(s,s) de(l,l) cn(l,l,s) pn(l,l,s) tv(l,l,s) iv(l,l,s)

107

scon(s,l,l) qw(l,l) ad(l,l,s) pt(l,l,s) rel(l,l,s) r(s,s,s) p(s,s,s,s) όπου se(l,l) είναι η κλειστή (ναι-όχι) ερώτηση και np(l,l,s) vp(l,l,s) και re(l,l,s) είναι οι φραστικές δομές της όπως ορίζονται από την παρακάτω σειρά προτάσεων που αντιστοιχούν σε κανόνες γραμματικής διαφοράς λιστών. clauses % GRAMMAR se(P0,P):-np(P0,P1,Y),vp(P1,P,Y). np(P0,P,X):-scon(an,P0,P1),cn(P1,P2,object),re(P2,P,X). np(P0,P,X):-ad(P0,P1,A),pt(P1,P,Pt),p(X,has,A,Pt). vp(P0,P,A):-tv(P0,P1,_),np(P1,P,A). vp(P0,P,A):-iv(P0,P1,_),rel(P1,P2,Rel),pn(P2,P,O),r(Rel,A,O). re(P0,P,A):-scon(which,P0,P1),vp(P1,P,A). Η επόμενη πρόταση ορίζει μία σχέση για την εξαγωγή της κεφαλής και της ουράς από μία λίστα. scon(W,[W|R],R). Τα κατηγορήματα de(l,l) cn(l,l,s) pn(l,l,s) tv(l,l,s) iv(l,l,s) qw(l,l) ad(l,l,s) pt(l,l,s) rel(l,l,s) χρησιμοποιούνται για την κατηγοριοποίηση των λέξεων στο λεξικό που ακολουθεί % LEXIKON Ονόματα Αντικειμένων: pn(P0,P,"1"):-scon("1",P0,P). pn(P0,P,"2"):-scon("2",P0,P). pn(P0,P,"3"):-scon("3",P0,P). pn(P0,P,"4"):-scon("4",P0,P). pn(P0,P,"5"):-scon("5",P0,P). Αμετάβατο Ρήμα

iv(P0,P,is):-scon(is,P0,P). tv(P0,P,has):-scon(has,P0,P). de(P0,P):-scon(a,P0,P).

Μεταβατικό Ρήμα

Άρθρο

108

cn(P0,P,object):-scon(object,P0,P). Κοινό Όνομα Ονόματα Ιδιοτήτων: pt(P0,P,contour):-scon(contour,P0,P). pt(P0,P,axis):-scon(axis,P0,P). Ονόματα Τιμών των Ιδιοτήτων ή Επίθετα ad(P0,P,continuous):-scon(continuous,P0,P). ad(P0,P,dotted):-scon(dotted,P0,P). Ονόματα Σχέσεων rel(P0,P,above):-scon(above,P0,P). rel(P0,P,below):-scon(below,P0,P). rel(P0,P,inside):-scon(inside,P0,P). rel(P0,P,outside):-scon(outside,P0,P). Στη συνέχεια ακολουθούν προτάσεις για την παράσταση σε μορφή σημασιακού δικτύου (SEMANTIC NETWORK). Με το σημασιακό δίκτυο παριστάνονται γνώσεις χρησιμοποιώντας τη σχέση «είναι μέλος του» που συμβολίζεται με το κατηγόρημα isa(_,_). Οι γνώσεις αυτές αφορούν τις κατηγορίες των αντικειμένων που εδώ είναι κύκλοι (circles) και ορθογώνια (rectangles). % SEMANTIC NETWORK isa(square,object). isa("1",rectangle). isa("2",rectangle). isa("5",rectangle). isa(circle,object). isa("3",circle). isa("4",circle). isa("1",object). isa("2",object). isa("3",object). isa("4",object). isa("5",object). Οι δύο ομάδες από προτάσεις που ακολουθούν συγκροτούν την βάση εικόνων. Η βάση αυτή περιέχει πληροφορίες για τις σχέσεις «εντός» και «εκτός» μεταξύ των αντικειμένων καθώς και για τις ιδιότητες «έχει

109

περίγραμμα» και «έχει άξονα» που έχουν ως δυνατές τιμές «συνεχές ή συνεχής» και «διακεκομμένο ή διακεκομμένος» % PICTORIAL DATABASE (Βάση Εικόνων) Η πρώτη ομάδα που ακολουθεί ορίζει σχέσεις μεταξύ των αντικειμένων. r(inside,"2","3"). r(inside,"4","3"). r(inside,"3","1"). r(inside,"5","1"). r(outside,"2","5"). r(outside,"4","5").

r(outside,"3","5").

r(outside,"X","Y"):-r(outside,"Y","X"). Δηλαδή η σχέση «outside» είναι συμμετρική. r(above,"2","3"). r(above,"3","4"). r(above,"4","1"). r(above,"1","5"). r(above,"2","4"). r(above,"3","4"). r(above,"2","1"). r(above,"3","1"). r(above,"4","1"). r(above,"2","5"). r(above,"3","5"). r(above,"4","5"). r(above,"1","5"). r(below,X,Y):-r(above,Y,X). Η δεύτερη ομάδα που ακολουθεί ορίζει ιδιότητες των αντικειμένων. p("1",has,dotted,contour). p("2",has,continuous,contour). p("3",has,continuous,contour). p("4",has,dotted,contour). p("5",has,continuous,contour).

p("1",has,continuous,axis). p("2",has,dotted,axis). p("3",has,continuous,axis). p("4",has,dotted,axis). p("5",has,continuous,axis).

Η βάση εικόνων περιέχει πληροφορίες για τα αντικείμενα "1", "2", "3", "4" και "5". Οι πληροφορίες αυτές αντιστοιχούν στο σχήμα που παρουσιάστηκε κατά την περιγραφή του συστήματος DELFI. Οι σχέσεις μεταξύ των αντικειμένων αυτών εκφράζονται χρησιμοποιώντας το κατηγόρημα r(_,_,_) του οποίου το πρώτο όρισμα αντιστοιχεί στη σχέση που θέλουμε να δηλώσουμε και το δεύτερο και τρίτο όρισμα αντιστοιχούν στα δύο αντικείμενα που συνδέονται με αυτή τη σχέση. Οι σχέσεις που μπορεί να ισχύουν μεταξύ των αντικειμένων αυτών είναι "εντός (inside)", "εκτός (outside)", "πάνω από (above)" και "κάτω από (below)". Η σχέση "κάτω από" ορίζεται ως η αντίστροφη της σχέσης "πάνω από" με τη χρήση του κανόνα «r(below,X,Y):-r(above,Y,X)».

110

Οι ιδιότητες των αντικειμένων αυτών εκφράζονται με το κατηγόρημα p(_,_,_,_). Το πρώτο όρισμα αντιστοιχεί σε ένα αντικείμενο και τα υπόλοιπα εκφράζουν τις ιδιότητες του αντικειμένου. Οι ιδιότητες των αντικειμένων όπως αναφέρθηκε αφορούν το περίγραμμα (contour) και τη μορφή του άξονα (axis). Η μορφή του περιγράμματος και του άξονα μπορεί να είναι είτε συνεχής είτε διακεκομμένη. Οι ερωτήσεις που υποβάλλονται στο σύστημα είναι κλειστού τύπου δηλαδή της μορφής "ναι-όχι" χρησιμοποιώντας το κατηγόρημα se([list], [], []). Η μορφή των ερωτήσεων ορίζεται από μια γραμματική παρόμοια με αυτή του συστήματος DELFI. Ακολουθούν ενδεικτικές ερωτήσεις κλειστού τύπου. Η απάντηση παράγεται με την επιλογή ενός εκ των συμβόλων q1, q2, q3 ως στόχου του προγράμματος. Αυτό αντιστοιχεί στην ερώτηση «είναι αληθές ότι ισχύει η πρόταση Χ ;» όπου στη θέση του «Χ» μπορεί να είναι μία από τις προτάσεις που αναφέρονται στο δεξιό μέλος του ορισμού ενός εκ των συμβόλων q1, q2, και q3. Ακολουθούν οι ορισμοί των τριών αυτών συμβόλων. q1:se([an,object,which,has,continuous,contour,is,below,"3"],[]),write("1 IS TRUE"). Δηλαδή το σύμβολο q1 συνδέεται με την πρόταση «Ένα αντικείμενο που έχει συνεχές περίγραμμα είναι κάτω από το 3» που είναι αληθής (TRUE) επειδή το 5 που έχει συνεχές περίγραμμα είναι κάτω από το 3. Άρα ο στόχος επιτυγχάνεται και δίδεται η απάντηση "1 IS TRUE" με την εκτέλεση της εντολής « write("1 IS TRUE")». q2:-se([an,object,which,has,dotted,contour,is,below,"3"],[]),write("2 IS TRUE"). Δηλαδή το σύμβολο q2 συνδέεται με την πρόταση «Ένα αντικείμενο που έχει διακεκομμένο περίγραμμα είναι κάτω από το 3» που είναι επίσης αληθής (TRUE) επειδή το 4 που έχει διακεκομμένο περίγραμμα είναι κάτω από το 3. Άρα ο στόχος επιτυγχάνεται και δίδεται η απάντηση "2 IS TRUE" με την εκτέλεση της εντολής « write("2 IS TRUE")». q3:-se([an,object,which,is,above,"3",has,continuous,axis],[]),write("3 IS TRUE"). Δηλαδή το σύμβολο q3 συνδέεται με την πρόταση «Ένα αντικείμενο που είναι πάνω από το 3 έχει συνεχή άξονα» που είναι ψευδής (FALSE) επειδή το μοναδικό αντικείμενο πάνω από το 3 είναι το 2 που έχει άξονα διακεκομμένο. Άρα ο στόχος δεν επιτυγχάνεται και η εντολή «write("3 IS TRUE")» δεν εκτελείται.

111

Παρατηρούμε ότι με την παραπάνω υλοποίηση αποδεικνύεται ότι υπολογιστικά συστήματα ερωτήσεων-απαντήσεων παρόμοια με το DELFI μπορούν να υλοποιηθούν χωρίς τη χρήση ενδιάμεσης τυπικής γλώσσας. Αυτό επιτυγχάνεται με την απευθείας διασύνδεση της γραμματικής με τη βάση δεδομένων μέσω των τονισμένων αναφορών των κατηγορημάτων p(X,has,A,Pt) και r(Rel,A,O) στην παραπάνω γραμματική. Οι μεταβλητές των κατηγορημάτων αυτών σημαίνουν τα εξής: X Pt A Rel A,O

= =

= Ένα αντικείμενο. = Ιδιότητα του αντικειμένου X. Τιμή της ιδιότητας Pt του αντικειμένου X. = Μία σχέση. Τα αντικείμενα που συνδέονται με τη σχέση Rel.

Κατά την λειτουργία του παραπάνω υπολογιστικού συστήματος η απάντηση ερωτήσεων στηρίζεται στον έλεγχο των ιδιοτήτων των αντικειμένων και των σχέσεών τους μεταξύ τους. Με τον έλεγχο αυτό τα αντικείμενα κατηγοριοποιούνται σε νέες σύνθετες κατηγορίες άλλες από αυτές που ορίζονται από το σημασιακό δίκτυο το οποίο παριστάνει την προϋπάρχουσα γνώση. Η κατασκευή υπολογιστικών προτύπων του νοητικού μηχανισμού συνδυασμού κατηγοριών αποτελεί επίκαιρο ερευνητικό πρόβλημα της Γνωσιακής Επιστήμης [F. Costello, 2001].

112

4.3. Επεξεργασία Αφηγηματικών Κειμένων

4.3.1. Εισαγωγή Τα αφηγηματικά κείμενα (narrative texts) που εξετάζονται στο τμήμα αυτό ανήκουν σε κατηγορίες όπως διηγήματα, δημοσιογραφικές ανταποκρίσεις, ιστορικά κείμενα, πειραματικές αναφορές και περιγραφές διαδικασιών. Ένα κοινό χαρακτηριστικό των κειμένων αυτών είναι η περιγραφή μίας σειράς ενεργειών, δράσεων ή γεγονότων. Υπεύθυνοι για τα γεγονότα αυτά είναι άτομα ή κοινωνικές ομάδες ή ακόμη και ολόκληρα κράτη. Σε πολλές περιπτώσεις δεσπόζει το ενδιαφέρον των υπευθύνων αυτών φορέων για την επιτυχία κάποιου στόχου ή σκοπού. Για την επιτυχία του σκοπού του ο ενδιαφερόμενος φορέας ακολουθεί κάποιο σχέδιο (plan). Αν οι σκοποί δύο ή περισσότερων φορέων είναι αντικρουόμενοι τότε υπάρχει διαμάχη (conflict) και στα σχέδια αντιστοιχούν αντισχέδια (counterplans). Στo τμήμα αυτό αναλύονται ορισμένα θέματα μεθοδολογίας επεξεργασίας αφηγηματικών κειμένων. Η μεθοδολογία αυτή αποσκοπεί στην αυτόματη επεξεργασία με υπολογιστή πληροφοριακών δομών που περιέχονται ή υπονοούνται σε αφηγηματικά κείμενα. Οι πληροφοριακές αυτές δομές αντιστοιχούν σε ενέργειες ή δράσεις, επεισόδια, γνώσεις, ωφελιμότητες και διαμάχες. Οι δράσεις που αναφέρονται σε ένα αφηγηματικό κείμενο αναγνωρίζονται από το πρόγραμμα του υπολογιστή με την χρήση ενός υπολογιστικού λεξικού. Τα επεισόδια αναλύονται με τη βοήθεια αφηγηματικών μονάδων που η παράστασή τους μπορεί να γίνει με σχήματα, πλαίσια ή γραμματικές κειμένων. Οι ωφελιμότητες και οι διαμάχες αναλύονται με τη βοήθεια στόχων και σχεδίων των φορέων των υπεύθυνων για τις ενέργειες που αναφέρονται στο κείμενο. Βάσεις γνώσεων αποθηκευμένες στον υπολογιστή είναι επίσης απαραίτητες για τη σημασιολογική και πραγματολογική ανάλυση των αφηγηματικών κειμένων.

4.3.2. Επεξεργασία Ενεργειών ή Δράσεων Η δήλωση που αφορά κάποια δράση από κάποιο φορέα είναι η βασική σημασιολογική μονάδα ενός αφηγηματικού κειμένου. Η δήλωση μπορεί να είναι ιστορική ή όχι. Αν είναι ιστορική τότε υπονοείται ότι ο φορέας της δράσης έχει επιφέρει κάποια μεταβολή στο περιβάλλον του. Αν δεν είναι ιστορική τότε υπονοείται ότι η δράση μπορεί ή πρέπει να εκτελεστεί ή γενικά η εκτέλεσή της εξαρτάται από κάποια συνθήκη

113

που μπορεί να ισχύει ή όχι. Στην περίπτωση αυτή η αντίστοιχη μεταβολή στο περιβάλλον του φορέα δεν έχει συντελεστεί ακόμη. Κατά την αυτόματη επεξεργασία δηλώσεων που αφορούν δράσεις η χρήση ενός υπολογιστικού λεξικού υποστηρίζει την αναγνώριση των λεκτικών μορφών που εκφράζουν μια δράση. Οι συνήθεις λεκτικές μορφές για την έκφραση δράσεων ειναι τα παράγωγα ρημάτων. Εκτός όμως από τη δράση πρέπει να εντοπισθούν και όροι όπως είναι ο φορέας της, τα διάφορα αντικείμενά της, τα μέσα που χρησιμοποίησε ο φορέας, ο τόπος και ο χρόνος. Το περιεχόμενο του λεξικού μπορεί να στηρίζεται σε κάποια σημασιολογική θεωρία. Μια θεωρία που έχει εφαρμοστεί στην επεξεργασία αφηγηματικών κειμένων φυσικής γλώσσας είναι η θεωρία της "νοηματικής εξάρτησης" (conceptual dependency ) που αναπτύχθηκε από τη σχολή του Πανεπιστημίου του Yale [R. Schank, 1975]. Η θεωρία αυτή στηρίζεται στην αρχή της ανάλυσης κάθε δράσης σε συνδυασμό στοιχειωδών (primitive) δράσεων. Η θεωρία της νοηματικής εξάρτησης (ν.ε.) βασίστηκε αρχικά σε μια απλή δομή για την παράσταση μίας δράσης που έχει τους όρους :



ACTOR

(Φορέας ή Δράστης)



ACTION

(Ενέργεια ή Δράση)



OBJECT

(Αντικείμενο)



DIRECTION

(Κατεύθυνση)

Σε νεώτερες θεωρίες για την ανάλυση και παράσταση των δράσεων έχουν προταθεί πολυπλοκότερες δομές που φθάνουν μέχρι την αντιστοιχία ολόκληρων έμπειρων συστημάτων με κάθε λέξη. Μερικές από τις στοιχειώδεις δράσεις που χρησιμοποιούνται στην ν.ε. για την ανάλυση ρημάτων είναι οι παρακάτω : 

ATRANS

Μεταβολή κυριότητας ή ελέγχου



PTRANS

Μεταβολή θέσης



PROPEL

Εφαρμογή δύναμης



ΙNSERT

Eισαγωγή ύλης σε οργανισμό



MTRANS

Μεταφορά πληροφορίας

114



MBUILD

Επεξεργασία πληροφορίας

Ένα υπολογιστικό λεξικό στηριγμένο στην ν.ε. περιέχει αναλύσεις για κάθε δράση που χρησιμοποιούν ως στοιχεία ορισμένες στοιχειώδεις δράσεις. π.χ. το ρήμα "αγοράζω" αναλύεται ως εξής: αγοράζω: ATRANS1 "προξενεί" ATRANS2 όπου ATRANS1 και ATRANS2 είναι δύο διαφορετικές "ενεργοποιήσεις" της στοιχειώδους δράσης ATRANS που σχετίζονται με τη σχέση "προξενεί".

Συγκεκριμένα η πρόταση "Ο Χ αγοράζει το Υ από τον Ζ" παριστάνεται ως εξής: ATRANS1 : ACTOR

=X

ACTION

= ATRANS

OBJECT

= Χρήμα

DIRECTION = Από Χ προς Ζ ATRANS2 : ACTOR

=Ζ

ACTION

= ATRANS

OBJECT

=Y

DIRECTION = Aπό Ζ προς Χ . Η ανάλυση αυτή είναι περιορισμένης εμβέλειας και στην πράξη πρέπει να εμπλουτισθεί για την στήριξη της αυτόματης επεξεργασίας. Οι επιπλέον πληροφορίες που απαιτούνται μπορεί να είναι συνθήκες, περιορισμοί ή γνώσεις. Τα Χ και Ζ συνήθως περιορίζονται να είναι φυσικά ή νομικά πρόσωπα και το Υ να είναι άψυχο όν. Οι γνώσεις μπορεί να αναφέρονται στο νόμισμα που χρησιμοποιείται ή σε συμπεράσματα όπως ότι η δράση έγινε σε κάποιο τόπο που συνήθως

115

ορίζεται σαν κατάστημα. Ακόμη μπορεί να χρειαστούν και γνώσεις απαραίτητες για την ανάλυση της μεταφορικής έννοιας της δράσης όταν το Υ είναι πληροφορίες και εννοείται ότι ο Χ πιστεύει ή όχι στις πληροφορίες αυτές. Το λεξικό θα μπορούσε να χρησιμοποιεί στις αναλύσεις που προσφέρει ακόμη βασικότερες έννοιες από αυτές που προτείνει η ν.ε. Για το σκοπό αυτό έχει παρατηρηθεί ότι όλες σχεδόν οι στοιχειώδεις δράσεις της ν.ε. αναφέρονται στην μετακίνηση κάποιας "ουσίας". Οι ουσίες που μετακινούνται είναι υλικά αντικείμενα, μηχανική ή άλλη ενέργεια, πληροφορία, κυριότητα, έλεγχος, χρήμα, ευθύνη κ.α. Οι "θέσεις" που αλλάζει μια ουσία μπορεί να είναι στο εσωτερικό ενός φορέα ή στο περιβάλλον του. Χρησιμοποιώντας το τρίπτυχο <είδος ουσίας, αρχική θέση,

τελική θέση>

μπορούμε να θεωρήσουμε τις στοιχειώδεις δράσεις της ν.ε. ως ειδικές περιπτώσεις των εξειδικέυσεων του τρίπτυχου. Συγκεκριμένα έχουμε: ΔΡΑΣΗ

ΟΥΣΙΑ

ΑΡΧΙΚΗ ΘΕΣΗ

ΤΕΛΙΚΗ ΘΕΣΗ

ATRANS:

Κυριότητα

Δότης

Aποδέκτης

PTRANS:

Υλη

Τόπος-1

Τόπος-2

PROPEL:

Ενέργεια

Φορέας

Αντικείμενο

INGEST:

Υλη

Περιβάλλον

Φορέας

MTRANS:

Πληροφορία

Μνήμη-1

Μνήμη-2

Η χρησιμοποίηση της μετακίνησης ως βασικής έννοιας οδηγεί σε μια "μετακινητική σημασιολογική μέθοδο" που εκτός από τη δομή του λεξικού επηρεάζει και τον μηχανισμό των λογικών συμπερασμάτων που συνδέονται με μια δράση. Η εξαγωγή συμπερασμάτων με μετακινητική σημασιολογική μέθοδο μπορεί να στηριχθεί σε αρχές ανάλογες με αυτές της Φυσικής όπως η διατήρηση της ύλης ή ουσίας και η γεωμετρία των διαδρομών. Η θέση αυτή σχετίζεται με έρευνα της Γνωσιακής Επιστήμης [D.C. Richardson et al, 2001] που παρουσιάσθηκε παραπάνω.

116

Πολύ δύσκολο θέμα είναι η αυτόματη επεξεργασία μεταφορικών εννοιών δράσης. Η μεταφορική χρήση της γλώσσας αντί να θεωρηθεί παθολογική μπορεί να θεωρηθεί απαραίτητη από την ίδια τη φύση της γλώσσας που χαρακτηρίζεται από εγγενή επεκτασιμότητα. Μια πιθανή αντιμετώπιση του προβλήματος της μεταφοράς έχουμε προτείνει στην [J. Kontos, 1980]. Η αντιμετώπιση αυτή στηρίζεται στη μερική σύμπτωση των όρων μίας δράσης με μια άλλη αποθηκευμένη στο λεξικό. Η αξιολόγηση της μερικής σύμπτωσης προϋποθέτει τον ορισμό ενός "μέτρου σύμπτωσης" ή "μέτρου ομοιότητας". Μία μέθοδος επεξεργασίας αφηγηματικών κειμένων είναι και εκείνη που στηρίζεται στις γραμματικές κειμένων (text grammars). Οι γραμματικές αυτές είναι επεκτάσεις των γραμματικών προτάσεων και εμφανίζονται με διάφορες μορφές όπως μετασχηματιστικές (transformational), επαυξημένες δικτυακές (augmented transition networks), επαυξημένες BNF (augmented BNF) και λογικές (logic grammars). Ένα χρήσιμο είδος γραμματικών είναι η ειδική κατηγορία των επαυξημένων BNF οι ονομαζόμενες γραμματικές ιδιοτήτων (attribute grammars). Οι γραμματικές ιδιοτήτων στηρίζονται στις γραμματικές BNF. Κάθε κανόνας BNF της γραμματικής μπορεί να πλαισιωθεί με "ιδιότητες" (attributes). Οι ιδιότητες αυτές ανήκουν είτε στο αριστερό είτε στο δεξιό μέλος του κανόνα και αντιπροσωπεύουν τις ιδιότητες κάποιου υποσυνόλου του κειμένου στο οποίο εφαρμόζεται ο συγκεκριμένος κανόνας. Με κάθε κανόνα σύμφωνα με τον κλασικό ορισμό των γραμματικών αυτών συνδυάζονται συναρτήσεις που ορίζουν τον υπολογισμό των τιμών των ιδιοτήτων του κανόνα. Στις γραμματικές κειμένων που έχουμε χρησιμοποιήσει καθιερώσαμε τη χρήση "σχεσιαικών συστημάτων παραγωγής" (relational production systems) για τον συμβολισμό των συναρτήσεων αυτών. Τα συστήματα αυτά παραγωγής αλληλεπιδρούν με βάσεις γνώσεων απαραίτητες για τη σημασιολογική επεξεργασία των κειμένων [J. Kontos, 1980, 1982].

4.3.3. Ανάλυση Σειράς Δράσεων Ένα απλό παράδειγμα γραμματικής κειμένου που έχουμε χρησιμοποιήσει σε επεξεργασία με υπολογιστή αφορά σε ανάλυση για κείμενα που περιγράφουν τη δράση ενός φορέα ή πράκτορα (agent) που κινείται σε μια περιοχή εργασίας και μπορεί να μετακινεί διάφορα αντικείμενα που τα ενσωματώνει σε σύνθετα συστήματα όπως ηλεκτρονικές συσκευές. Μερικές από τις δράσεις του φορέα είναι μετακίνηση, μεταφορά, λήψη, χρήση και κατασκευή. Συνδυασμοί των δράσεων αυτών συνθέτουν επεισοδιακές δομές όπως σύνθετη λήψη και κατασκευή, που συμβολίζονται με τα μη-τερματικά και της γραμματικής κειμένου. Οι συντακτικοί κανόνες:

117



=



=



=



= πήρε



= έφερε



= πήγε

ορίζουν το συντακτικό της επεισοδιακής δομής . Τα μη τερματικά , , συμβολίζουν το φορέα, τα αντικείμενα και τις θέσεις των αντικειμένων και του φορέα αντίστοιχα. Όπως αναλύθηκε παραπάνω εκτός από την συντακτική δομή του επεισοδίου απαιτείται και η λογική δομή. Η λογική δομή του ορίζεται με τους κανόνες : 2.

X()= X() και Y() = Y()

3.

X() = X() και Y() = Y()

για τους συντακτικούς κανόνες 2 και 3 αντίστοιχα. 4.

X(<ΤAKE>) = VAL() και Y() = VAL()

5.

X(<ΜOVE>) = VAL() και Y() = VAL()

6.

X() = VAL() και Y() = VAL() και Q(VAL()) = VAL()

για τους κανόνες 4,5 και 6 αντίστοιχα, όπου VAL() είναι μια συνάρτηση που βρίσκει τη λέξη που αντιστοιχεί στο μη τερματικό και 1.1.

IF X() =/ X()

1.2.

IF Q(Y() =/ Y() THEN

THEN

F=0 F=0

για τον κανόνα 1, όπου F είναι η λογική μεταβλητή που ελέγχει την συντακτική ανάλυση. Η ιδιότητα Q αντιπροσωπεύει θέση και με το λογικό κανόνα 1.1. ελέγχεται αν η θέση του αντικειμένου του στο δεξιό μέλος του κανόνα 1 είναι ίδια με τη θέση που πηγαίνει ο φορέας μετά το . Η επεισοδιακή δομή κατασκευής ,

118

ορίζεται με βάση κανόνες :

την επεισοδιακή δομή με τους συντακτικούς

= = έφτιαξε Η πλήρης γραμματική έχει δοθεί στην [J. Kontos, 1982]. Η γραμματική αυτή αναγνωρίζει ένα σχέδιο του φορέα που εκτελείται χρησιμοποιώντας τις επεισοδιακές δομές λήψης, κατασκευής και χρήσης.

4.3.4. Επεξεργασία Ωφελιμιστικών Δομών H επεξεργασία ωφελιμιστικών δομών κειμένων με υπολογιστή απαιτεί αναγνώριση (recognition) και παράσταση (representation) σχεδίων (plans) και στόχων (goals) των υπεύθυνων φορέων που αναφέρονται στο κείμενο. Βασικά στοιχεία των ωφελιμιστικών δομών είναι οι δράσεις που μεταβάλουν την κατάσταση κάποιας "ωφέλειας" (utility) των ενδιαφερομένων φορέων. Οι μεταβολές αυτές είναι είτε θετικές είτε αρνητικές.

4.3.5. Επεξεργασία Δράσεων στην Γνωσιακή Επιστήμη Στην εργασία [B. Kokinov and N. Zareva-Toncheva, 2001] παρουσιάζεται μία έρευνα Γνωσιακής Επιστήμης που στηρίζεται σε έννοιες που σχετίζονται με αυτές που έχουμε αναπτύξει παραπάνω. Η έρευνα της εργασίας αυτής αφορά στον συνδυασμό (blending) επεισοδίων ως αποτέλεσμα αναλογικής επίλυσης προβλημάτων. Η έρευνα αποσκοπεί στον έλεγχο ενός υπολογιστικού προτύπου για ένα νοητικό μηχανισμό αλληλοεπίδρασης μεταξύ μνήμης και συλλογισμού. Σε μία άλλη εργασία [P. Bach et al, 2001] παρουσιάζεται μία έρευνα Γνωσιακής Επιστήμης που επίσης στηρίζεται σε έννοιες που σχετίζονται με αυτές που έχουμε αναπτύξει παραπάνω. Η έρευνα της εργασίας αυτής αφορά στην κατανόηση σειράς δράσεων και καθοδηγείται από την ιδέα της ανάλυσης των διαδικασιών κατανόησης δράσεων με τρόπο παρόμοιο με αυτόν της ανάλυσης των διαδικασιών κατανόησης προτάσεων φυσικής γλώσσας.

119

4.4. Επεξεργασία Γνωσιακών Κειμένων

4.4.1. Eισαγωγή Τα επιστημονικά και τεχνικά κείμενα είναι φορείς γνώσεων που οι συγγραφείς τους επιθυμούν να μεταφέρουν στους αναγνώστες τους και τα αποκαλούμε εδώ "Γνωσιακά Κείμενα". Η αυτόματη επεξεργασία κειμένων αυτού του είδους με υπολογιστές έχει ως στόχο να διευκολύνει την άντληση και αξιοποίηση γνώσεων από κείμενα. Η σημερινή τεχνολογία γνώσεων (knowledge engineering) υστερεί στη συλλογή ή απόκτηση γνώσεων (knowledge aquisition). Η λύση του προβλήματος αυτού μπορεί να προωθηθεί και με την αυτόματη συλλογή γνώσεων από κείμενα χωρίς τη μεσολάβηση ειδημόνων (experts). Η επεξεργασία γνωσιακών κειμένων έχει παρουσιασθεί αρκετά νωρίς στις εργασίες [J. Kontos, 1983a, 1983b, 1985]. Η ανάπτυξη συστημάτων με την ικανότητα επεξεργασίας κειμένων για την άντληση ή απόκτηση της γνώσης που περιέχουν είναι ένας από τους μακροπρόθεσμους στόχους της Τεχνητής Νοημοσύνης. Προσπάθειες για την απόκτηση γνώσης από κείμενα με διαφορετικούς φορμαλισμούς παράστασης είναι με Prolog [L. M.Norton, 1983], με συστήματα παραγωγής [C. J. Petrie, 1985] και με ειδικό φορμαλισμό [N.Sager, 1981]. Βασικό πρόβλημα της έρευνας αυτής αποτελεί η επιλογή μιας γλώσσας παράστασης για την μετάφραση των γνώσεων στο κείμενο ή η άντληση τους χωρίς μετάφραση . Στην [ L.M. Norton, 1983] προτείνεται η χρήση της Prolog ενώ στην [J. Kontos and J. Cavouras, 1988] προτείνεται η χρήση της γραμματικών ιδιοτήτων (attributte grammars) για την παράσταση γνωσιακών κειμένων. Οι γραμματικές ιδιοτήτων στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιούνται και για την μετάφραση του κειμένου και για την παράσταση της γνώσης που περιέχει το κείμενο. Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε εφαρμόζεται κυρίως σε κείμενα που περιέχουν γνώσεις για τη δομή αντικειμένων και των λειτουργικών σχέσεων μεταξύ των τμημάτων τους. Το πρόβλημα της προαπαιτούμενης γνώσης αντιμετωπίζεται για γλωσσικές, μεταφραστικές και εννοιολογικές γνώσεις. Οι γλωσσικές γνώσεις επιτρέπουν την αναγνώριση και ανάλυση των προτάσεων του κειμένου. Οι μεταφραστικές γνώσεις απαιτούνται για τη μετάφραση του κειμένου σε μορφή γραμματικής ιδιοτήτων. Οι εννοιολογικές γνώσεις αφορούν έννοιες που χρησιμοποιούνται στο κείμενο χωρίς να ορίζονται μέσα σε αυτό. Οι γνώσεις αυτές εκφράζονται επίσης σε μορφή κανόνων γραμματικής ιδιοτήτων και ενσωματώνονται στην παράσταση του κειμένου.

120

Έχοντας την παράσταση του κειμένου σε μορφή γραμματικής το σύστημα μπορεί να απαντήσει ερωτήματα που απαιτούν λογικές διεργασίες χρησιμοποιώντας τον ίδιο μηχανισμό ερμηνείας γραμματικών που χρησιμοποιήθηκε και στη μετάφραση του κειμένου. Στην εργασία [J. Kontos, 1980] προτάθηκε μία νέα μέθοδος για την επεξεργασία κειμένων με σκοπό την άντληση γνώσεων από αυτά χωρίς την προηγούμενη μετάφραση τους σε τυπική γλώσσα. Η μέθοδος αυτή που ονομάστηκε ARISTA (Automatic Representation Independent Syllogistic Text Analysis) παρουσιάζεται περισσότερο ανεπτυγμένη στην νεότερη εργασία [J. Kontos, 1992].

4.4.2. Παράσταση Κειμένου με Prolog Η μέθοδος παράστασης του περιεχομένου γνωσιακού κειμένου με Prolog προτείνεται στην [L. M. Norton, 1983]. Το σύστημα ανάλυσης κειμένων που περιγράφεται στην παραπάνω εργασία είναι γραμμένο σε Prolog και δημιουργεί ένα πρόγραμμα Prolog σύμφωνα με το περιεχόμενο του κειμένου. Όταν εκτελείται το δημιουργούμενο αυτό πρόγραμμα μπορεί να απαντήσει σε ερωτήσεις με βάση τη γνώση που περιέχεται στο κείμενο. Ως παράδειγμα εφαρμογής του συστήματος έχει υιοθετηθεί ένα τμήμα εγχειριδίου προγραμματισμού στην γλώσσα Basic. Οι ερωτήσεις που μπορούν να απαντηθούν είναι του τύπου "Τι σημαίνει μια εντολή της γλώσσας Basic". Το ίδιο κείμενο χρησιμοποιήθηκε ως παράδειγμα και στην [J. Kontos and Cavouras, J. C., 1988] όπου προτείνεται η μέθοδος παράστασης με γραμματικές ιδιοτήτων ώστε να είναι δυνατή η σύγκριση μεταξύ των δύο μεθόδων.

4.4.3. Παράσταση Κειμένου με Γραμματικές Ιδιοτήτων 4.4.3.1. Γενική Περιγραφή Το σύστημα που περιγράφεται παρακάτω χρησιμοποιεί τον ίδιο φορμαλισμό για τη γνώση βάσει της οποίας γίνεται η μετάφραση, τη Γραμματική Ιδιοτήτων Μετάφρασης (Translation Attribute Grammar ή T.A.G.) και για την αναπαράσταση του περιεχομένου με μια Αντικειμενική Γραμματική Ιδιοτήτων (Object Attribute Grammar ή O.A.G.). Το σύστημα [J. Kontos and J. Cavouras, 1988] είχε σκοπό την απόκτηση λειτουργικής γνώσης από κείμενα και τη δημιουργία μίας βάσης γνώσης με παράσταση του περιεχομένου του κειμένου σε γραμματική ιδιοτήτων. Ένα παράδειγμα αγγλικού κειμένου που χρησιμοποιήθηκε προέρχεται από εγχειρίδιο εκμάθησης της γλώσσας BASIC. Η λειτουργική γνώση που περιέχει το κείμενο αυτό αφορά τη δομή αντικειμένων και τις λειτουργικές σχέσεις μεταξύ τμημάτων αυτής της δομής οι οποίες καθορίζουν τις τιμές των ιδιοτήτων των τμημάτων

121

από τις ιδιότητες των στοιχείων τους. Η ανάλυση των κειμένων αυτών από το σύστημα απαιτεί τη χρησιμοποίηση τριών ειδών σύνολα γνώσεων:   

Κ1 = Γνώση του Μικρόκοσμου του Κειμένου Κ2 = Γλωσσική Γνώση Κ3 = Γνώση του Τρόπου Παράστασης

Το σύνολο Κ1 έχει κωδικοποιηθεί με τη μορφή τιμών των ιδιοτήτων της γραμματικής ανάλυσης. Οι τιμές των ιδιοτήτων αυτών συνδέονται με αποσπάσματα γραμματικής ιδιοτήτων που συντίθενται από γνώση που περιέχεται στο ίδιο το κείμενο. Το σύνολο Κ2 περιλαμβάνει λεκτική, συντακτική και σημασιακή γνώση της γλώσσας στην οποία είναι γραμμένο το κείμενο και έχει ενσωματωθεί στην γραμματική ιδιοτήτων μετάφρασης (TAG) σε μορφή κανόνων BNF και συνδεδεμένων σημασιακών κανόνων. Το σύνολο Κ3 είναι γνώση ενσωματωμένη και αυτή σε κανόνες της TAG. Το σύστημα βασίζεται σε έναν Ερμηνευτή (Interpreter) Γραμματικών Ιδιοτήτων που έχει υλοποιηθεί σε δύο εκδόσεις η μια γραμμένη σε γλώσσα BASIC και η άλλη σε γλώσσα PASCAL. Όσον αφορά την ποικιλία των προτάσεων που αναγνωρίζει η TAG περιλαμβάνει τριών ειδών προτάσεις: "Δομικές", "Εννοιακές" και "Υβριδικές". Οι Δομικές Προτάσεις περιγράφουν τη δομή αντικειμένων χρησιμοποιώντας τα τμήματα από τα οποία αποτελούνται. Στο κείμενοπαράδειγμα που αφορά τη γλώσσα BASIC τα αντικείμενα που περιγράφονται από δομικές προτάσεις περιέχουν εντολές, εκφράσεις κλπ. Η μορφή αυτών των προτάσεων είναι "The Form of a is b", όπου το α αντιστοιχεί σε κάποιο αντικείμενο και το b σε κατάλογο από ένα ή περισσότερα τμήματα του α. Οι Εννοιακές "έννοια" ενός Στο κείμενο(insertion) και

Προτάσεις oρίζουν αυτό που συμβατικά αποκαλείται αντικειμένου χρησιμοποιώντας μια σειρά από δράσεις. παράδειγμα για τη BASIC δράσεις είναι "εισαγωγή" "αξιολόγηση" (evaluation).

Οι Υβριδικές Προτάσεις προκύπτουν από συνδυασμό δομικών και εννοιακών προτάσεων. Σχόλιο [jk1]: 1. Page: 130

4.4.3.2. Η Γραμματική TAG Η γραμματική TAG όπως αναφέρθηκε παραπάνω μεταφράζει τις προτάσεις του κειμένου σε γραμματική ιδιοτήτων. Η TAG έχει ως

122

ανώτατο κόμβο το και χρησιμοποιεί τις βασικές ιδιότητες "V", "SY", "SE" και "T". Η ιδιότητα "V" χρησιμοποιείται για τη συλλογή της μετάφρασης του κειμένου σε γραμματική ιδιοτήτων, όπου η συνολική μετάφραση της κάθε πρότασης "S" περιέχεται τελικά στην ιδιότητα V (). Η ιδιότητα "SY" περιλαμβάνει γνώση συντακτικών κανόνων που προέρχεται από προαπαιτούμενη γνώση. Η ιδιότητα "SE" περιέχει γνώση σημασιακών κανόνων που επίσης προέρχεται από προαπαιτούμενη γνώση. Η ιδιότητα "Τ" περιλαμβάνει τη σύνταξη και τη σημασιολογία του b μίας πρότασης της μορφής "The Form of a is b" και χρησιμοποιείται κατά την δημιουργία της παράστασης του . Η μεταγλώσσα που χρησιμοποιείται στην TAG είναι η γλώσσα που είναι γραμμένος ο ερμηνευτής. 4.4.3.3. Η Γραμματική OAG Η γραμματική TAG παράγει την γραμματική OAG (Object Attributte Grammar) ως μετάφραση του κειμένου εισόδου. Όταν μια OAG εκτελεστεί από τον ερμηνευτή μπορεί να εκτελέσει ακολουθίες από εντολές της γλώσσας BASIC. Η OAG επομένως λειτουργεί ως ερμηνευτής της γλώσσας BASIC που παρήχθη αυτομάτως από μετάφραση ενός κειμένου φυσικής γλώσσας που το περιγράφει. Η λειτουργία της OAG παράγει απαντήσεις σε ερωτήματα της μορφής: "What is the meaning of a " όπου, "command" είναι μια εντολή της γλώσσας BASIC. Για να μπορεί η OAG να αναγνωρίζει και να εκτελεί μια σειρά από εντολές πρέπει να επαυξηθεί με ένα κορυφαίο κανόνα παραγωγής με το συντακτικό μέρος: " = " 4.5. Επεξεργασία Γνωσιακού Κειμένου χωρίς Μετάφραση

4.5.1. Εισαγωγή Η αυτόματη επεξεργασία κειμένων μπορεί να αποτελέσει μια από τις λύσεις για την απόκτηση γνώσης για τη δημιουργία εμπείρων συστημάτων. Η πρόσφατη εμφάνιση ηλεκτρονικών εκδόσεων επιστημονικών κειμένων διευκολύνει τη διαδικασία αυτή. Έχει υλοποιηθεί ένα πειραματικό σύστημα [J. Kontos, 1992] με σκοπό την ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου που ονομάζεται ARISTA (Automatic

123

Representation Independent Syllogistic Text Analysis) και που διαφέρει σημαντικά από τις καθιερωμένες μεθόδους. Παρακάτω θα παρουσιαστούν αποτελέσματα από τη λειτουργία του συστήματος αυτού. Η βασική διαφορά της μεθόδου ARISTA από τις καθιερωμένες μεθόδους συνίσταται στο ότι το ίδιο το κείμενο χρησιμοποιείται ως βάση γνώσης και συνάγονται συμπεράσματα από το μηχανισμό συμπερασμού του συστήματος χωρίς προηγούμενη μετάφραση του κειμένου σε κάποιο φορμαλισμό παράστασης γνώσης.

4.5.2. Επιστημονικά Κείμενα ως Βάση Γνώσης Με τη μέθοδο ARISTA επιστημονικά κείμενα χρησιμοποιούνται ως βάσεις γνώσης. Η απάντηση ερωτήσεων και η παραγωγή εξηγήσεων των απαντήσεων γίνεται με απευθείας επεξεργασία των κειμένων αυτών. Η ιδέα της μεθόδου ARISTA εμφανίστηκε πρώτη φορά στην [J. Kontos, 1980]. Η πρώτη υλοποίηση αφορούσε την επεξεργασία αφηγηματικών κειμένων [J. Kontos, 1982a]. Η πρώτη εφαρμογή σε επιστημονικά κείμενα προτάθηκε στην [J. Kontos, 1983a] όπου ερευνήθηκε η δυνατότητα απαντήσεων ερωτήσεων απευθείας από επιστημονικά κείμενα για πρώτη φορά. Οι προτάσεις που χρησιμοποιήθηκαν εκεί δήλωναν γεγονότα που αφορούσαν την αιτιακή σχέση βιολογικών διαδικασιών με παράγοντες του περιβάλλοντος. Η εφαρμογή της μεθόδου για την απάντηση ερωτήσεων απευθείας από επιστημονικά κείμενα χρησιμοποιώντας συμπερασμό προτάθηκε στην [J. Kontos, 1985] και αναπτύχθηκε με τις [J. Kontos, 1992,1994,1998a,1998b,1999a,2000,2001].

4.5.3. Λόγος και Λογική Από την εποχή του Αριστοτέλη [4ος αι. π.Χ.] η ανάλυση του συμπερασμού ή του συλλογισμού βασίστηκε στη φυσική γλώσσα και αποσκοπούσε στην έρευνα της λογικής λειτουργίας της φυσικής γλώσσας. Όμως ο G. Frege [1879, 1884] πίστευε ότι συμπερασμός εκφρασμένος σε φυσική γλώσσα δεν μπορεί να αναλυθεί επιτυχώς αν δεν μεταφραστεί προηγουμένως σε μια τεχνητή γλώσσα ειδικά κατασκευασμένη γι’αυτό το σκοπό που αργότερα ονομάστηκε "Κατηγορική Λογική" και παρουσιάστηκε ήδη στο βιβλίο αυτό. Στη συνέχεια οι εργασίες του B. Russell [1903, 1908] που ανέπτυξε τις λογικές θεωρίες του Frege συνέτειναν στην επικράτηση της άποψης για την ανάγκη μετάφρασης του λόγου σε τυπική γλώσσα. Εν τούτοις ο F. Sommers [1982] υποστήριξε την επιστροφή στην παραδοσιακή Λογική του Αριστοτέλη όπου δεν χρησιμοποιείται τυπική αναπαράσταση του λόγου. Ο J. Hintikka [1983] επίσης δηλώνει ότι θα

124

είχε μεγάλο ενδιαφέρον η ανάπτυξη μιας σημασιολογίας της φυσικής γλώσσας χωρίς προηγούμενη μετάφρασή της σε τυπική γλώσσα. Η εμμονή στη μετάφραση της φυσικής γλώσσας σε κάποια τυπική γλώσσα για σημασιολογική παράσταση στηρίζεται στο δόγμα ότι η φυσική γλώσσα είναι ακατάλληλη ως γλώσσα παράστασης γνώσεων. Εν τούτοις στην M. Palmer [1990] αναγκάστηκαν να παραδεχθούν ότι: "Ένα βασικό πρόβλημα είναι η δυσκολία συμφωνίας για τη φύση μιας τυπικής σημασιολογικής παράστασης". Η εφαρμογή της μεθόδου ARISTA βασίζεται στην υπόθεση ότι κείμενα φυσικής γλώσσας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βάσεις γνώσης χωρίς προηγούμενη μετάφραση σε τυπική γλώσσα. Αν η φυσική γλώσσα χρησιμοποιηθεί για την παράσταση γνώσης σε υπολογιστή τότε δεν υπάρχει ανάγκη για καμιά νέα συμφωνία αφού υπάρχει η συμφωνία ότι η φυσική γλώσσα αποτελεί το βασικό εργαλείο για την εκφορά γνώσης.

4.5.4. Παράδειγμα Επεξεργασίας Γνώσης από Κείμενο Παρουσιάζεται παρακάτω παράδειγμα επεξεργασίας γνώσης από κείμενο που περιγράφει τη σύνταξη και τη σημασιολογία απλών λογικών εκφράσεων. Το κείμενο εισόδου έχει ως εξής : Μια εντολή σημαίνει δώσε την τιμή της έκφρασης στη μεταβλητή. Η μορφή μιας εντολής είναι μεταβλητή, σχέση, έκφραση. p είναι μια μεταβλητή. q είναι μια μεταβλητή. r είναι μια μεταβλητή. ισούται είναι μια σχέση. Η μορφή μιας έκφρασης είναι μεταβλητή, συνδετικό, μεταβλητή. Το και είναι ένα συνδετικό. Το ή είναι ένα συνδετικό. Το p είναι Ψευδές. Το q είναι Αληθές. Ένας χρήστης μπορεί να υποβάλλει την ερώτηση: "Ποια είναι η έννοια του `r ισούται p και q` ;" Μια εύλογη απάντηση στο παραπάνω ερώτημα είναι : "Η έννοια του `r ισούται p και q` είναι `δώσε την τιμή Ψευδές στο r` ". Η απάντηση αυτή στηρίζεται στα δεδομένα των συνήθων πινάκων αληθείας των λογικών συνδετικών ή και δεδομένων των τιμών αληθείας των p και q που δίδονται στο κείμενο εισόδου.

125

Αυτή η απάντηση παράγεται αυτομάτως από το σύστημα που υλοποιήθηκε με βάση τη μέθοδο ARISTA μαζί με την επεξήγηση όπου αναφέρονται οι λόγοι για τους οποίους πραγματοποιείται κάθε βήμα: Μια εντολή σημαίνει δώσε την τιμή της έκφρασης στη μεταβλητή. Η έκφραση ΕΙΝΑΙ ΜΕΡΟΣ ΤΟΥ {μεταβλητή, σχέση, έκφραση}. ΣΥΝΙΣΤΩΣΑ ΤΗΣ εντολής ΕΙΝΑΙ έκφραση. p και q ΕΙΝΑΙ ΜΕΡΟΣ ΤΗΣ `r ισούται p και q`. p και q ΕΙΝΑΙ ΜΙΑ έκφραση. Η ΤΙΜΗ ΤΟΥ q ΕΙΝΑΙ Αληθές. Η ΤΙΜΗ ΤΟΥ p και q ΕΙΝΑΙ Ψευδές και Αληθές. Η ΤΙΜΗ ΤΟΥ p και q ΕΙΝΑΙ Ψευδές. ΣΥΝΙΣΤΩΣΑ ΤΗΣ εντολής ΕΙΝΑΙ μεταβλητή. r ΕΙΝΑΙ ΜΕΡΟΣ ΤΗΣ `r ισούται p και q`. r ΕΙΝΑΙ ΜΙΑ μεταβλητή. δώσε την τιμή της έκφρασης στη μεταβλητή ΣΤΟ εντολή= `r ισούται p και q`.            

Η Απάντηση είναι: Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΕΙΣΟΔΟΥ ΕΙΝΑΙ: δώσε την τιμή Ψευδές στην r.

4.5.5. Αιτιακή Γνώση σε Επιστημονικά Κείμενα Η εκφορά αιτιακής γνώσης σε επιστημονικά κείμενα στηρίζεται στη δήλωση αιτιακών σχέσεων. Μια αιτιακή σχέση ορίζεται ως ένα ζεύγος αποτελούμενο από το "προηγούμενο" (αιτία) και το "επόμενο" (αποτέλεσμα). Στη φυσική γλώσσα οι αιτιακές σχέσεις μπορεί να εκφραστούν με μια ποικιλία γλωσσικών μορφών. Τα προηγούμενα και τα επόμενα εκφράζονται ως δύο συνδεδεμένες προτάσεις ή φράσεις. Το σύστημα που υλοποιήθηκε με τη μέθοδο ARISTA καλύπτει τις εξής γλωσσικές μορφές για την εκφορά της γνώσης:  

Προτάσεις ενεργητικής φωνής του τύπου " ΟΦ Ρ ΟΦ". Προτάσεις παθητικής φωνής του τύπου "ΟΦ Ρ από ΟΦ".

Όπου ΟΦ σημαίνει Ονοματική Φράση και Ρ σημαίνει Ρήμα. Το σύστημα αναγνωρίζει τους εξής τύπους ονοματικών φράσεων: Ένα Ένα Ένα Φράση).  Ένα  Ένα   

όνομα οντότητας. άρθρο ή ποσοδείκτη ακολουθούμενο από όνομα οντότητας. όνομα οντότητας ακολουθούμενο από μια ΠΦ (Προθετική όνομα διαδικασίας ακολουθούμενο από μια απλή ΠΦ. όνομα διαδικασίας ακολουθούμενο από μια σύνθετη ΠΦ.

126

Οι τύποι των Προθετικών Φράσεων που προβλέπονται είναι:   

Πρόθεση ακολουθούμενη από όνομα οντότητας. Πρόθεση ακολουθούμενη από όνομα διαδικασίας. Σύνθετη ΠΦ.

Οι αιτιακές σχέσεις που εκφράζονται από προτάσεις του κειμένου αναγνωρίζονται από ένα κατηγόρημα πέντε ορισμάτων που ονομάζεται "cause". Τα ορίσματα του κατηγορήματος αυτού είναι:     

Διαδικασία- αποτέλεσμα που περιέχεται στο "επόμενο". Η οντότητα την οποία αφορά το αποτέλεσμα. Η διαδικασία- αιτία του "προηγούμενου". Η οντότητα την οποία αφορά η αιτία. Η κατεύθυνση της αιτιακής σχέσης.

Η αυτόματη αναγνώριση των συστατικών που προσδιορίζουν τις διαδικασίες, τις οντότητες και την κατεύθυνση μιας αιτιακής σχέσης προϋποθέτει τις εξής εργασίες : Η πρώτη εργασία είναι ο προσδιορισμός των φράσεων που είναι αποδεκτές ως προηγούμενα ή επόμενα μιας αιτιακής σχέσης. Λόγω της πολυπλοκότητας των γλωσσικών μορφών που χρησιμοποιούνται για την εκφορά αιτιακών σχέσεων μπορεί να εκφέρονται περισσότερες από μια αιτιακές σχέσεις με μια πρόταση. Στο παρακάτω παράδειγμα εμφανίζονται δύο αιτιακές σχέσεις μέσα στην ίδια πρόταση, όπου το επόμενο της πρώτης είναι το προηγούμενο της δεύτερης. "Όταν η ικανότητα αυτοκαθαρισμού μιας περιοχής υποδοχής νερού έχει ξεπεραστεί τότε μεγάλες ποσότητες αποβλήτων συσσωρεύονται στη θάλασσα όπου μπορούν να βλάψουν τα υδρόβια όντα." [La Riviere, 1989]. Οι δύο αιτιακές σχέσεις μπορούν να εκφραστούν ως εξής: 1. Η συσσώρευση αποβλήτων στη θάλασσα προκαλείται από την υπέρβαση της ικανότητας αυτοκαθαρισμού της περιοχής. 1. Βλάβη στην υδρόβια αποβλήτων στη θάλασσα.

ζωή

προκαλείται

από

τη

συσσώρευση

Παρατηρείται ότι η συσσώρευση αποβλήτων στη θάλασσα είναι το επόμενο (αποτέλεσμα) της πρώτης σχέσης και το προηγούμενο (αιτία) της δεύτερης.

127

Η δεύτερη εργασία συνίσταται στον προσδιορισμό των στοιχείων που συγκροτούν τα ζεύγη διαδικασία-οντότητα του προηγούμενου και του επόμενου της κάθε αιτιακής σχέσης. Σημειώνεται ότι η διαδικασίες και οι οντότητες μπορεί να εκφράζονται με περισσότερες από μια λέξεις π.χ. "ένταση του φαινομένου του θερμοκηπίου". Η τρίτη εργασία αφορά τον προσδιορισμό της οντότητας επί της οποίας επιδρά η κάθε διαδικασία σε περίπτωση που η οντότητα που φυσιολογικά συνδέεται με κάποια διαδικασία είναι ελλείπουσα, αυτή πρέπει να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας προϋπάρχουσα γνώση του κόσμου. Ο προσδιορισμός ελλείπουσας οντότητας με τη χρήση γνώσης του κόσμου εξηγείται στο ακόλουθο παράδειγμα. Στη φράση "ένταση του φαινομένου του θερμοκηπίου" η αναφερόμενη διαδικασία δεν συνδέεται με κάποια οντότητα που αναφέρεται στην πρόταση. Από προϋπάρχουσα γνώση εννοείται ότι η ελλείπουσα οντότητα είναι η Γη. Αυτό προκύπτει από το γεγονός ότι το φαινόμενο του θερμοκηπίου σχετίζεται με περισσότερα από ένα στοιχεία της Γης. Για τον προσδιορισμό αυτό χρησιμοποιείται ένας απλός κανόνας που ορίζει ότι ως ελλείπουσα οντότητα λαμβάνεται η γονική οντότητα της ιεραρχίας οντοτήτων που σχετίζονται με την αναφερόμενη διαδικασία.

4.5.6. Αιτιακός Συμπερασμός με Επιστημονικά Κείμενα Ο αιτιακός συμπερασμός με επιστημονικά κείμενα που εκτελείται από το σύστημα που υλοποιήθηκε βασίζεται στη δημιουργία αλυσίδας αιτιακών σχέσεων. Στη συνέχεια περιγράφονται τα αποτελέσματα από την επεξεργασία δύο αποσπασμάτων παραδειγμάτων κειμένων. Η επεξεργασία των αποσπασμάτων συνίσταται στην απάντηση ερωτήσεων και στην παραγωγή εξηγήσεων με βάση αιτιακό συμπερασμό που γίνεται απευθείας από τα κείμενα αυτά. Παράδειγμα 1 (Π1) διασκευασμένο από [La Riviere, 1989:48] 1. Το πόσιμο νερό αντιπροσωπεύει λιγότερο από το 0,01% του νερού της γης. 1. Η αναπλήρωση του πόσιμου νερού οφείλεται στην υγροποίηση του ατμού από την ατμόσφαιρα. 3. Η ροή του πόσιμου νερού προξενεί ρύπανση με απόβλητα. 4. Η υπέρβαση της ικανότητας αυτοκαθαρισμού της περιοχής προξενεί συσσώρευση αποβλήτων στη θάλασσα.

128

5. Η συσσώρευση των αποβλήτων στη θάλασσα προξενεί βλάβη στην υδρόβια ζωή. Στο κείμενο αυτό προσαρτάται και η εξής προϋπάρχουσα γνώση του κόσμου : Η αναπλήρωση του πόσιμου νερού προξενεί ροή του πόσιμου νερού. Η ρύπανση με απόβλητα του πόσιμου νερού προξενεί υπέρβαση της ικανότητας αυτοκαθαρισμού της περιοχής. Η πρόταση 1 του Π1 είναι ένα παράδειγμα πρότασης που παρέχει δύο στοιχεία δομικής γνώσης. Σε προτάσεις τέτοιου τύπου το σύστημα αναγνωρίζει την ύπαρξη της σχέσης "μέρος_του" μεταξύ ζευγών από συστατικά ενός φυσικού συστήματος, αναλύοντας τα εξής : Η δομή της πρότασης 1 "Α ρήμα μέρος_του Β" αναγνωρίζεται από το σύστημα με το κατηγόρημα "part(A,B)" που στην περίπτωση του Π1 αντιστοιχεί στην πρόταση 1 και συγκεκριμενοποιείται ως το γεγονός "part(νερό, πόσιμο_νερό)". 

Η δομή του συστατικού της πρότασης 1 "άρθροονομαστική γενική" που στην περίπτωση του Π1 αντιστοιχεί στη φράση "το νερό της γης" και συγκεκριμενοποιείται ως "part(γη, νερό)". 

Η πρόταση 2 του Π1 είναι παράδειγμα μιας πρότασης που περιέχει και δομική και αιτιακή γνώση. Η δομική γνώση εκφράζεται με τη φράση "ατμού από την ατμόσφαιρα" που υπονοεί ότι ο ατμός είναι μέρος της ατμόσφαιρας. Η αιτιακή γνώση που εκφράζεται από την πρόταση στηρίζεται στην αιτιακή σύνδεση του ρήματος "αναπληρώνεται" με το όνομα διαδικασίας "υγροποίηση". Η αιτιακή αυτή σύνδεση στην παραδοσιακή γραμματική αντιστοιχεί στη σχέση του "ποιητικού αιτίου". Οι προτάσεις 3 έως 7 εκφράζουν αιτιακή γνώση μόνο. Η αναγνώριση αυτών των προτάσεων και των συστατικών τους επιτυγχάνεται με τη χρήση μιας λογικής γραμματικής (logic grammar) και ένα λεξικό γραμμένα σε Prolog. Αυτή η γραμματική αφενός αναγνωρίζει δέκα μορφές προτάσεων που περιέχουν αιτιακή γνώση αφετέρου δε προσδιορίζει την πολικότητα της αιτιότητας, δηλαδή του εάν μεταξύ η σχέση αιτίου και αιτιατού είναι θετική ή αρνητική. Παράδειγμα θετικής αιτιακής σύνδεσης είναι αυτή που εκφράζεται με το ρήμα "προκαλεί", ενώ αρνητική αιτιακή σύνδεση είναι αυτή που εκφράζεται με ένα ρήμα όπως το "εμποδίζει". Για να εξηγηθεί ο μηχανισμός συμπερασμού του συστήματος δίδεται παρακάτω η απάντηση που παράγεται αυτομάτως στην ερώτηση:

129

"Πώς ( δηλαδή με ποια διαδικασία) ο ατμός προξενεί βλάβη στην υδρόβια ζωή;" Η απάντηση που δίνει το σύστημα στην ερώτηση αυτή είναι "υγροποίηση". Η επεξήγηση που δίνει το σύστημα για την απάντηση αυτή παράγεται αυτομάτως από το μηχανισμό συμπερασμού του και αποτελεί το ίχνος (trace) του συμπερασμού .Τα βήματα συμπερασμού της εξήγησης αυτής είναι τα εξής : 1ο βήμα συμπερασμού υγροποίηση του ατμού προξενεί ροή του πόσιμου νερού επειδή υγροποίηση του ατμού προξενεί αναπλήρωση του πόσιμου νερού και αναπλήρωση του πόσιμου νερού προξενεί ροή του πόσιμου νερού 2ο βήμα συμπερασμού υγροποίηση του ατμού προξενεί ρύπανση με απόβλητα επειδή υγροποίηση του ατμού προξενεί ροή του πόσιμου νερού και ροή του πόσιμου νερού προξενεί ρύπανση με απόβλητα 3ο βήμα συμπερασμού υγροποίηση του ατμού προξενεί υπέρβαση της ικανότητας αυτοκαθαρισμού της περιοχής επειδή υγροποίηση του ατμού προξενεί ρύπανση με απόβλητα του πόσιμου νερού και ρύπανση με απόβλητα του πόσιμου νερού προξενεί υπέρβαση της ικανότητας αυτοκαθαρισμού της περιοχής 4ο βήμα συμπερασμού υγροποίηση του ατμού προξενεί συσσώρευση των αποβλήτων στη θάλασσα επειδή υγροποίηση του ατμού προξενεί υπέρβαση της ικανότητας αυτοκαθαρισμού της περιοχής και υπέρβαση της ικανότητας αυτοκαθαρισμού της περιοχής προξενεί συσσώρευση αποβλήτων στη θάλασσα

130

5ο βήμα συμπερασμού υγροποίηση του ατμού προξενεί βλάβη στην υδρόβια ζωή επειδή υγροποίηση του ατμού προξενεί συσσώρευση των αποβλήτων στη θάλασσα και συσσώρευση των αποβλήτων στη θάλασσα προξενεί βλάβη στην υδρόβια ζωή Το 5ο βήμα συμπερασμού παράγει την τελική απάντηση στην ερώτηση: "Πώς ο ατμός προξενεί βλάβη στην υδρόβια ζωή;", δηλαδή υγροποίηση. Σημειώνεται ότι στο 1ο βήμα και στο 3ο βήμα συμπερασμού χρησιμοποιείται προϋπάρχουσα γνώση σε συνδυασμό με τη γνώση που προκύπτει από το κείμενο. Στα υπόλοιπα βήματα χρησιμοποιείται γνώση από το κείμενο σε συνδυασμό με γνώση που προέκυψε από συμπερασμό. Παράδειγμα 2 (Π2) διασκευασμένο από το [Guiton, 1991 :402-405] : the alveolar pressure rise forces air out of the lungs. the alveolar pressure rise is caused by elastic forces. elastic forces include elastic forces caused by surface tension. elastic forces caused by surface tension increase as the alveoli become smaller. as the alveoli become smaller, the concentration of surfactant increases. the increase of the concentration of surfactant reduces the surface tension. the reduction of the surface tension opposes the collapse of the alveoli. Η απάντηση από το Π2 στην ερώτηση: "What process of alveoli causes flow of lungs air?" είναι: "become smaller" και η επεξήγηση είναι: alveoli become smaller causes increase of elastic forces because surface tension elastic forces is part of elastic forces and alveoli become smaller causes increase of surface tension elastic forces alveoli become smaller causes rise of alveolar pressure because

131

alveoli become smaller causes increase of elastic forces and elastic forces causes rise of alveolar pressure alveoli become smaller causes flow of lungs air because alveoli become smaller causes rise of alveolar pressure and rise of alveolar pressure causes flow of lungs air Αφού καθοριστεί η θετική και αρνητική αιτιότητα μεταξύ φράσεων με τα σύμβολα "+cause" (+αιτία) και "-cause" (-αιτία) αντίστοιχα, η απάντηση στην ερώτηση: "What process of alveoli opposes collapse of alveoli?" είναι πάλι "become smaller", ενώ η επεξήγηση τώρα είναι: alveoli become smaller +causes reduces of surface tension because alveoli become smaller +causes increase of surfactant concentration and increase of surfactant concentration +causes reduces of surface tension alveoli become smaller -causes collapse of alveoli because alveoli become smaller +causes reduction of surface tension and reduction of surface tension -causes collapse of alveoli Οι απαντήσεις και οι επεξηγήσεις που παρουσιάζονται παραπάνω παρήχθησαν από το πειραματικό σύστημα με απευθείας εφαρμογή κανόνων αιτιακού συμπερασμού στα αποσπάσματα του παραδειγματικού κειμένου, με την προσθήκη της κατάλληλης προϋπάρχουσας γνώσης. Οι κανόνες αιτιακού συμπερασμού που είναι γραμμένοι σε Prolog και χρησιμοποιήθηκαν στην υλοποίηση του συστήματος ARISTA είναι: cause(P1, E1, P2, E3, S) :-

part(E1, E2), cause(P1, E2, P2, E3, S).

cause(P1, E1, P2, E2, S) :cause(P3, E3, P2, E2, S2), resulting_sign(S, S1, S2).

cause(P1, E1, E3, S1), default(E3, P3),

cause(P1, E1, P2, E2, S) :cause(P3, E3, P2, E2, S2),

cause(E1, P3, E3, S1), default(E1, P1),

132

resulting_sign(S, S1, S2). cause(P1, E1, P3, E3, S) :equivalent(P2, P4), cause(P4, E2, P3, E3, S2), resulting_sign(S, S1, S2).

cause(P1, E1, P2, N2, S1),

Η σχέση resulting_sign(S, S1, S2) συνίσταται από τις εξής τριάδες συμβόλων: [+, +, +],

[-, +, -],

[-, -,+],

[+, -, -].

Με τον τρόπο αυτό είναι δυνατή η δημιουργία από το σύστημα αλυσίδας από αρνητικές (όπως "εμποδίζει") και θετικές ('όπως "προξενεί") αιτιακές συνδέσεις. Η υλοποίηση του πειραματικού αυτού συστήματος έδειξε ότι η μέθοδος ARISTA έχει τα εξής κύρια πλεονεκτήματα : Για κάθε συμπερασμού. 



φυσική

γλώσσα

απαιτείται

μια

μόνο

μηχανή

Μόνο τα νέα τμήματα κειμένου απαιτείται να ληφθούν υπόψη .

Σε αντίθεση με τη μέθοδο ARISTA στην κυρίαρχη μέθοδο της τυπικής παράστασης μπορεί να απαιτούνται περισσότεροι από ένας μηχανισμός συμπερασμού ανάλογα με το είδος της γνώσης και μπορεί να απαιτείται η μετάφραση και του παλαιού κειμένου όταν προστίθεται νέο κείμενο.

133

5. ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΜΑΘΗΣΗ 5.1. Εισαγωγή Η ικανότητα μάθησης είναι αναμφίβολα κεντρική στην ανθρώπινη νοημοσύνη. Αυτή η ικανότητα μας δίνει τη δυνατότητα προσαρμογής στο μεταβαλλόμενο περιβάλλον, ανάπτυξης μεγάλης ποικιλίας δεξιοτήτων και απόκτησης εμπειρογνωμοσύνης σε ένα σχεδόν απεριόριστο αριθμό ειδικών περιοχών. Η υλοποίηση συστημάτων «μάθησης» ή «προσαρμοστικών» συστημάτων με υπολογιστές είναι ένας από τους κεντρικούς στόχους της Τεχνητής Νοημοσύνης και είναι το αντικείμενο του κλάδου της Μηχανικής Μάθησης (Machine Learning) [P. Langley, 1996], [T.M. Mitchell, 1997]. Η Mάθηση βασίζεται συνήθως στην «Επαγωγή». Η Επαγωγή είναι η διανοητική λειτουργία που στηριζόμενη σε επί μέρους στοιχεία παράγει γνώσεις που αφορούν το καθόλου. Η έννοια της Επαγωγής εμφανίζεται στην Αρχαία Ελληνική Γραμματεία τουλάχιστον από την εποχή του Αριστοτέλη. Εδικά για την Επαγωγή αρκετές παρατηρήσεις του Αριστοτέλη υπάρχουν στην πραγματεία του με τίτλο “Τοπικά”. Αναφέρουμε ενδεικτικά την εξής περικοπή [Βιβλ. Α, Κεφ. ΧΙΙ]: .......χρή διελέσθαι, πόσα τών λόγων είδη τών διαλεκτικών. Έστι δέ τό μέν επαγωγή, τό δέ συλλογισμός. ........ Επαγωγή δέ η από τών καθέκαστα επί τού καθόλου έφοδος ....... Έστι δε η μεν επαγωγή πιθανώτερον και σαφέστερον, και κατά τήν αίσθησιν γνωριμότερον, και τοίς πολλοίς κοινόν, ο δέ συλλογισμός βιαστικώτερον ....... Η ανάπτυξη ευέλικτων γενικής χρήσης συστημάτων μάθησης είναι μακροπρόθεσμος στόχος της Τεχνητής Νοημοσύνης λόγω της πολυπλοκότητας των διαδικασιών μάθησης. Με την ανάπτυξη των εμπείρων συστημάτων η υλοποίηση ορισμένων μορφών Μηχανικής Μάθησης έχει γίνει εξαιρετικώς επείγουσα. Το επείγον αυτού του έργου προέκυψε από την εκρηκτική ανάπτυξη του ενδιαφέροντος και της κοινωνικής ανάγκης για την ανάπτυξη έμπειρων συστημάτων για πολλές και διάφορες εφαρμογές από την ιατρική και την γεωργία έως την εκπαίδευση, την νομική και τη σχεδίαση υπολογιστών. Στη συνέχεια θα δοθεί μια σύντομη περιγραφή της μεθόδου "επαγωγικής μάθησης από παραδείγματα".

134

5.2. Επαγωγική Μάθηση από Παραδείγματα Η επαγωγική μάθηση από παραδείγματα είναι κυρίως δύο ειδών:  

Γενίκευση από περίπτωση σε κατηγορία. Γενίκευση από το μέρος στο όλο.

Η γενίκευση από περιπτώσεις σε κατηγορία αποσκοπεί στην επαγωγή μίας γενικής περιγραφής μιας κατηγορίας δεδομένων ανεξαρτήτων περιπτώσεων, γεγονότων ή παραδειγμάτων. Οι περιπτώσεις αυτές μπορεί να είναι παραστάσεις φυσικών αντικειμένων, ήχων, εικόνων, ενεργειών, διαδικασιών, αφηρημένων εννοιών κλπ. Η γενίκευση από το μέρος στο όλο αποσκοπεί στην επαγωγή της περιγραφής ενός αντικειμένου δεδομένων ορισμένων μερών του αντικειμένου (σκηνής, κατάστασης, διαδικασίας). Στην γενίκευση από περιπτώσεις σε κατηγορία τα στοιχεία μπορούν να θεωρηθούν ως συνεπαγωγή της μορφής: Γεγονός



Κατηγορία

όπου "Γεγονός" είναι μια περιγραφή κάποιου αντικειμένου ή κατάστασης και "Κατηγορία" παριστά μια κατηγορία απόφασης ή μια έννοια που θα συνδεθεί με το αντικείμενο ή την κατάσταση. Το αποτέλεσμα της μάθησης είναι ένας κανόνας : Σχήμα



Κατηγορία

όπου "Σχήμα" είναι μια έκφραση σε κάποια τυπική γλώσσα που περιγράφει γεγονότα που ανήκουν στην κατηγορία και κανένα γεγονός που δεν ανήκει στην κατηγορία.Η περιγραφή του σχήματος μπορεί να εκφραστεί με πολλές μορφές π.χ. λογική, δέντρο απόφασης, τυπική γραμματική, σημασιακό δίκτυο, πλαίσιο, σενάριο ή πρόγραμμα υπολογιστή. 5.3. Ένα Απλό Παράδειγμα Επαγωγικής Μάθησης

5.3.1. Το Πρόβλημα Να βρεθεί ο κανόνας που καθορίζει ποιοι άνθρωποι καίγονται από τον ήλιο με χρήση του πίνακα παραδειγμάτων ή περιπτώσεων που ορίζονται με βάση τις ιδιότητες : χρώμα μαλλιών και ματιών και τύπο δέρματος και ακολουθεί.

135

ΜΑΛΛΙΑ 1. 1. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

ΜΑΤΙΑ

ΚΟΚΚΙΝΑ ΚΑΣΤΑΝΑ ΜΑΥΡΑ ΚΟΚΚΙΝΑ ΚΟΚΚΙΝΑ ΚΟΚΚΙΝΑ ΚΟΚΚΙΝΑ ΚΟΚΚΙΝΑ

ΓΑΛΑΖΙΑ ΓΑΛΑΖΙΑ ΠΡΑΣΙΝΑ ΚΑΣΤΑΝΑ ΚΑΣΤΑΝΑ ΠΡΑΣΙΝΑ ΓΑΛΑΖΙΑ ΚΑΣΤΑΝΑ

ΔΕΡΜΑ

ΚΑΙΓΕΤΑΙ

Β Α Α Α C Α C Β

ΝΑΙ ΟΧΙ ΟΧΙ ΝΑΙ ΟΧΙ ΝΑΙ ΟΧΙ ΝΑΙ

5.3.2. Η Λύση Η λύση θα δοθεί με τον αλγόριθμο τεχνητής μάθησης ID3. Ο αλγόριθμος τεχνητής μάθησης ID3 έχει εφευρεθεί από τον J. Ross Quinlan [1986]. Ο Quinlan στηρίχτηκε στις ψυχολογικές έρευνες του E. Hunt [1966].O ΙD3 δημιουργεί ένα δένδρο απόφασης για τα πιό πάνω παραδείγματα που αντιστοιχεί στον κανόνα: ΑΝ ΕΧΕΙ ΚΑΠΟΙΟΣ ΜΑΛΛΙΑ ΚΟΚΚΙΝΑ ΚΑΙ ΔΕΡΜΑ ΤΥΠΟΥ Β Η ΤΥΠΟΥ Α ΤΟΤΕ ΚΑΙΓΕΤΑΙ ΑΠΟ ΤΟΝ ΗΛΙΟ

5.3.3. Η Λειτουργία του Αλγόριθμου ID3 Ο αλγόριθμος ID3 λειτουργεί ως εξής: Σχηματίζεται πρώτα το δένδρο με ένα χαρακτηριστικό, δηλαδή τα "ΜΑΛΛΙΑ". Τα αρχικά παραδείγματα μοιράζονται τώρα στους τρεις κλάδους ανάλογα με την τιμή που έχουν για το χαρακτηριστικό "ΜΑΛΛΙΑ". Για κάθε κλάδο που έχει παραδείγματα με μικτό αποτέλεσμα επιλέγεται ένα δεύτερο χαρακτηριστικό και επαναλαμβάνεται η διαδικασία για τα παραδείγματα του κλάδου αυτού. Η διαδικασία τερματίζεται όταν κανένας κλάδος δεν έχει παραδείγματα με μικτό αποτέλεσμα. Με διαφορετική σειρά των χαρακτηριστικών θα προκύψει διαφορετικό δένδρο. Με τη σειρά των χαρακτηριστικών "ΜΑΤΙΑ", "ΔΕΡΜΑ", "ΜΑΛΛΙΑ" προκύπτει ένα δένδρο που αντιστοιχεί στον κανόνα :

136

ΑΝ ΕΧΕΙ ΚΑΠΟΙΟΣ ΔΕΡΜΑ ΤΥΠΟΥ Β ΚΑΙ Η ΔΕΡΜΑ ΤΥΠΟΥ Β Η ΔΕΡΜΑ ΤΥΠΟΥ Α ΚΑΙ ΚΟΚΚΙΝΑ ΜΑΛΛΙΑ Η ΔΕΡΜΑ ΤΥΠΟΥ Α

ΚΑΣΤΑΝΑ ΜΑΤΙΑ ΚΑΙ ΓΑΛΑΖΙΑ ΜΑΤΙΑ ΚΑΙ ΠΡΑΣΙΝΑ ΜΑΤΙΑ ΚΑΙ

ΚΑΣΤΑΝΑ

ΜΑΤΙΑ

ΤΟΤΕ ΚΑΙΓΕΤΑΙ ΑΠΟ ΤΟΝ ΗΛΙΟ

5.3.4. Επιλογή Χαρακτηριστικών με τον ID3 Ο δεύτερος κανόνας που αναφέρθηκε παραπάνω είναι λιγότερο οικονομικός από τον πρώτο κανόνα. Ο αλγόριθμος ID3 επιλέγει χαρακτηριστικά με τέτοια σειρά ώστε να βελτιστοποιήσει τον κανόνα που προκύπτει από την μηχανική μάθηση. Οι επιλογές που κάνει ο αλγόριθμος ID3 στο παραπάνω παράδειγμα στηρίζονται σε βαθμολογία των χαρακτηριστικών ως εξής : Η επιλογή του "ΜΑΛΛΙΑ" ως πρώτου χαρακτηριστικού βαθμολογείται 6>8. Η επιλογή του "ΜΑΤΙΑ" ως πρώτου χαρακτηριστικού βαθμολογείται 8>8. Η επιλογή του "ΔΕΡΜΑ" ως πρώτου χαρακτηριστικού βαθμολογείται 4>8. Η βαθμολογία των χαρακτηριστικών στηρίζεται στον αριθμό των περιπτώσεων που απομένουν να διαχωριστούν. Σύμφωνα με τη βαθμολογία το "ΔΕΡΜΑ" είναι η καλύτερη επιλογή και τελικά η επιλογή της σειράς των χαρακτηριστικών είναι "ΔΕΡΜΑ", "ΜΑΛΛΙΑ", "ΜΑΤΙΑ" και ο κανόνας που προκύπτει από αυτή την σειρά είναι: ΑΝ ΕΙΧΕ ΚΑΠΟΙΟΣ ΔΕΡΜΑ ΤΥΠΟΥ Β Η ΔΕΡΜΑ ΤΥΠΟΥ Α ΚΑΙ ΜΑΛΛΙΑ ΚΟΚΚΙΝΑ ΤΟΤΕ ΚΑΙΓΕΤΑΙ ΑΠΟ ΤΟΝ ΗΛΙΟ Ο αλγόριθμος ID3 έχει ήδη χρησιμοποιηθεί ως βάση για εμπορικά συστήματα τεχνητής μάθησης. Στη συνέχεια αναλύεται ένα πολυπλοκώτερο παράδειγμα και εξηγείται πως ο πλήρης αλγόριθμος ID3 στηρίζεται στην έννοια της Εντροπίας (Entropy) της Θεωρίας Πληροφοριών (Information Theory).

137

5.4. Ένα Πολυπλοκότερο Παράδειγμα Μάθησης

5.4.1. Το Πρόβλημα Ένας ασθενής φοράει γυαλιά και θέλει να βάλει φακούς επαφής. Ο οφθαλμίατρος εξετάζει τον ασθενή και έχει να πάρει μια από τις τρεις αποφάσεις : δ1: δ2: δ3:

Σκληροί φακοί επαφής Μαλακοί φακοί επαφής Όχι φακοί επαφής

Η λήψη των παράγοντες:

αποφάσεων

Ηλικία Γυαλιά Αστιγματισμός Παραγωγή δακρύων

(Σ) (Μ) (Ο) αυτών

θα

εξαρτηθεί

από

τους

εξής

νέος,προ-πρεσβυωπικός,πρεσβυωπικός μυωπία, υπερμετρωπία όχι,ναι περιορισμένη ,κανονική

Η σχέση μεταξύ του συνδυασμού τιμών των παραπάνω παραγόντων και της απόφασης διδονται από τον παρακάτω πίνακα απόφασης. Ο κανόνας απόφασης παράγεται με τη χρήση του αλγορίθμου από τον πίνακα αυτό. Ο πίνακας είναι απλοποιημένος και δεν μπορεί χρησιμοποιηθεί σε οποιαδήποτε πρακτική εφαρμογή .

βεβαίως

5.4.2. Ο Πίνακας Απόφασης ΤΙΜΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ

ΑΠΟΦΑΣΗ

a b c d δ -----------------------------------------------1 1 1 1 1 1 1 1 2

1 1 1 1 2 2 2 2 1

1 1 2 2 1 1 2 2 1

1 2 1 2 1 2 1 2 1

3 2 3 1 3 2 3 1 3

138

να

2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3

1 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2

1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2

2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

2 3 1 3 2 3 3 3 3 3 1 3 2 3 3

Για τα παραδείγματα του πίνακα έχουν γίνει οι εξής υποθέσεις :      

Οι αποφάσεις είναι αμοιβαία διακριτές. Δεν υπάρχει θόρυβος, δηλαδή τα στοιχεία είναι πλήρη και ορθά. Κάθε περίπτωση ανήκει σε μια κατηγορία. Δεν υπάρχουν επαναλήψεις περιπτώσεων. Οι τιμές των ιδιοτήτων ή χαρακτηριστικών είναι διακριτές. Όλα τα δυνατά ζεύγη ιδιοτήτων και τιμών έχουν ληφθεί υπόψη. Ο πίνακας μπορεί να θεωρηθεί ως ένα διακριτό πληροφοριακό σύστημα που παρέχει πληροφορίες για την κατηγοριοποίηση ενός γεγονότος . Η εντροπία ενός συνόλου γεγονότων έχει οριστεί ως μέτρο της ελευθερίας επιλογής στην επιλογή ενός γεγονότος, ή η "αβεβαιότητα" που συνδέεται με την επιλογή αυτή. Δεδομένου ενός συνόλου εκπαιδευτικών παραδειγμάτων για το οποίο ισχύουν οι παραπάνω υποθέσεις δεν υπάρχει αβεβαιότητα για την κατηγοριοποίηση.

5.4.3. Εφαρμογή του Αλγόριθμου ID3 στο Παράδειγμα των Φακών Ο αλγόριθμος Μηχανικής Μάθησης ID3 δίδει τη δυνατότητα μείωσης της πλεονάζουσας πληροφορίας που παρουσιάζουν τέτοιες γενικεύσεις προσπαθώντας να σχηματίσει το απλούστερο δυνατό δένδρο απόφασης. Ο σχηματισμός αυτός στηρίζεται στο διαχωρισμό του συνόλου των παραδειγμάτων S στον μικρότερο δυνατό αριθμό υποσυνόλων που το καθένα μπορεί να περιγραφεί από ένα σύνολο χαρακτήρων (ζεύγη ιδιότητας-τιμής) που έχουν εντροπία ίση με 0. Αν γνωρίζουμε μόνον τις πιθανότητες μιας απόφασης p (i ) όπου i=1,2,3,... τότε η εντροπία σε bits των κατηγοριοποιήσεων με την απόφαση αυτή είναι:

139

H = -  p( i ) log2 p( i ) i

Για τον πίνακα απόφασης των φακών επαφής : H  p(1) log2 p(1)  p( 2 ) log2 p( 2 )  p( 3 ) log2 p( 3 )

bits

Οι πιθανότητες εμφάνισης για κάθε απόφαση είναι :

p(1 )  4 / 24 ,

p( 2 )  5 / 24 ,

p(3 )  15 / 24

5.4.4. Μείωση Εντροπίας Αν το σύνολο εκπαιδευτικών παραδειγμάτων S διαιρεθεί σύμφωνα με τις τιμές κάποιας ιδιότητας a, τότε οι τιμές περιέχουν κάποια πληροφορία για την απόφαση δ εκτός εάν η δ είναι τελείως ανεξάρτητη από την ιδιότητα a. Η συνολική εντροπία των υποσυνόλων ορίζεται ως η εξαρτημένη εντροπία του S όταν είναι γνωστή η a, ήτοι Η (S->a). Έστω p(ax ) η πιθανότητα ότι η ιδιότητα a έχει τιμή x και έστω p(n  ax ) πιθανότητα ότι η απόφαση είναι n και η τιμή της a είναι x. Τότε:

H(S a)  H(S  a)  H(a)

όπου:

H(S  a)     p( n  ax ) log 2 p(n  ax )

και:

H(a)    p(ax ) log 2 p(ax )

x

n

x

(5) Έτσι είναι δυνατόν να ελαχιστοποιηθεί η εντροπία του S διαχωρίζοντάς το σε υποσύνολα ελαχιστοποιώντας την H (S->a). Ο απαιτούμενος υπολογισμός μπορεί να απλοποιηθεί με τη χρήση ενός πίνακα συχνοτήτων όπως π.χ. για την ιδιότητα a : ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΙΔΙΟΤΗΤΑ a

Αριθμός Περιπτώσεων

a1

a2

a3

Σύνολο

140

δ1

2

1

1

4

δ2

2

2

1

5

δ3

4

5

6

15

8

8

8

24

Σύνολα

Άρα : H(S a)  H(S  a)  H(a)     p(n  ax )log 2p( n  ax )   p(ax )log 2p(ax ) x

n

x

2 2 1 1 4 4  3   log 2 ( ) log 2 ( )  3  log 2 ( )  24 24 24 24 24 24 5 5 6 6 8 8  log 2 ( )  log 2 ( )  3  log 2 ( ) 24 24 24 24 24 24 1  (3  8log 2 8  3  2log 2 2  2log 21 4log 2 4 24 5log 2 5  6log 2 6)  1.2867 bits

Τελικά έχουμε: H(S|a)=1.2867 H(S|b)=1.2867 H(S|c)=0.9491 H(S|d)=0.7773

bits bits bits bits

Άρα η εντροπία του S μπορεί να μειωθεί με το μεγαλύτερο ποσό αν υποδιαιρέσουμε το S σύμφωνα με τις τιμές της ιδιότητας d. Έτσι σχηματίζονται δύο υποσύνολα το καθένα από τα οποία υποδιαιρείται με τον ίδιο τρόπο και ούτω καθεξής μέχρι να γίνει η εντροπία του κάθε υποσυνόλου ίση με 0, δηλαδή να ισχύει η ίδια απόφαση για όλα τα μέλη του υποσυνόλου. Το τελικό δένδρο απόφασης είναι:

141

S

d2

d1 3

c1

c2

b1 a1

b2 b1

a2 2

2

a3 2

3

b2 1

a1

a2 1

a3 3

3

Οι κανόνες που αντιστοιχούν στο παραπάνω δένδρο μπορούν να γραφούν ως : 1.

d 1  3

2.

d 2  c1  b1  a 1  2

3.

d 2  c1  b1  a 2  2

4.

d 2  c1  b1  a 3  3 . . . . . . . . . . .

κ. ο. κ. 5.5. Υλοποίηση του Αλγόριθμου (Prolog)

ID3 με Λογικό Προγραμματισμό

Στο Εργαστήριο Γνωσιακής Επιστήμης του Τμήματος Μ.Ι.Θ.Ε. του Πανεπιστημίου Αθηνών έχουμε υλοποιήσει τον Αλγόριθμο ID3 με Λογικό Προγραμματισμό χρησιμοποιώντας τις γλώσσες Turbo Prolog και Visual Prolog [Μ. Μπουλιγαράκη, 2000]. Το πρόγραμμα αυτό χρησιμοποίήθηκε σε διάφορες εφαρμογές. Ενδεικτικά αναφέρονται παρακάτω ορισμένα τμήματα του προγράμματος που αντιστοιχούν σε κύρια μέρη του Αλγόριθμου ID3. Ο υπολογισμός της εντροπίας γίνεται με τον κανόνα: compute_set_entropy(Data, Entropy):count_positive(Data,num),length(Data,Dnum), Pp=Pnum/Dnum, Pn=1-Pp, xlogx(Pp,PpLogPp), xlogx(Pn, PnLogPn), Temp=PpLogPp+PnLogPn, Entropy = -Temp. Όπου Data είναι τα δεδομένα εισόδου και Entropy είναι η τιμή της Εντροπίας για τα δεδομένα αυτά και:

142

Το κατηγόρημα 'count_positive' βρίσκει τον αριθμό των παραδειγμάτων στα δεδομένα που ανήκουν στην κατηγορία που πρέπει να αναγνωρίζεται μετά την μάθηση με τους κανόνες: count_positive([],0). count_positive([dat("P",_)|More],Pnum):!,count_positive(More,Pnum1),Pnum=Pnum1+1. count_positive([dat("N", _)|More], Pnum):count_positive(More, Pnum). Το κατηγόρημα 'length' βρίσκει το συνολικό αριθμό των παραδειγμάτων στα δεδομένα με τους κανόνες: length([],0). length([Dat|Moredat], Dnum):!, length(Moredat,Dnum1), Dnum=Dnum1+1. Το γινόμενο 'xlogx' υπολογίζεται με τους κανόνες: xlogx(X,N):- X=0.0E+00, !, N=0. xlogx(X,N):- N=X*log(X). Το κατηγόρημα select_minimal_entropy δέχεται μία λίστα από τριάδες της μορφής: (attribute, partition-induced-by-that-attribute, resulting-entropy) και βρίσκει την ιδιότητα (attribute) που δίδει τον διαχωρισμό με την μικρότερη εντροπία και αυτό τούτο τον διαχωρισμό δεδομένης της δομής “c=c(attr,partiton,entropy)” με τους κανόνες: select_minimal_entropy([c(Attr,Partition,Entropy)|MorePartitions],Best Attr,BestPartition):select_minimal_entropy_aux(MorePartitions,c(Attr,Partition,Entropy),B estAttr,BestPartition). select_minimal_entropy_aux([], c(Attr, Partition,_),Attr, Partition). select_minimal_entropy_aux([c(Attr1, Partition1 ,Entropy1)| MorePartitions], c(_,_,Entropy),BestAttr,BestPartition):- Entropy1
143

Τα υπολογιστικά νευρωνικά δίκτυα (ΥΝΔ) αποτελούν μέθοδο παράστασης γνώσης εμπνευσμένης από από το νευρικό σύστημα αλλά μετά από πολύ σοβαρές απλουστεύσεις των μονάδων που αντιστοιχούν στους βιολογικούς νευρώνες. Τα ΥΝΔ με μεταβλητά βάρη συστήματα μηχανικής μάθησης.

εισόδων

έχουν

χρησιμοποιηθεί

ως

Μία μονάδα ενός ΥΝΔ παρστάνεται σχηματκά ως εξής:

S1

W1

S2

W2

. . . Sn

. . .

Fire if ΣW i*Si>T OUTPUT=1 WHEN FIRING

Wn

Οπου S1,S2,…,Sn είναι οι είσοδοι της μονάδας του ΥΝΔ που παίρνουν είτε την τιμή 1 είτε την τιμή 0 και W1,W2,…,Wn είναι τα βάρη με τα οποία πολλαπλασιάζεται κάθε είσοδος αντίστοιχα. Το άθροισμα Α των γινομένων Wi*Si από i=1 έως i=n συγκρίνεται με το κατώφλιο ή ουδό T. Οταν το Α είναι μεγαλύτερο από Τ τότε η μονάδα διεγείρεται (fires) και η έξοδός της γίνεται ίση με 1. Η έξοδος μιας μονάδας μπορεί να γίνει είσοδος μιας άλλης και έτσι συγκροτείται το ΥΝΔ. Τα ΥΝΔ έχουν ορισμένα χαρακτηριστικά που τα διαφοροποιούν από τα φυσικά νευρωνικά δίκτυα (ΦΝΔ) όπως: Συνήθως προσομοιώνονται με ένα πρόγραμμα σε σειριακό υπολογιστή και έτσι η παράλληλη λειτουργία τους δεν είναι άμεσα παρατηρήσιμη. Η έξοδος κάθε μονάδας έχει δύο τιμές και χαρακτηριστικούς παλμούς (spikes) των ΦΝΔ.

δεν

παράγει

τους

Η μεταβολή των βαρών εισόδων συνήθως ελέγχεται από σειριακό αλγόριθμο εκτός δικτύου.

144

5.7. Μηχανική Μάθηση και Πράκτορες Σύστημα Επικοινωνίας με Πράκτορες Η έννοια του «πράκτορα» έχει εισαχθεί προσφάτως στην Τεχνητή Νοημοσύνη για την μελέτη συστημάτων που επιδεικνύουν «ισχυρή» αλληλοεπίδραση με το περιβάλλον τους [S. J. Russell, and Norvig, P.,1995]. Τα συστήματα αυτά «οι πράκτορες» (agents) μπορεί να διευκολύνουν την προσομοίωση της λειτουργίας «γειωμένων» (grounded or embedded) συστημάτων που προσφάτως είναι επίκαιρα και στην Γνωσιακή Επιστήμη [R. Pfeifer and Scheier, C., 1999]. Σημαντικό για ένα πράκτορα είναι να διαθέτει ένα φιλικό για το χρήστη σύστημα επικοινωνίας ώστε να διευκολύνεται ο χειρισμός του από το χρήστη. Ο τελικός στόχος είναι η επικοινωνία αυτή να διεξάγεται με φυσική γλώσσα. Λόγω της δυσκολίας κατασκευής ενός συστήματος επικοινωνίας σε φυσική γλώσσα μία λύση είναι η κατασκευή ενός Προσαρμοζόμενου Συστήματος Επικοινωνίας με Πράκτορα (ΠΣΕΠ) ώστε με την συνομιλία με τον χρήστη να βελτιώνεται η επικοινωνία χρήστηπράκτορα. Για την υλοποίηση ενός ΠΣΕΠ χρησιμεύουν οι μέθοδοι μηχανικής μάθησης. Προσαρμοζόμενο Σύστημα Επικοινωνίας με Πράκτορες Υλοποιήθηκε σύστημα απεικόνισης εντολών κίνησης πρακτόρων σε φυσική γλώσσα που αποσκοπεί στην εκσφαλμάτωση διαδικασιών με τη χρήση εξομοίωσης της δράσης πρακτόρων [J.Kontos, Malagardi, I., Trikkalidis, D., 1998], [J. Kontos and Malagardi, I., 1999b]. Στο σύστημα αυτό λαμβάνονται υπόψη τα συστατικά στοιχεία της συμπεριφοράς των πρακτόρων, καθώς και τα προβλήματα που συναντούν όταν δρουν σε ειδικούς μικρόκοσμους. Το σύστημα εφαρμόστηκε στην προσομοίωση και γραφική απεικόνιση δράσης μέσα σε ειδικούς μικρόκοσμους όπου πράκτορες εκτελούν κινήσεις που προσδιορίζονται με οδηγίες που δίνει ο χρήστης στην ελληνική γλώσσα. Η μετατροπή των οδηγιών από το σύστημα σε απεικονιζόμενες ενέργειες των πρακτόρων βασίζεται στη χρήση βάσεων γνώσεων. Αρχικά ο χρήστης καλείται να εισαγάγει στο σύστημα την απαιτούμενη γνώση, δηλαδή τους κανόνες που πρέπει να ακολουθούνται κατά την εκτέλεση της δράσης, τα αντικείμενα και τους πράκτορες που απεικονίζονται. Στη συνέχεια μπορεί να εισαγάγει μια οδηγία προσδιορισμού κίνησης που θα εκτελέσει ένας από τους πράκτορες. Το σύστημα εκτιμά την εγκυρότητά της οδηγίας και οι έγκυρες οδηγίες μεταφράζονται σε κείμενο από την επεξεργασία του οποίου προκύπτει το σχέδιο εκτέλεσης και απεικόνισης των απαραίτητων κινήσεων για την εκπλήρωση του στόχου της αρχικής οδηγίας του χρήστη. Οι βασικές συνιστώσες του συστήματος είναι το υποσύστημα επεξεργασίας φυσικής γλώσσας, το υποσύστημα παραγωγής κινήσεων,

145

το υποσύστημα προσομοίωσης των αισθητηρίων των πρακτόρων και το υποσύστημα απεικόνισης της εξέλιξης της δράσης. Το υποσύστημα επεξεργασίας φυσικής γλώσσας εξασφαλίζει δύο βασικές λειτουργίες. Η πρώτη αφορά τη διαχείριση της βάσης γνώσης και η δεύτερη τη μετάφραση της οδηγίας προσδιορισμού της κίνησης που εισάγει ο χρήστης. Με την έναρξη της λειτουργίας του συστήματος, το υποσύστημα επεξεργασίας φυσικής γλώσσας προβάλλει στον χρήστη ερωτήσεις για την εισαγωγή νέων στοιχείων στη βάση γνώσης. Στη συνέχεια το σύστημα αναλαμβάνει την εκτέλεση οδηγιών που δίδονται από τον χρήστη και επιζητεί την έγκριση του χρήστη για την ορθότητα της εκτέλεσης των οδηγιών αυτών. Αρχιτεκτονική του Προσαρμοζόμενου Συστήματος Δημιουργία Γραφικών

Επεξεργασία Εντολών Κίνησης

Επεξεργασία Φυσικής Γλώσσας (NLP)

Κανόνες Κανόνες Προθέσεων Ρημάτων

Βάση Γνώσης Αντικειμένων

Μηχ/σμός Μ Α Θ Η Σ Η Σ

Είσοδος/ Έξοδος (I/O)

Γραμματικοί -Συντακτικοί κανόνες

Λεξικό

Είσοδος/Έξοδος (I/O)

Το Υποσύστημα επεξεργασίας οδηγιών κίνησης Το υποσύστημα επεξεργασίας οδηγιών κίνησης έχει ως στόχο να ελέγξει και να επαληθεύσει τη δυνατότητα του πράκτορα να εκτελέσει μία οδηγία κίνησης. Ο έλεγχος αυτός βασίζεται στη γνώση των κανόνων για τις φυσικές ιδιότητες των αντικειμένων, στις ικανότητες του πράκτορα, καθώς και στη σημασία των ρημάτων και των άλλων λέξεων που χρησιμοποιούνται για τη διατύπωση των οδηγιών. Ο πράκτορας αντλεί τις πληροφορίες για τα αντικείμενα που αναφέρονται στην οδηγία από μία βάση γνώσης των αντικειμένων και εξετάζει κατά πόσο οι ιδιότητες των αντικειμένων αυτών ικανοποιούν τους περιορισμούς και πληρούν τις συνθήκες που απαιτούνται από τα ρήματα και τα συμπληρώματά τους.

146

Όταν δοθούν στον πράκτορα οδηγίες αλλαγής κατάστασης, εκτός από τις μόνιμες και σταθερές ιδιότητες των αντικειμένων, ελέγχονται και μεταβλητές ιδιότητες των οποίων οι τιμές εξαρτώνται από την εκτέλεση προηγουμένων οδηγιών. Η γνώση για κάθε αντικείμενο έχει αναπαρασταθεί με τρεις δομές. Η πρώτη δομή αφορά στις ιδιότητες κάθε αντικειμένου όπως είναι το βάρος, το χρώμα, οι διαστάσεις (ύψος, πλάτος, μήκος), η κατάσταση (ανοιχτό, κλειστό) και ο προσανατολισμός του (όρθιο, πλάγιο). Η δεύτερη δομή αφορά στα μέρη που συνθέτουν ένα αντικείμενο ή τις επιφάνειες του αντικειμένου. Για τα μέρη ή τις επιφάνειες καταγράφονται στη βάση γνώσης το είδος, το μέγεθος, το σχήμα, η αντοχή ή η χρήση για την οποία προορίζονται. Η τρίτη δομή αφορά στη θέση των αντικειμένων στον χώρο. Υποσύστημα Μηχανικής Μάθησης Το υποσύστημα μηχανικής μάθησης βασίστηκε στην υλοποίηση δύο διαφορετικών τεχνικών. Με την πρώτη τεχνική η μάθηση γίνεται σε λεκτικό επίπεδο και αφορά την κίνηση που πρέπει να κάνει ο πράκτορας για να εκτελέσει μία οδηγία. Αφού αναζητηθούν και ικανοποιηθούν όλοι οι περιορισμοί, το υποσύστημα επεξεργασίας οδηγιών κίνησης, αναζητά στη βάση γνώσης τον τρόπο με τον οποίο πραγματοποιείται η συγκεκριμένη οδηγία για το αντικείμενο που χειρίζεται ο πράκτορας. Εάν δεν εντοπιστεί σχετική γνώση, τότε αναζητείται γνώση σχετική με τις πιθανές κινήσεις που μπορεί να γίνουν για να εκτελεστεί η συγκεκριμένη οδηγία. Τις πιθανές αυτές κινήσεις τις δοκιμάζει διαδοχικά ο πράκτορας ερωτώντας τον χρήστη για την ορθότητα του αποτελέσματος που εμφανίζεται στην οθόνη. Εάν η απάντηση είναι καταφατική τότε η κίνηση προστίθεται στη βάση γνώσης του συστήματος ως ειδική πληροφορία για το συγκεκριμένο ρήμα και τα συγκεκριμένα αντικείμενα της οδηγίας. Αν οι απαντήσεις του χρήστη είναι αρνητικές το σύστημα προτείνει άλλες κινήσεις από τις ήδη γνωστές κινήσεις για το συγκεκριμένο ρήμα. Εάν αυτές εξαντληθούν χωρίς να έχει δοθεί καμία θετική απάντηση, τότε το σύστημα ζητά από τον χρήστη να του ορίσει μία νέα κίνηση για το εξεταζόμενο ρήμα, η οποία δίδεται λεκτικά και προστίθεται επίσης στη βάση γνώσης. Με την δεύτερη τεχνική χρησιμοποιείται η αρχική καταγραφή όλων των δυνατών κανόνων και η μάθηση στηρίζεται στην επικύρωση κάποιων από αυτές και στην απαγόρευση μερικών άλλων με αλληλεπίδραση με τον χρήστη. Το σύστημα εδώ ζητά επιβεβαίωση της ορθότητας κάθε κίνησης. Όταν η απάντηση είναι αρνητική απαιτούνται δύο διορθωτικές ενέργειες. Κατ’ αρχήν ανακαλείται από τη μνήμη του πράκτορα η

147

αμέσως προηγούμενη κατάσταση του χώρου και των αντικειμένων που θεωρείται ορθή και γίνεται νέος σχεδιασμός στην οθόνη για να αποκατασταθεί η οπτική εντύπωση του χρήστη. Στη συνέχεια καταγράφεται το λάθος στη βάση γνώσης του συστήματος. Η καταγραφή αυτή αντιστοιχεί σε απενεργοποίηση ή ακύρωση του κανόνα που οδήγησε σε λάθος κίνηση που σημαίνει ότι ο κανόνας αυτός δεν θα χρησιμοποιηθεί στο μέλλον. 5.8. Προσομοίωση της Ανθρώπινης Μάθησης Από τα πρώτα στάδια ανάπτυξης της Μηχανικής Μάθησης δημιουργήθηκε η ελπίδα πως οι μέθοδοι υλοποίησης συστημάτων μηχανικής μάθησης θα μπορούσαν να εφαρμοσθούν και στην υπολογιστική προσομοίωση της ανθρώπινης μάθησης όπως παρουσιάσθηκε π.χ. στην πρώιμη εργασία [Η. Α. Simon and Feigenbaum, E., 1964]. Με νεώτερες έρευνες έχουν γίνει προσπάθειες για την υπολογιστική προσομοίωση ειδικών μηχανισμών ανθρώπινης μάθησης όπως αυτός της εννοιολογικής αλλαγής [F. Esposito et al. 1999], [S. Vosniadou et al. 1999], [F. Neri, et al, 1999]. Έχουν επίσης γίνει προσπάθειες για την υπολογιστική προσομοίωση ειδικών μηχανισμών γειωμένης γλωσσικής μάθησης [N.C. Chang and Maia T.V., 2001], [T.V. Maia and Chang N.C., 2001], [ S.R. Howell and Becker S., 2001].

6. ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ 6.1. Εισαγωγή Οι διαδικασίες της επιστημονικής και της τεχνολογικής ανακάλυψης θεωρούνται ως τα υψηλότερα επιτεύγματα της ανθρώπινης δημιουργικής σκέψης. Επομένως η αυτοματοποίηση με υπολογιστή των διαδικασιών αυτών θεωρείται αδύνατη από πολλούς. Εν τούτοις ορισμένοι ερευνητές της Τεχνητής Νοημοσύνης έχουν αποπειραθεί να δημιουργήσουν υπολογιστικά συστήματα που μιμούνται τον επιστήμονα ή τον τεχνολόγο κατά την διαδικασία της ανακάλυψης. Τα μέχρι σήμερα αποτελέσματα που είναι προιόν ερευνών της τελευταίας περίπου εικοσαετίας μας επιτρέπουν να ελπίζουμε ότι τα υπολογιστικά συστήματα ανακάλυψης θα είναι χρήσιμα τουλάχιστον για την επιτάχυνση της επιστημονικής και τεχνολογικής ανακάλυψης ως εργαλεία υποστήριξής της [P. Langley et al, 1987], [J. Shrager and Langley P., 1990].

148

Η χρήση συστημάτων αυτόματης ανακάλυψης σε μια χώρα θα αποτελέσει σοβαρό πλεονέκτημά της στο πλαίσιο του διεθνούς ανταγωνισμού. Για το λόγο αυτό ο τομέας αυτός πρέπει να αποτελέσει χώρο αυξημένης δραστηριότητας για κάθε χώρα που δεν θέλει να δεί τις μεθόδους έρευνας και ανάπτυξης που χρησιμοποιεί να καθίστανται πεπαλαιομένες και τις σχετικές επενδύσεις της σχεδόν άχρηστες. Άρα ο κίνδυνος καθυστέρησης μιας χώρας στο θέμα αυτό είναι πολύ σοβαρός και απαιτείται να ληφθούν επειγόντως μέτρα και για την χώρα μας. Μία από τις πρώτες εργασίες υπολογιστικής ή μηχανικής επιστημονικής ανακάλυψης είναι η [D.B. Lenat, 1976] που αφορά στην μηχανική “ανακάλυψη” μαθηματικών εννοιών. Πολλές άλλες εργασίες μηχανικής ανακάλυψης έχουν γίνει και σε άλλους επιστημονικούς τομείς όπως στη φυσική, στη χημεία και στη βιολογία καθώς και για την μηχανική “επινόηση” μηχανημάτων ή τεχνολογική ανακάλυψη. Τέλος έχουν γίνει πρόσφατες προσπάθειες στην αυτόματη αρχιτεκτονική σύνθεση και στην αυτόματη συγγραφή μικρών αφηγημάτων [Turner,1993]. Έτσι παρατηρούμε ότι γίνονται προσπάθειες εφαρμογής των μεθόδων που έχουν αναπτυχθεί για την αυτόματη επιστημονική ανακάλυψη και σε θέματα που θεωρείται ότι απαιτούν “καλλιτεχνική” δημιουργικότητα. Η υποστήριξη της “μηχανικής” αλλά όχι μηχανιστικής άποψης για την δημιουργικότητα ενισχύεται από την τοποθέτηση του Weisberg [Weisberg, 1993] που χρησιμοποιεί ως υπότιτλο για το βιβλίο του με τίτλο “Δημιουργικότητα” το προκλητικό “πέραν του μύθου της μεγαλοφυίας”. Ο Weisberg που είναι καθηγητής Ψυχολογίας διατείνεται με βάση τις ψυχολογικές του έρευνες ότι η δημιουργική σκέψη δεν πρέπει πια να αποδίδεται στις Μούσες αλλά να αντιμετωπίζεται ως επέκταση της κανονικής καθημερινής πνευματικής λειτουργίας. Ισχυρίζεται ότι και οι πιό θαυμαστές συλλήψεις δεν απαιτούν νοητικούς μηχανισμούς διάφορους εκείνων που χρησιμοποιούμε για την επίλυση τετριμμένων προβλημάτων της καθημερινής ζωής. Η άποψη αυτή του Weisberg τεκμηριώνεται στο βιβλίο του με την ανάλυση του έργου ορισμένων μεγάλων πολύ γνωστών δημιουργών στις επιστήμες και στις τέχνες και τον εντοπισμό του υλικού των βασικών ιδεών των έργων τους σε προηγούμενες εμπειρίες τους. Η αντιμετώπιση του φαινομένου της δημιουργικότητας με αυτό τον τρόπο συνηγορεί με την άποψη των ερευνητών της Μηχανικής Ανακάλυψης. 6.2. Φάσεις Επιστημονικής Ανακάλυψης Η επιστημονική ανακάλυψη ακολουθεί συνήθως τουλάχιστον πέντε φάσεις εξέλιξης από την απλή ταξινόμηση παρατηρήσεων και πειραματικών δεδομένων έως την δημιουργία σύνθετων διαδικαστικών

149

προτύπων που επεξηγούν τα πειραματικά δεδομένα. Η ερευνητική κοινότητα της ΤΝ έχει εμπλακεί ενεργά στην υποστήριξη με υπολογιστή της επιστημονικής ανακάλυψης με την δημιουργία συστημάτων που υποστηρίζουν τις διάφορες φάσεις ανακάλυψης όπως ενδεικτικά αναφέρεται παρακάτω: ΦΑΣΗ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ταξινόμηση Ποιοτικοί Νόμοι Ποσοτικοί Νόμοι Δομικά Πρότυπα Διαδικαστικά Πρότυπα

Cluster/2 Glauber Bacon Dalton Mechem

ΤΝ

AutoClass AM Fahrenheit Stahl BR-3 Astra

Παραδείγματα από την Χημεία: ΦΑΣΗ

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ

Ταξινόμηση Οξέα, Βάσεις και Αλατα Ποιοτικοί Νόμοι Βάσεις  Αλατα Ποσοτικοί Νόμοι Δομικά Πρότυπα Διαδικαστικά Πρότυπα

Διαχωρισμός χημικών ενώσεων σε Ανακάλυψη αντιδράσεων του τύπου: Νόμος των Αναλογιών Μοριακά Πρότυπα Κινητική Θεωρία

6.3. Ανάλυση Φάσεων Επιστημονικής Ανακάλυψης Στη συνέχεια περιγράφονται τα δεδομένα, τα αποτελέσματα και ιστορικά παραδείγματα επιστημονικών ανακαλύψεων για την κάθε φάση που προαναφέρθηκε. Ταξινόμηση Συστήματα που έχουν αποδώσει στη φάση αυτή είναι: Cluster/2 και AutoClass. Δεδομένα Περιγραφές αντικειμένων ή γεγονότων του κόσμου. Αποτέλεσμα Ιεραρχία Ταξινόμησης πολλών επιπέδων.

150

Ιστορικά Παραδείγματα Πλανήτες, αστέρες και γαλαξίες Οξέα, βάσεις, άλατα και μέταλα Φυτά και Ζώα Στοιχειώδη σωματίδια Ποιοτικοί Νόμοι Συστήματα που έχουν αποδώσει στη φάση αυτή είναι: Glauber και AM. Δεδομένα Ποιοτικά δεδομένα που αφορούν σε αντικείμενα ή γεγονότα. Αποτέλεσμα Γενικές σχέσεις που ισχύουν μεταξύ κατηγοριών και προβλέπουν μελλοντική συμπεριφορά. Ιστορικά Παραδείγματα Ποιοτική κίνηση αστέρων Χημικές αντιδράσεις Οικολογικές σχέσεις Αντιδράσεις στοιχειωδών σωματιδίων Ποσοτικοί Νόμοι Συστήματα που έχουν αποδώσει στη φάση αυτή είναι: Bacon και Fahrenheit. Δεδομένα Ποσοτικές μετρήσεις που αφορούν σε αντικείμενα ή γεγονότα. Αποτέλεσμα Αριθμητικές σχέσεις που ισχύουν μεταξύ μεταβλητών και προβλέπουν μελλοντική συμπεριφορά. Ιστορικά Παραδείγματα Η αρχή του Αρχιμήδη Οι τρεις νόμοι της πλανητικής κίνησης Νόμος των Αναλογιών στη Χημεία

151

Δομικά Πρότυπα Συστήματα που έχουν αποδώσει στη φάση αυτή είναι: Dalton, Stahl και BR-3. Δεδομένα Ποιοτικοί ή Ποσοτικοί εμπειρικοί νόμοι που περιγράφουν φαινόμενα. Αποτέλεσμα Επεξηγηματικά πρότυπα των φαινομένων με βάση στοιχεία και σχέσεις μεταξύ τους. Ιστορικά Παραδείγματα Μοριακά πρότυπα χημικών ενώσεων Πρότυπο του γενετικού κώδικα Πρότυπα στοιχειωδών σωματιδίων Πρότυπα πλανητών, κομητών και αστέρων Διαδικαστικά Πρότυπα Συστήματα που έχουν αποδώσει στη φάση αυτή είναι : Mechem και Astra. Δεδομένα Ποιοτικοί ή Ποσοτικοί φαινόμενα.

εμπειρικοί νόμοι που περιγράφουν δυναμικά

Αποτέλεσμα Επεξηγηματικά πρότυπα των φαινομένων διαδικαστικές αιτιακές σχέσεις μεταξύ τους.

με

βάση

στοιχεία

και

Ιστορικά Παραδείγματα Κινητική θεωρία θερμότητας Διαδρομές χημικών και πυρηνικών αντιδράσεων Πρότυπα τεκτονικής πλακών και ολίσθησης ηπείρων Πρότυπα εξέλιξης και καταστροφής αστέρων Πρότυπα φυσιολογίας ανθρώπου Οι παραπάνω φάσεις εμφανίζονται στην υλοποίηση συστημάτων Μηχανικής Ανακάλυψης για διάφορους επιστημονικούς κλάδους όπως στην Φυσική [P. Langley and Zytkow J.M., 1989], στην Χημεία [E.R.

152

Valdez-Perez, 1995], [E.R. Valdez-Perez, 1999] στην Θαλάσσια Οικολογία [L. Todorovski, et al.,1998] και στην Ανθρωπολογική Γλωσσολογία [V. Pericliev, and Valdez-Perez, R.E., 1998]. Υπάρχουν έρευνες Γνωσιακής Επιστήμης για την μελέτη της επίδοσης ανθρώπων στην επίλυση προβλημάτων Ανακάλυψης όπως η [T.Okada and Simon H.A., 1997] που αφορά στην σύγκριση της μοναχικής με την συνεργατική ερευνητική εργασία. 6.4. Μηχανική Επιστημονική Ανακάλυψη και Κείμενα Έχει αναπτυχθεί υπολογιστικό σύστημα που συνδυάζει γνώσεις από διαφορετικά κείμενα της επιστημονικής βιβλιογραφίας με αποτέλεσμα της υπόδειξη νέων σχέσεων μεταξύ οντοτήτων που η περαιτέρω διερεύνησή τους μπορεί να οδηγήσει σε νέες ανακαλύψεις [D.R. Swanson, 1988], [D.R Swanson and Smallheiser, N.R., 1997]. 6.5 . Μηχανική Τεχνολογική Ανακάλυψη ή Επινόηση

  

Παράλληλα με τις προσπάθειες για την Επιστημονική Μηχανική Ανακάλυψη έχουν γίνει πολλές προσπάθειες και για την Μηχανική Τεχνολογική Ανακάλυψη ή Επινόηση, η οποία παρουσιάζει και αυξημένο οικονομικό ενδιαφέρον. Η Τεχνολογική δημιουργικότητα των στελεχών των επιχειρήσεων αποτελεί προσφάτως κεντρικό θέμα του νέου πεδίου της «Διαχείρισης Γνώσης» [Ι. Νονάκα και Τακεούτσι, Χ., 2001]. Η Μηχανική Τεχνολογική Ανακάλυψη ή Επινόηση μπορεί να προσφέρει υπολογιστικά εργαλεία με τα οποία να αυξηθεί σημαντικά ο ρυθμός και η ευστοχία νέων τεχνολογικών επινοήσεων ή καινοτομιών. Η τεχνολογική ανακάλυψη συνήθως καταλήγει στην σχεδίαση ενός νέου συστήματος, μηχανισμού ή προιόντος. Η σχεδίαση ενός πράγματος μπορεί να είναι συμβατική, καινοτομική ή δημιουργική. Ο χαρακτηρισμός του αποτελέσματος της σχεδίασης μπορεί να γίνει με δύο τρόπους. Ο πρώτος τρόπος στηρίζεται σε μια γενική θεωρία επεξεργασίας πληροφοριών όπως αυτή της έρευνας στο χώρο των προβλημάτων [A. Newell, and Simon, H.A. ,1972]. Ο δεύτερος τρόπος στηρίζεται σε ειδικές θεωρίες σχεδίασης της ΤΝ όπως αναπτύσσεται στην [D.C. Brown, 1996]. Σύμφωνα με τον πρώτο τρόπο ο χαρακτηρισμός της σχεδίασης έχει ως εξής: Συμβατική εάν το σύνολο των μεταβλητών και το σύνολο από τις δυνατές τιμές τους παραμένουν σταθερά. Καινοτομική εάν μεταβάλλεται το σύνολο από τις δυνατές τιμές των μεταβλητών. Δημιουργική εάν μεταβάλλονται το σύνολο των μεταβλητών και το σύνολο από τις δυνατές τιμές τους. Σύμφωνα με τον δεύτερο τρόπο ο χαρακτηρισμός της σχεδίασης με βάση την ειδική θεωρία του «σχεδίου σχεδίασης» (design plan) έχει ως εξής:

153

  

Συμβατική εάν ο σχεδιαστής γνωρίζει την δομή και τις μεθόδους αναζήτησης του χώρου των σχεδίων. Καινοτομική εάν ο σχεδιαστής γνωρίζει μόνο την δομή του χώρου των σχεδίων. Δημιουργική εάν ο σχεδιαστής δεν γνωρίζει κανένα από τα παραπάνω. Σε πρόσφατες έρευνες Τεχνητής Νοημοσύνης για την Μηχανική Δημιουργική Σχεδίαση έχει διερευνηθεί η δυνατότητα αξιοποίησης της προσομοίωσης του νοητικού μηχανισμού της Αναλογίας [S. Vosniadou and Ortony A., 1989]. ¨Εχουν υλοποιηθεί υπολογιστικά συστήματα Μηχανικής Τεχνολογικής Ανακάλυψης ή Επινόησης που στηρίζονται στην Αναλογία. Συστήματα Μηχανικής Τεχνολογικής Ανακάλυψης ή Επινόησης που στηρίζονται στις παραπάνω έννοιες και μεθόδους έχουν υλοποιηθεί για διάφορους τεχνολογικούς κλάδους όπως για την Μηχανολογία [G. Dyer et al, 1987], για την Ηλεκτρονική [M. Wolverton and Hayes-Roth B., 1994] και για την Φαρμακολογία [Finn, P. et al., 1998]. H Δημιουργική Σχεδίαση σχετίζεται με την επίλυση προβλημάτων που απαιτούν «διαίσθηση» ή δημιουργικότητα. Υπάρχουν ψυχολογικές έρευνες για την επίδοση ανθρώπων στην επίλυση τέτοιων προβλημάτων όπως η πρόσφατη [T. C. Kershaw and Ohlsson S., 2001] από τις οποίες μπορούν να αντληθούν γνώσεις για την υλοποίηση επιτυχέστερων συστημάτων Δημιουργικής Σχεδίασης.

154

7. ΕΠΙΛΟΓΟΣ Η σχέση μεταξύ Τεχνητής Νοημοσύνης και Γνωσιακής Επιστήμης μπορεί να διερευνηθεί με περισσότερη λεπτομέρεια με την μελέτη πρόσφατων ερευνητικών εργασιών που έχουν ήδη αναφερθεί σε προηγούμενα τμήματα. Η μελέτη αυτή μπορεί να βασισθεί στον εξής συγκεντρωτικό κατάλογο με κατηγοριοποίηση των αναφορών αυτών: Για την Λεκτική Επεγεργασία: Ρήματα Barsalou, L. W.,(1999). Perceptual symbol systems. Behavioral and Brain Sciences,22(4) 577-660. Richardson D. C. et al (2001). “Language is Spatial”: Experimental Evidence for Image Schemas of Concrete and Abstract Verbs. Twentythird Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Ζεύγη Ονομάτων Costello, F. (2001). Testing a computational model of categorization and category combination: Identifying disease categories and new disease combinations. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Costello, F. G. and Keane M. T., (2000). Efficient Creativity: ConstraintGuided Conceptual Combination. Cognitive Science, Vol 24, 2, pp. 299349. Για την Επεξεργασία Δράσεων: Bach P. et al. (2001). Comprehension of Action Sequences: The Case of Paper, Scissors, Rock. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Kokinov Β. and Zareva-Toncheva, Ν. (2001). Episode Blending as Result of Analogical Problem Solving. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Για την Μηχανική Μάθηση: Εννοιολογική Αλλαγή

155

Esposito F. et al. (1999). Conceptual Change as a Logical Theory Revision Process: A Machine Learning Perspective. In Kayser D. and Vosniadou S., (Eds),(1999). Vosniadou, S. et al. (1999). Modelling Elementary School Students’ Solution of Mechanics Problems. In Kayser D. and Vosniadou S., (Eds),(1999). Neri, F., et al (1999). Modelling Conceptual Change: Representational Issues. In Kayser D. and Vosniadou S., (Eds),(1999). Γειωμένη Γλωσσική Μάθηση Chang, N.C., and Maia T.V. (2001). Grounded Learning of Grammatical Constructions. Proc. 2001 AAAI Spring Symposium on Learning Grounded Representations. Maia V.T. and Chang N.C. (2001). Grounding the Acquisition of Grammar in Sensorimotor Representations. Proc. 2001 AAAI Spring Symposium on Learning Grounded Representations. Howell S.R. and Becker S. (2001). Modelling Language Acquisition: Grammar from the Lexicon?. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Edimburgh. Για την Μηχανική Ανακάλυψη: Okada T. and Simon H.A. (1997). Collaborative Discovery in a Scientific Domain. Cognitive Science,Vol 21 (2), pp. 109-146. Kershaw, T.C., (2001). Training for Insight: The Case of the Nine-Dot Problem. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Edimburgh.

156

8. ΒΙΒΛΙ0ΓΡΑΦΙΑ Αγγελής, Γ. και Τσεκέρζογλου Σ. (1998). Αυτόματη Επεξεργασία Ονομάτων Αγγλικής Γλώσσας. Μεταπτυχιακή Εργασία με καθοδήγηση Ι. Κόντου. Allen, J. (1995). Natural Language Understanding. Benjamin/Cummings Inc. Anderson , J.R. (1990). The Adaptive Character of Thought. Hillsdale, NJ: Erlbaum. Anderson, J.R. (1993). Rules of the Mind. Hillsdale, NJ: Erlbaum. Αριστοτέλης (1994). Απαντα. Εκδόσεις Κάκτος, Αθήνα. Bach P. et al. (2001). Comprehension of Action Sequences: The Case of Paper, Scissors, Rock. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Edimburgh. Barsalou, L.W., (1999). Perceptual symbol systems. Behavioral and Brain Sciences,22(4),pp. 577-660. Βοσταντζόγλου, Θεολ. (1962). Αντιλεξικόν ή Ονομαστικόν Λεξικόν της Νέας Ελληνικής. Αθήνα. Bratko, I. (2001). Prolog programming for Artificial Intelligence., Addison-Wesley, NY. Brown D. C., (1996). Routineness Revisited. In Mechanical Design. Springer Verlag. Burton, R. R., (1976). Semantic Grammar: An Engineering Technique for Constructing Natural Language Understanding Systems. BBN Report 3453, Cambridge, Mass. Chang, N.C., and Maia T.V. (2001). Grounded Learning of Grammatical Constructions. Proc. 2001 AAAI Spring Symposium on Learning Grounded Representations. Chomsky, N. (1959). On certain formal properties of grammars. Information and Control 2. Chomsky, N. , (1965). Aspects of the Theory of Syntax, MIT Press. Costello, F. (2001). Testing a computational model of categorization and category combination: Identifying disease categories and new disease combinations. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Edimburgh. Costello, F.G. and Keane M.T., (2000). Efficient Creativity: ConstraintGuided Conceptual Combination. Cognitive Science, Vol 24, 2, pp. 299349. Colby, K. M. et al. ,(1971). Artificial Paranoia. Artificial Intelligence, Vol 2, 1, pp.1-25. Collins English Dictionary Millennium Edition (1998). Dean, T. et al (1995). Artificial Intelligence: Theory and Practice. The Benjamin/Cummings Publishing Co. Dyer G. et al, (1987). Naïve Mechanics Comprehension and Invention in EDISON. Proc. IJCAI_87.

157

Evans, T. (1964). A heuristic program to solve geometric-analogy problems. Proc. Spring Joint Computer Conference. Esposito F. et al. (1999). Conceptual Change as a Logical Theory Revision Process: A Machine Learning Perspective. In Kayser D. and Vosniadou S., (Eds),(1999). Feigenbaum, E. A. and Feldman J. (Eds) (1963). Computers and Thought. McGraw Hill. Finn, P. et al. (1998). Pharmacophore discovery using the inductive logic programming system Progol. Machine Learning, 30, pp. 241-270. Frege, G. (1879). Begriffsschrift. Halle. Frege, G. (1884). Die Grundlagen der Arithmetik. Breslau. Guiton, A. C. (1991). Textbook of Medical Physiology. Eighth Edition, An HBJ International Edition. W.B. Saunders. Hintikka J. (1983). Semantical games, the alleged ambiguity of "is" and Aristotelian categories. Synthese Vol 54 pp. 443-468. Howell S.R. and Becker S. (2001). Modelling Language Acquisition: Grammar from the Lexicon?. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Edimburgh. Hunt, E. B. et al (1966). Experiments in Induction. Academic Press. New York. Καλλιγερόπουλος Δ. , (1997). Τα Αυτόματα του Ήρωνα. Πρακτικά του 1ου Διεθνούς Συνεδρίου Αρχαίας Ελληνικής Τεχνολογίας. Θεσσαλονίκη. Kayser D. and Vosniadou S., (Eds),(1999). Modelling Changes in Understanding. Case Studies in Physical Reasoning .Pergamon, Elsevier Science Ltd,Oxford. Kean, V. J., (1995). The Ancient Greek Computer from Rhodes. Known as the Antikythera Mechanism. Efstathiadis Group. Anixi Attikis. Kershaw, T.C., (2001). Training for Insight: The Case of the Nine-Dot Problem. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Edimburgh. Kokinov Β. and Zareva-Toncheva, Ν. (2001). Episode Blending as Result of Analogical Problem Solving. Twenty-third Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Edimburgh. Kontos, J. and Papakonstantinou, G. (1970). A Question-Answering System Using Program Generation. Proceedings of A.C.M. International Computing Symposium, Bonn Germany. Kontos, J. and Kossidas, A. (1971). On the Question-Answering System DELFI and its Application. Proceedings of AGARD Symposium on Artificial Intelligence. Rome, Italy. Kontos, J. (1980). Syntax-Directed Processing of Texts with Action Semantics. Cybernetica, 23, 2 pp. 157-175. Kontos, J. (1982). Syntax-Directed Plan Recognition with a Microcomputer. Microprocessing and Microprogramming. 9, pp. 227279. Kontos, J. (1983a). Syntax-Directed Fact Retrieval from Texts with a Micro-Computer. Proc. MELECON '83, Athens.

158

Kontos, J. (1983b). Text Retrieval for User Interfacing with the MicroComputer. Proc. MECO '83, Athens. Kontos, J. (1985). Natural Language Processing of Scientific/Technical Data, Knowledge and Text Bases.Proceedings of ARTINT Workshop. Luxemburg. Kontos, J. and Cavouras, J.C. (1988). Knowledge Acquisition from Technical Texts Using Attribute Grammars. The Computer Journal, Vol 31, No 6, pp 525-530. Kontos, J. and Xinos P. (1988). A Method for Handling Incompleteness of Knowledge Acquired from Texts Using Partial Attribute Grammar Evaluation. Proc. IASTED Int. Conf. on Expert Systems, Geneva. Kontos, J. et al. (1988). Υπολογιστική επεξεργασία της Ελληνικής: Μια πρώτη προσέγγιση. 9th Annual Meeting Department of Linguistics 1820 April 1989. University of Thessaloniki. Kontos, J. (1992). ARISTA: Knowledge Engineering with Scientific Texts. Information and Software Technology, Vol. 34, No 9, pp 611616. Kontos, J. (ed) (1994). Final Report of the HOLIST Project (Unpublished). Center of Research, Athens University of Economics. Κόντος Ι. (1996). Τεχνητή Νοημοσύνη και Λογομηχανική , Εκδόσεις Ε. Μπένου, Αθήνα. Κόντος, Ι., Mαλαγαρδή, Ι. (1997). Επεξεργασία Ερωτήσεων με Υπολογιστή προς Βάσεις Δεδομένων και Κειμένων. 3ο Διεθνές Γλωσσολογικό Συνέδριο για την Ελληνική Γλώσσα. σελ. 945-953. Αθήνα. Kontos, J. (1998), Logomechanics, Induction and Creation. Proceedings of Art and Technology Conference. Athens. Kontos, J., and Malagardi, I. (1998a). Question Answering and Information Extraction from Texts. EURISCON ’98 Third European Robotics, Intelligent Systems & Control Conference. Athens. Published in Conference Procedings “Advances in Intelligent Systems: Concepts, Tools and Applications” (Kluwer). ch. 11, pp. 121-130. Kontos, J., and Malagardi, I. (1998b). Information and Knowledge Extraction from Medical Texts. Health Telematics Education Conference. Athens. Kontos, J., Malagardi, I., Trikkalidis, D. (1998). Natural Language Interface to an Agent. EURISCON ’98 Third European Robotics, Intelligent Systems & Control Conference Athens. Published in Conference Procedings “Advances in Intelligent Systems: Concepts, Tools and Applications” (Kluwer) pp.211-218. Kontos, J. and Malagardi I. (1999a). Information Extraction and Knowledge Acquisition from Texts Using Bilingual Question-Answering. Journal of Intelligent and Robotic Systems Vol. 26, pp 103-121. Kontos, J., and Malagardi, I. (1999b). A Learning Natural Language Interface to an Agent. Proceedings of Workshops of Machine Learning, ACCAI 99, Chania.

159

Kontos, J., Malagardi, Ι., Alexandris, C., Bouligaraki, M. (2000) Greek Verb Semantic Processing for Stock Market Text Mining. NLP 2000 Lecture Notes in Artificial Intelligence NLP 2000 pp. 395-405 Springer Verlag. Kontos, J., and Malagardi, I. (2001). Α Search Algorithm for Knowledge Acquisition from Texts HERCMA 2001, 5th Hellenic European Research on Computer Mathematics & its Applications Conference. Athens. Κόντος Ι. και Μπουλιγαράκη, M. (2001). Ανάπτυξη Συστήματος Λεκτικής Βάσης Δεδομένων και Συντακτικού Αναλυτή για Ελεγχόμενη Ελληνική. Πρακτικά Workshop «Λεξιλογικές Βάσεις Δεδομένων», Θεσσαλονίκη. Λάζος Χ. Δ., (1994). Ο Υπολογιστής των Αντικυθήρων. Αίολος. Αθήνα. La Riviere J.W.M. (1989). Threats to the World's Water, Scientific American. Vol. 261, No 3, pp 48-55. Lenat, D. (1976). AM: An artificial intelligence approach to discovery in mathematics as heuristic search (doctoral dissertation). Stanford University, Dept. of Computer Science. Langley P. (1996). Elements of Machine Learning. Morgan Kaufmann, San Francisco. Longman Dictionary of Contemporary English (1978). Langley P. et al, (1987). Scientific discovery: Computational explorations of the creative processes. MIT Press, Cambridge, MA. Langley P. and Zytkow J.M. (1989). Data-Driven Approaches to Empirical Discovery. Artificial Intelligence, Artificial Intelligence,Vol 40, September, pp. 283-312. Maia V.T. and Chang N.C. (2001). Grounding the Acquisition of Grammar in Sensorimotor Representations. Proc. 2001 AAAI Spring Symposium on Learning Grounded Representations. Μαλαγαρδή, I. (1995). Συγκριτική Ανάλυση "να" και "για να" Δομών της Νέας Ελληνικής με Αντίστοιχες Δομές της Γερμανικής και Εφαρμογή στη Αδημοσίευτη Διδακτορική Διατριβή. Μηχανική Μετάφραση. Πανεπιστήμιο Αθηνών. Μαλαγαρδή, Ι. (1996).“Προσδιορισμός με Υπολογιστή της υπονοούμενης σχέσης μεταξύ των συστατικών Ονοματικών Φράσεων σε Υπογλώσσες”. 17η ετήσια συνάντηση του Τομέα της Γλωσσολογίας της Φιλοσοφικής Σχολής του ΑΠΘ. Μαλαγαρδή, Ι., Κόντος, Ι. (1996α) “Επεξεργασία με Ηλεκτρονικό Υπολογιστή εννοιών της Δωδεκαδέλτου Επιγραφής της Γόρτυνας για την αυτόματη άντληση γνώσεων” Η΄ Διεθνές Κρητολογικό Συνέδριο. Ηράκλειο Κρήτης. Μαλαγαρδή, Ι., Κόντος, Ι. (1996β). “Επεξεργασία Λόγου από Αρχαίο Νομικό Κείμενο της Δωδεκαδέλτου Επιγραφής της Γόρτυνας” Συμπόσιο Εταιρείας Τεχνητής Νοημοσύνης. Πανεπιστήμιο Πειραιά. Μαλαγαρδή, Ι., Κόντος, Ι., Πέγκου, Μ. (1997). “Επεξεργασία Ερμηνευμάτων Ρημάτων με Υπολογιστή”. 3ο Διεθνές Γλωσσολογικό Συνέδριο για την Ελληνική Γλώσσα σελ. 954-961. Αθήνα.

160

Μαλαγαρδή, Ι. (2000). Αυτόματη Ομαδοποίηση με Υπολογιστή Ρημάτων Κίνησης με Βάση τα Ερμηνεύματά τους. Γλωσσολογία, τομ. 11-12, σελ. 282-294 Αθήνα. Michie, D. (1986). On Machine Intelligence. Ellis Horwood Ltd, Chichester,UK. Mitchell T.M. (1997) Machine Learning . Mcgraw-Hill Inc.,NY. Μπουλιγαράκη, Μ. (2000). Ο Αλγόριθμος Μηχανικής Μάθησης ID3Υλοποίηση σε Turbo/Visual Prolog. Μεταπτυχιακή Εργασία του Εργαστηρίου Γνωσιακής Επιστήμης του Τμήματος Μ.Ι.Θ.Ε. του Πανεπιστημίου Αθηνών με καθοδήγηση Ι. Κόντου. Newell, A. and Simon, H.A. (1972). Human Problem Solving. PrenticeHall, Englewood Cliffs, N. Jersey. Newell, A. et al [YEAR] etc. Nilsson, N. J. (1998). Artificial Intelligence: A New Synthesis. Morgan Kaufmann Inc. Νονάκα Ι. και Τακεούτσι, Χ., (2001). Η επιχείρηση της γνώσης. Εκδόσεις Καστανιώτη, Αθήνα.. Norton, L.M. (1983). Automated Analysis of Instructional Text. Artificial Intelligence 20, pp. 307-344. Okada T. and Simon H.A. (1997). Collaborative Discovery in a Scientific Domain. Cognitive Science,Vol 21 (2), pp. 109-146. Oxford Advanced Learner’s Dictionary (1995). Palmer, M. and Finin, T. (1990). Workshop on the evaluation of natural language processing systems. Computational Linguistics. Vol 16, No 3, pp. 175-181. Pericliev, V. and Valdez-Perez, R.E. (1998). Automatic componential analysis of kinship semantics with a proposed structural solution to the problem of multiple models. Anthropological Linguistics, 40, pp. 272317. Petrie, C.J., Jr. (1985). Extraction of Expert System Rules from Text. MCC Technical Report. No. AI-017-85. Pfeifer R. and Scheier, C. (1999). Understanding Intelligence. The MIT Press, Cambridge, MA. Poole D. et al (1998). Computational Intelligence. Oxford University Press, Oxford. Pustejovsky, J. (1995). The Generative Lexicon. MIT Press, Cambridge, Mass. Quillian M. R. (1968). Semantic Memory. In Minsky M. L. (ed) (1968). Quinlan J. R. (1986). Induction of decision trees, Machine Learning, Vol. 1, pp. 81-106. Rich, K. M. and Robinson, P. R. (1989). TURBO PROLOG. Ekdoseis Kleidarithmos. Richardson D.C. et al (2001). “Language is Spatial”: Experimental Evidence for Image Schemas of Concrete and Abstract Verbs. Twentythird Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Edimburgh. Riesbeck, C.K. (1975). Conceptual Analysis in Conceptual Information Processing. North Holland, Amsterdam.

161

Ρίζος, Γ. (1996). Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα. Εκδόσεις Νέων Τεχνολογιών, Αθήνα. Russell, S. J. and Norvig, P. (1995). Artifial Intelligence- A Modern Approach. Prentice Hall, Englewood Cliffs, N. Jersey. Rumelhart, D.E., (1993) The Architecture of Mind: A Connectionist Approach. In Foundations of Cognitive Science (M.I. Posner Ed.). Bradford Books: MIT Press. Russell, B. (1903). The Principles of Mathematics. Cambridge England. Russell, B. (1908). Mathematical Logic as Based on the Theory of Types. American Journal of Mathematics. Vol 30, pp.222-261. Saint-Dizier P. and Viegas E. (Eds),(1995). Computational Lexical Semantics. Cambridge University Press, Cambridge. Sager, N. (1981). Natural Language Information Processing: A Computer Grammar of English and its Applications. Addison- Wesley, Reading, Massachusetts. Schank, R. C. (1975). Conceptual Information Processing. NorthHolland, Amsterdam. Shrager J. and Langley P., (1990). Computational models of scientific discovery and theory formation. Morgan Kaufmann. Simon, H. A. (1963). Experiments with a heuristic compiler. Journal of Association for Computing Machinery, Vol 10, pp. 493-506. Simon, H. A. and Feigenbaum, E (1964). An information-processing Theory of Some Effects of Similarity, Familiarization, and Meaningfulness in Verbal Learning. J. of Verbal Learning and Verbal Behavior, Vol III, No 5. Sinclair, J. et al. (1994), Extracting, Representing and Using SyntacticSemantic Information from Cobuild Definitions. Studies in Machine Translation and Natural Language Processing. Vol. 7. European Commission. De Solla Price D. (1959). “An Ancient Greek Computer”, Scientific American, Vol 201, June, pp. 60-67. De Solla Price D. (1974). “Gears from the Greeks: The Antikythera Mechanisms-A Calendar Computer from ca. 80 BC”, Transactions of the American Philosophical Society, Vol. 64, Part 7 (new series), November. Sommers F. (1982). The Logic of Natural Language. Clarendon Press. Swanson, D.R. (1988). Migraine and magnesium: Eleven neglected connections.Perspectives in Biology and Medicine, 31, pp. 526-557. Swanson, D.R. and Smallheiser, N.R., (1997). An interactive system system for finding complementary literatures: A stimulus to scientific discovery. Artificial Intelligence, 91, pp. 183-203. Todorovski, L. et al., (1998). Modeling and prediction of phytoplankton growth with equation discovery. Ecological Modelling, 113, pp. 71-81. Turing, A.M. (1936). On Computable Numbers with an Application to the Endscheidungsproblem. Proc. London Math. Soc. Vol. 42, pp. 230265.

162

Turing, A.M. (1950). Computing Machinery and Intelligence. Mind, Vol. 59, pp. 433-460. Turner S. (1993). MINSTREL: A computer model of creativity and storytelling (doctoral dissertation) University of California, LA, Dept. of Computer Science. Τζάρτζανος, A. (1989). Νεοελληνική Σύνταξις. Τομος B , Αφοι Κυριακίδη, Θεσσαλονίκη. Τζελεπίδης Π. Α. Μ. (2001). Νοήμονα Συστήματα. Εκδόσεις Αθ.Σταμούλη, Αθήνα. Valdez-Perez, R.E. (1995). Machine discovery in chemistry: New results. Artificial Intelligence, 74, pp. 191-201. Valdez-Perez, R.E. (1999). Principles of human-computer collaboration for knowledge discovery in science. Artificial Intelligence, 107, pp. 335346. Vosniadou S. and Ortony A., (Eds),(1989). Similarity and Analogical Reasoning. Cambridge University Press. Vosniadou, S. et al. (1999). Modelling Elementary School Students’ Solution of Mechanics Problems. In Kayser D. and Vosniadou S., (Eds),(1999). Weisberg, R.W. (1993). Creativity. Beyond the Myth of Genius. W.H.Freeman and Co., New York. Weizenbaum, J. (1965). ELIZA - A Computer Program for the Study of Natural Language Communication between Man and Machine. C.A.C.M. Vol 9, 1. pp. 36-45. Wiener, N. (1948). Cybernetics. John Wiley and Sons, New York. Winograd, T. (1972). Understanding Natural Language. Academic Press. Winston, P. H. (1992). Artificial Intelligence. Third Edition, AddisonWesley, Mass. Wittgenstein, L. (1953). Philosophical Investigations, trans. by G. E. M. Anscombe, Macmillan, New York. Wolverton M. and Hayes-Roth B., (1994). Retrieving Semantically Distant Analogies with Knowledge-Directed Spreading Activation. Proc. AAAI_94. Woods, W.A. (1970). Transition Network Grammars for Natural Language Analysis. Communications of the Association for the Computing Machinery, 13 (10) pp. 591-606. Wright, M. and Bromley, A. (1997). Current Work on the Antikythera Mechanism. Πρακτικά του 1ου Διεθνούς Συνεδρίου Αρχαίας Ελληνικής Τεχνολογίας. Θεσσαλονίκη.

163

Κεφάλαιο 3 Νευροεπιστήμη και Ψυχολογία: Από τα Απλά Αντανακλαστικά Μοντέλα και τα Ένστικτα στις Σύνθετες Γνωστικές Λειτουργίες Ευάγγελος Καφετζόπουλος

164

Οι νευροεπιστήμες και τα ερωτήματά τους Η έρευνα του εγκεφάλου ανάγεται ιστορικά στους χρόνους των αρχαίων Αιγυπτίων, οι οποίοι χρησιμοποίησαν και για πρώτη φορά τη λέξη «εγκέφαλος» στον διάσημο πάπυρο του Edwin Smith πριν από 4.000 χρόνια.10 Οι περισσότεροι ωστόσο θεωρητικοί και ιστορικοί της επιστήμης θεωρούν ως γενέθλιο ημέρα των νευροεπιστημών την 18η Απριλίου 1861, όταν ο Γάλλος γιατρός, ανατόμος και ανθρωπολόγος Pierre Paul Broca εξέπληξε την επιστημονική κοινότητα, ανακοινώνοντας στη Γαλλική Εταιρεία Ανθρωπολογίας την πιο επαναστατική θεωρία για τη λειτουργία του εγκεφάλου που είχε διατυπωθεί ως τότε: «μιλάμε με το αριστερό ημισφαίριο». Την προηγούμενη μόλις ημέρα είχε πεθάνει ένας ασθενής που παρακολουθούσε από καιρό, ο Monsieur Le Borgne (ή Monsieur Ταν-ταν, όπως τον αποκαλούσε το νοσηλευτικό προσωπικό του νοσοκομείου), ο οποίος είχε χάσει τη δυνατότητα ομιλίας μετά από εγκεφαλική βλάβη και δεν μπορούσε να προφέρει παρά μόνο τη λέξη «ταν», σε διάφορους συνδυασμούς απόχρωσης και έντασης. Ο Broca εντόπισε την υπεύθυνη βλάβη στον αριστερό μετωπιαίο λοβό του εγκεφάλου και ειδικά «στον πόδα της τρίτης μετωπιαίας έλικας του αριστερού ημισφαιρίου», μια περιοχή που είναι έκτοτε γνωστή ως «κέντρο του Broca» ή «κινητικό κέντρο του λόγου» και η καταστροφή της προκαλεί την αφασία του Broca ή κινητική αφασία (Broca, 1865). Στις δεκαετίες που ακολούθησαν παρατηρήθηκε μια τεράστια έκρηξη στις γνώσεις μας για τον εγκέφαλο, ενώ μέχρι το τέλος του αιώνα είχαν διαμορφωθεί, εν σπέρματι ή ολοκληρωμένες, όλες οι θεωρίες για τη λειτουργία του εγκεφάλου που εξακολουθούν ώς σήμερα να κατευθύνουν την έρευνα και την ερμηνεία των ευρημάτων της, όπως εκείνη των Wernicke-Cajal για την ύπαρξη ξεχωριστών περιοχών ή «κέντρων» στον εγκέφαλο, που είναι υπεύθυνες για συγκεκριμένες λειτουργίες αλλά συνεργάζονται για την εκδήλωση σύνθετων συμπεριφορών. Την ίδια επίσης εποχή διαμορφώθηκαν τα σημαντικότερα ερωτήματα για τη φύση των εγκεφαλικών λειτουργιών, πολλά από τα οποία παραμένουν ακόμη αναπάντητα. Τα ερωτήματα αυτά, που επηρέασαν και επηρεάζουν έως σήμερα τις ερευνητικές στρατηγικές και τις ερμηνευτικές προσπάθειες, θα μπορούσαν να ταξινομηθούν σε τρία επίπεδα. Στο «κατώτερο» ή βασικό επίπεδο ανήκουν τα ερωτήματα για τη μορφή και τη λειτουργία του νευρικού συστήματος και των δομικών του μονάδων, των νευρώνων. Η έρευνα που κατευθύνθηκε από τα ερωτήματα αυτά διαμόρφωσε τις αποκαλούμενες «βασικές νευροεπιστήμες» (νευροανατομία, νευροφυσιολογία, νευροχημεία, κ.ά.), οι οποίες μελετούν τη γένεση και τη μετάδοση της νευρικής πληροφορίας στο κυτταρικό επίπεδο του νευρικού συστήματος. Συχνά οι βασικές νευροεπιστήμες θεωρούνται ως οι μόνες «γνήσιες» νευροεπιστήμες από ορισμένους ερευνητές, επειδή είναι οι μόνες που προς το παρόν οδηγούν σε άμεσα ελέγξιμες απαντήσεις με την παρατήρηση και το πείραμα. 10

Ο πάπυρος του Edwin Smith χρονολογείται στον 17ο π.Χ. αιώνα, αποτελεί όμως μάλλον αντίγραφο παλαιότερου παπύρου, που πρέπει να γράφτηκε ανάμεσα στο 2500 και το 3000 π.Χ. Ο πάπυρος περιέχει αναφορές σε 48 περιπτώσεις ασθενών με τραύματα του κρανίου και του εγκεφάλου με κάποιες προσπάθειες εντοπισμού ορισμένων λειτουργιών στο φλοιό του εγκεφάλου. Ανακαλύφθηκε το 1862 από τον αμερικανό συλλέκτη Edwin Smith, μεταφράστηκε και δημοσιεύτηκε όμως από τον Breasted (1930).

165

Στο επόμενο επίπεδο ανήκουν τα «μέσου» επιπέδου ερωτήματα, τα οποία σχετίζονται με τους μηχανισμούς των αποκαλούμενων «ανώτερων» ή νοητικών λειτουργιών του εγκεφάλου, όπως λόγου χάρη: Πώς οι διάφοροι οργανισμοί αντιλαμβάνονται τον κόσμο γύρω τους, αποθηκεύουν και ανακαλούν αργότερα πληροφορίες γι’ αυτόν; Πώς σχεδιάζουν και εκτελούν διάφορες δράσεις πάνω σ’ αυτόν; Πώς περιορίζονται σε ένα μόνο αισθητηριακό κανάλι, αποκλείοντας τα άλλα; Πώς μαθαίνουν να τροποποιούν τη συμπεριφορά τους σύμφωνα με την προηγούμενη εμπειρία; Πώς μετασχηματίζονται σε λόγο οι αντιλήψεις, οι γενικές έννοιες και τα συναισθήματα; Οι απαντήσεις στα ερωτήματα αυτού του επιπέδου –που θα μπορούσαμε να το ονομάσουμε νοητικό ή γνωστικό επίπεδο–, αν και συχνά αναζητούνται στα πειραματικά δεδομένα του προηγούμενου επιπέδου, έχουν πρόσφατα διευρύνει τις νευροεπιστήμες, εντάσσοντας σε αυτές τη μελέτη της νόησης και δημιουργώντας τις προϋποθέσεις της διεπιστημονικής τους προσέγγισης με άλλες επιστήμες που ερευνούν τα νοητικά φαινόμενα, όπως η γνωστική ψυχολογία. Στο κεφάλαιο αυτό θα περιγράψουμε αυτήν ακριβώς τη στροφή των νευροεπιστημών προς τα ερωτήματα του νοητικού ή γνωστικού επιπέδου καθώς και μερικές από τις απαντήσεις που προσφέρει η σύγχρονη έρευνα. Στην κορυφή της ταξινόμησης βρίσκονται τα «υψηλού» επιπέδου ερωτήματα, τα οποία σχετίζονται με τη συνείδηση, τη σκόπιμη συμπεριφορά, την ευφυία, κλπ. Αν και η αναγωγή των ερωτημάτων του επιπέδου αυτού –που θα μπορούσαμε να το ονομάσουμε επίπεδο της συνείδησης– σε εκείνα των προηγούμενων επιπέδων είναι συχνή, οι απαντήσεις εντάσσονται συνήθως σε φιλοσοφικά προσανατολισμένες θεωρίες ή σε γενικές θεωρίες για τη φύση του ανθρώπου, όπως λ.χ. ο δαρβινισμός.

Τα μοντέλα των νοητικών λειτουργιών στις νευροεπιστήμες και την ψυχολογία

Ο εγκέφαλος αποτελεί ένα όργανο του σώματος, που όταν λειτουργεί παράγει σκέψη και συμπεριφορά. Είναι ένα ανατομικό όργανο με μια ξεχωριστή λειτουργία, την οποία όμως, κατά παράδοση, δεν την μελετά η ανατομία αλλά η φιλοσοφία και η ψυχολογία. Το γεγονός αυτό, μοναδικό στην ιστορία των ανθρωπίνων επιτευγμάτων –σκεφτείτε έναν ωρολογοποιό που θα έπρεπε να απευθυνθεί στο φιλόσοφο για να εξετάσει πώς δουλεύει το ρολόι του–, έχει δημιουργήσει σοβαρά εμπόδια τόσο στην επιστήμη του εγκεφάλου όσο και στην επιστήμη της νόησης και της συμπεριφοράς, την ψυχολογία. Η δομή και η λειτουργία, πράγματι, δεν υπήρξαν ποτέ έννοιες σαφείς και καθορισμένες και εμφανίζονταν άλλοτε ως αντίθετες και άλλοτε ως συμπληρωματικές. Η αντίθεση και η αλληλεπίδραση δομής και λειτουργίας περιγράφονταν συχνά όπως η κηρήθρα της μέλισσας και οι διαδικασίες που συμβαίνουν μέσα στο μελίσσι. Η δομή ή η αρχιτεκτονική της κηρήθρας διαμορφώνεται από τις μέλισσες και είναι σταθερή και αμετάβλητη (σε μορφή, σχήμα, θέση, κλπ.), ενώ η δραστηριότητες ή οι διαδικασίες του μελισσιού – όπως η συλλογή, η μετατροπή και η αποθήκευση του μελιού – διαρκώς μεταβάλλονται αν και εξαρτώνται από τη δομή της κηρήθρας. Η ίδια περίπου αναλογία δομής και λειτουργίας επικαλούνταν όσοι ήθελαν να εξετάσουν τον εγκέφαλο και τη σκέψη έως τον 19ο αιώνα. Κανείς βέβαια δεν αμφέβαλλε πως η σκέψη και η γνώση εντοπίζονταν στον εγκέφαλο και ήδη από τον 17ο αιώνα ο γάλλος φιλόσοφος Καρτέσιος είχε επιχειρήσει να διατυπώσει την πρώτη θεωρία για την αλληλεπίδραση δομής και λειτουργίας

166

του εγκεφάλου. Η αλληλεπίδραση όμως αυτή δεν ήταν παρά η μεταφορά στον άνθρωπο της σχέσης δομής-λειτουργίας των μηχανικών αυτομάτων που κατασκευάζονταν εκείνη την εποχή. Ο Καρτέσιος θεώρησε το ανθρώπινο σώμα μια μηχανή που αντιδρά αυτόματα και αντανακλαστικά στο περιβάλλον, αποσύροντας λόγου χάρη μηχανικά το πόδι μόλις πλησιάζει τη φωτιά (Εικόνα 1). Η μηχανικιστική αυτή άποψη, ωστόσο, δεν μπορούσε να ερμηνεύσει τη νόηση, την οποία απέδωσε σε ένα άυλο πνεύμα που προερχόταν από το Θεό. (Από Posner and Raichle, p. 3) Εικ. 1. Το μοντέλο της αντανακλαστικής συμπεριφοράς του ανθρώπου. Το μήνυμα από τους αισθητικούς νευρικούς υποδοχείς φθάνει στο νωτιαίο μυελό (IV), απ’ όπου μεταφέρεται στο κινητικό νεύρο (V) που οδηγεί πάλι στο πόδι. Το μήνυμα από τους αισθητικούς υποδοχείς συνεχίζει την πορεία του προς τον εγκέφαλο, που αισθάνεται έτσι τη θερμότητα.

Αν παραβλέψουμε τους θεολογικούς προβληματισμούς του Καρτέσιου, σήμερα γνωρίζουμε ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελείται από εκατό δισεκατομμύρια νευρικά κύτταρα ή νευρώνες, που σε γενικές γραμμές συμπεριφέρονται με τον αυτόματο τρόπο που περιέγραψε ο γάλλος φιλόσοφος. Γνωρίζουμε επίσης ότι οι νευρώνες αυτοί ανταλλάσσουν πληροφορίες μεταξύ τους μέσω ενός τρισεκατομμυρίου ειδικών σημείων επικοινωνίας, τις συνάψεις. Αν και οι αριθμοί αυτοί βρίσκονται εκτός των ανθρωπίνων μέτρων και σταθμών, η σημερινή επιστήμη δεν καταφεύγει σε μυστικιστικές ή θεολογικές ερμηνείες για να εξηγήσει το αποτέλεσμα της λειτουργίας τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα νευρικά κύτταρα και οι συνάψεις τους, παρά τον τεράστιο αριθμό τους, παρουσιάζουν μια σημαντική ομοιομορφία. Ένας νευρώνας, είτε βρίσκεται στο πρωτόγονο νευρικό σύστημα ενός σκουληκιού είτε στο νωτιαίο μυελό ενός ποντικού είτε στον εγκεφαλικό φλοιό ενός ανθρώπου, διαθέτει τα ίδια μορφολογικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά. Είτε συμμετέχει στο απλό αντανακλαστικό ενός μαλακίου είτε στα κυκλώματα λήψης πολύπλοκων αποφάσεων στον άνθρωπο, λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο, μεταφέροντας πληροφορίες με τη μορφή ηλεκτρικών ώσεων και μεταβιβάζοντάς τις με τη μορφή χημικών σημάτων. Εκείνο λοιπόν που διαφοροποιεί το μαλάκιο από τον άνθρωπο δεν είναι διαφορές στους νευρώνες τους αλλά διαφορές στον αριθμό και τις συνδέσεις τους. Εικ. 1. Ο νευρώνας και η σύναψη.

Αν εξετάσουμε λοιπόν τον εγκέφαλο στο σύνολό του, θα μπορούσαμε να τον θεωρήσουμε ως ένα γιγάντιο άθροισμα των επιμέρους κυττάρων του. Πράγματι, όπως ο κάθε νευρώνας δέχεται ένα ερέθισμα, το μετατρέπει σε μια ακολουθία νευρικών ώσεων και παράγει μια απάντηση, έτσι και ο εγκέφαλος δέχεται ερεθίσματα από το εξωτερικό ή το εσωτερικό περιβάλλον του οργανισμού, τις επεξεργάζεται και παράγει συγκεκριμένες συμπεριφορές και δράσεις. Η «αθροιστική» αυτή άποψη έκανε περιττή κάθε «πνευματική» ερμηνεία της νόησης ή της συμπεριφοράς, διαμόρφωσε τις μεθόδους των κυτταρικών μελετών των βασικών νευροεπιστημών και γέννησε τα πρώτα «νευρικά» μοντέλα της λειτουργίας του εγκεφάλου, που δεν διέφεραν ουσιαστικά από το μηχανικό μοντέλο του Καρτέσιου. Χαρακτηριστικό παράδειγμα νευρικού μοντέλου είναι εκείνο του ιεραρχικού αντανακλαστικού τόξου, μέσω του οποίου επιχειρήθηκαν ερμηνείες της πολύπλοκης συμπεριφοράς του νευρικού συστήματος με αναγωγή στις απλές ιδιότητες των νευρώνων. Βασικός εισηγητής και υπέρμαχος του μοντέλου του αντανακλαστικού τόξου υπήρξε ο Sir Charles Sherrington (1857-1952), ο

167

οποίος επεχείρησε να εξηγήσει όλα τα σχήματα πολύπλοκης συμπεριφοράς του οργανισμού με βάση αισθητικο-κινητικά αντανακλαστικά τόξα αυξανόμενης πολυπλοκότητας (Εικόνα 2). Στην κορυφή της ιεραρχίας βρίσκονται τα «φλοιώδη αντανακλαστικά», με τα οποία πολλοί νευροεπιστήμονες και ολόκληρη η σοβιετική σχολή ψυχολογίας προσπάθησαν να εξηγήσουν τις σύνθετες νοητικές λειτουργίες του εγκεφάλου. Ο ίδιος ο Sherrington (1951) στο βιβλίο του Man on his Nature εισήγαγε τον όρο «νόηση» (mind) στο ιεραρχικό του μοντέλο, με την έννοια της χρονικής ακολουθίας. Μια συγκεκριμένη κινητική δράση συνδέεται με τη νόηση εάν σχετίζεται με προηγούμενη εμπειρία ή εάν σχετίζεται με μια μελλοντική δράση (σκοπό). Εικ.2. Το αντανακλαστικό της επιγονατίδας είναι ένα παράδειγμα απλού αντανακλαστικού, μιας απλής δηλαδή συμπεριφοράς που ελέγχεται με απ' ευθείας συνδέσεις μεταξύ των αισθητικών και των κινητικών νευρώνων. Ελαφρό κτύπημα κάτω από την επιγονατίδα διατείνει τον τένοντα του τετρακέφαλου μηριαίου μυός, ο οποίος εκτείνει την κνήμη. Όταν ο μυς εκτείνεται από την τάση του τένοντα, οι πληροφορίες για την αλλαγή αυτή μεταφέρονται με προσαγωγούς αισθητικούς νευρώνες στο νωτιαίο μυελό. Εκεί, οι αισθητικοί νευρώνες διεγείρουν άμεσα τους κινητικούς νευρώνες που συσπούν τον τετρακέφαλο. Επιπλέον, μέσω διάμεσων νευρώνων αναστέλλουν τους κινητικούς νευρώνες των ανταγωνιστών μυών, ώστε να χαλαρώσουν και να γίνει δυνατή η έκταση της κνήμης.

Το μοντέλο του αντανακλαστικού τόξου, αν και μηχανικιστικό και απλουστευτικό στη φύση του, υπήρξε ιδιαίτερα γόνιμο στις κλινικές ιδιαίτερα νευροεπιστήμες, στις οποίες δέσποσε έως τη δεκαετία του 1960. Ο νευρολόγος J. Hughlins Jackson (1834-1911) και αργότερα ο W. Penfield (1891-1976) διαμόρφωσαν ένα ιεραρχικό μοντέλο της λειτουργίας του εγκεφάλου βασισμένο στην έννοια του αντανακλαστικού τόξου του Sherrington, το οποίο για έναν περίπου αιώνα υπήρξε το κυρίαρχο μοντέλο στη νευρολογία.. Το φάσμα εντούτοις του Καρτέσιου ουδέποτε έπαψε να ταλαιπωρεί τους οπαδούς παρόμοιων μηχανικιστικών απλουστεύσεων. Το να τραβήξω το πόδι μου από τη φωτιά μπορεί να γίνεται αυτόματα και αντανακλαστικά, το να το αφήσω όμως να καεί για να αποδείξω ότι είμαι γενναίος προϋποθέτει μια διεργασία διαφορετικής φύσης, έναν εσωτερικό νοητικό μηχανισμό που λαμβάνει αποφάσεις ανεξάρτητα από τα εξωτερικά ερεθίσματα. Το θάρρος και η γενναιότητα δεν υπάρχουν στον κόσμο αλλά μέσα μου. Κάθε μηχανικιστική προσέγγιση, λοιπόν, δεν μπορεί να αποφύγει αυτό που επιχειρεί να εξαλείψει, το δυϊσμό ύλης και πνεύματος, σώματος και νόησης. Το μοντέλο του αντανακλαστικού τόξου δεν μπόρεσε να ενοποιήσει τη δομή και τη λειτουργία, τις νευροεπιστήμες με την ψυχολογία. Ο καρτεσιανός δυϊσμός, ωστόσο, είχε αρχίσει να αμφισβητείται από τους άγγλους εμπειριστές– τον Berkeley, τoν Hume και αργότερα τον James Mill και το γιο του John Stuart Mill– ήδη από τον 18ο αιώνα. Οι φιλόσοφοι αυτοί, προσπαθώντας να θεμελιώσουν μια επιστημονική ψυχολογία απαλλαγμένη από τις δυϊστικές ακροβασίες του Καρτέσιου, θεώρησαν την ανθρώπινη νόηση όχι υπερβατική πνευματική διαδικασία αλλά εσωτερική αναπαράσταση της εξωτερικής (υλικής) πραγματικότητας, που μπορεί να πάρει τρεις μορφές: (1) άμεσα αισθητικά γεγονότα (Esse est percipi, ή «το αισθητό είναι πραγματικό»), (2) ασαφή αντίγραφα των αισθητικών δεδομένων, όπως αποθηκεύονται στη μνήμη και (3) μετασχηματισμούς αυτών των ασαφών αντιγράφων, όπως συμβαίνει στη συνειρμική σκέψη.

168

Η έννοια της εσωτερικής αναπαράστασης – η οποία αποτελεί και το κεντρικό δόγμα της σημερινής γνωστικής ψυχολογίας – απελευθέρωσε την ψυχολογία από τη φιλοσοφία, την αυτονόμησε όμως και από τη μελέτη της δομής του εγκεφάλου, επειδή οι ανατομικές και φυσιολογικές γνώσεις της εποχής ήταν πολύ λιγότερες από τη γνώση που συσσώρευε η ψυχολογική έρευνα. Η σύνδεση δομής και λειτουργίας με βάση την ιδέα της εσωτερικής αναπαράστασης επιτεύχθηκε ουσιαστικά τον 19ο αιώνα, με τις πρωτοποριακές έρευνες του Paul Broca και του Karl Wernicke που προαναφέραμε για την αφασία, καθώς και των Frisch και Hitzig για τους εξειδικευμένους κινητικούς και αισθητικούς μηχανισμούς του εγκεφάλου. Οι έρευνες αυτές οδήγησαν στην ανάδυση αυτού που αποκλήθηκε «εντοπιστικό μοντέλο» στις νευροεπιστήμες, σύμφωνα με το οποίο οι διάφορες λειτουργίες του νευρικού συστήματος είναι εξειδικευμένες και εντοπίζονται σε συγκεκριμένες περιοχές (δομές) του εγκεφάλου. O Wernicke επίσης, μαζί με τον ισπανό νευροανατόμο Ramon y Cajal, διατύπωσαν και το «συνδετιστικό» μοντέλο του εγκεφάλου, σύμφωνα με το οποίο η επικοινωνία αυτών των εξειδικευμένων περιοχών στον εγκέφαλο γίνεται μέσω παράλληλων συνδέσεων των νευρώνων τους και μπορεί να αποτελεί το υπόστρωμα των ανώτερων ψυχολογικών λειτουργιών. Η αρχές αυτές, η εντοπιστική και η συνδετιστική, που για ένα μεγάλο διάστημα συνυπήρξαν με το μοντέλο του αντανακλαστικού τόξου, με άλλοτε άλλες διατυπώσεις, αποτελούν το κεντρικό δόγμα των νευροεπιστημών από τότε έως σήμερα. Το εντοπιστικό μοντέλο απέκτησε ακόμη μεγαλύτερη σημασία κάτω από το φως της δαρβινικής εξελικτικής θεωρίας, η οποία ουσιαστικά ταύτισε τη δομή και τη λειτουργία, αποδίδοντας και στις δύο προσαρμοστικό βιολογικό χαρακτήρα. Η πρόκληση για την ψυχολογία ήταν μεγάλη και ήδη από το 1859, ο Κάρολος Δαρβίνος έγραφε στην Καταγωγή των ειδών: Στο μακρινό μέλλον διαβλέπω ανοιχτά πεδία για πολύ σημαντικότερες έρευνες. Η Ψυχολογία θα θεμελιωθεί σε μια νέα βάση, στην αναγκαστική απόκτηση κάθε νοητικής δυνατότητας και ικανότητας με προοδευτική εξέλιξη. Θα δούμε από άλλη σκοπιά την καταγωγή του ανθρώπου και την ιστορία του. Η εξελικτική θεωρία του Δαρβίνου έδωσε τις πρώτες ενδείξεις ότι δεν υπάρχουν σαφείς διαχωριστικές γραμμές ανάμεσα στην εξέλιξη των ανθρώπων και των απλούστερων ζώων. Ο Δαρβίνος υποστήριξε πως η συμπεριφορά των ζώων δεν καθορίζεται μόνο από τη βιολογική δομή τους, αλλά και από τις νοητικές δομές που χαρακτηρίζουν τη συμπεριφορά. Ο Δαρβίνος ήταν από τους πρώτους που υποστήριξε ότι η νόηση δεν είναι μόνο λειτουργία, αλλά μπορεί να έχει δομή και περιεχόμενο, όπως το στομάχι ή τα νεφρά. Ονόμασε αυτές τις νοητικές δομές ένστικτα, με την έννοια ότι είναι μια λειτουργία που απορρέει απ’ ευθείας από τη δομή. Η ιδέα αυτή βρήκε αρχικά μεγάλη απήχηση στους ψυχολόγους, οι οποίοι θεώρησαν την έννοια του ενστίκτου και των νοητικών δομών ως έναν τρόπο να ερμηνεύσουν μεγάλο μέρος της συμπεριφοράς του ανθρώπου στη βάση λίγων υποκείμενων αρχών και υπό το πρίσμα της αλληλεπίδρασης δομής και λειτουργίας. O Alexander Bain (1868) και o Herbert Spencer (1872,1873), λόγου χάρη, προσπάθησαν να διατυπώσουν ένα νευροβιολογικό μοντέλο της ψυχολογίας, αναζητώντας τις αναλογίες ανάμεσα στα νοητικά φαινόμενα και τις ψυχικές διεργασίες. Ο Φρόυντ, επίσης, υποστήριξε ότι όλη η φυσιολογική και παθολογική συμπεριφορά του ανθρώπου σχηματοποιείται δυναμικά από δύο θεμελιώδεις και γενετικά καθοριζόμενες αρχές: το ένστικτο της ζωής (ή της σεξουαλικότητας) και το ένστικτο του θανάτου (ή της επιθετικότητας). Ο Φρόυντ πίστευε πως τα δύο αυτά ένστικτα αποτελούν μια νοητική δύναμη που

169

καθορίζει ολόκληρη τη συμπεριφορά. Στο σημαντικό του βιβλίο Εισαγωγή στην κοινωνική ψυχολογία, ο William McDougall (1908) υπέθεσε πως οι άνθρωποι διαθέτουν δώδεκα ένστικτα: επιθετικότητα, αποστροφή, περιέργεια, ανταγωνιστικότητα, αυτο-υποτίμηση, γονική συμπεριφορά, αναπαραγωγή, επιθυμία για τροφή, κοινωνικότητα, ιδιοκτησία και δημιουργικότητα. Την πίστη του στην ύπαρξη ενστίκτων στον άνθρωπο είχε εκφράσει και ο μεγάλος αμερικανός ψυχολόγος William James, ο οποίος στο βιβλίο του Αρχές της ψυχολογίας (Principles of Psychology, 1890), είχε αναγνωρίσει τη συμβολή της εξελικτικής θεωρίας του Δαρβίνου στην ανάπτυξη της ψυχολογίας. Όλες αυτές οι απόψεις, ωστόσο, βασίζονταν σε θεωρητικές παραδοχές και όχι σε παρατηρήσιμα γεγονότα. Οι πρώτοι «εμπειρικοί» ψυχολόγοι του 19ου αιώνα, όπως οι William Wundt στη Γερμανία και ο Edward Tichener στην Αμερική, έχοντας μια καχυποψία απέναντι στις θεωρητικές αρχές, επικέντρωσαν την προσοχή τους σε μετρήσιμα μεγέθη της ψυχικής δραστηριότητας. Άλλοι, όπως ο Franz Brentano στην Αυστρία και ο John Watson στην Αμερική, έστρεψαν την προσοχή τους στην παρατηρήσιμη συμπεριφορά και όχι στην υποκείμενη (φανερή ή κρυφή) δομή. Αυτή όμως η στροφή έμελλε να αλλάξει τον προσανατολισμό της ψυχολογίας για πενήντα χρόνια. Ο Watson απέρριψε την ιδέα της ενστικτώδους συμπεριφοράς και των νοητικών δομών για δύο λόγους. Πρώτον, ο ίδιος και οι μαθητές του διείδαν ότι η έννοια της δομής προϋποθέτει μια σταθερότητα της συμπεριφοράς, που μπορεί να χαρακτηρίζει τα κατώτερα ζώα, δεν παρατηρείται όμως στον άνθρωπο, ο οποίος «μαθαίνει» να συμπεριφέρεται από την τρέχουσα εμπειρία του. Δεύτερον, Ο Φρόυντ, ο James, ο McDougall και άλλοι ψυχολόγοι πίστευαν πως τα ένστικτα αποτελούν μη μαθημένες εσωτερικές αρχές που καθοδηγούσαν τη συμπεριφορά. Από αυτή τη σκοπιά λοιπόν, τα ένστικτα ήταν μη παρατηρήσιμοι μηχανισμοί – intervening variables – που χρησιμοποιούνταν για να ερμηνεύσουν τη συμπεριφορά. Οι μπηχαβιοριστές επέμεναν ότι μόνο οι παρατηρήσιμες πλευρές της συμπεριφοράς μπορούν να μελετηθούν πειραματικά, όχι οι εσωτερικοί τους μηχανισμοί. Απέρριψαν λοιπόν κάθε ανάλυση της συμπεριφοράς που βασιζόταν σε εσωτερικές δυνάμεις ή νοητικές διαδικασίες και εστίασαν την προσοχή τους στη μελέτη της μάθησης. Οι μπηχαβιοριστές πίστευαν ότι μια αληθινή επιστήμη της συμπεριφοράς πρέπει να ασχολείται μόνο με παρατηρήσιμα φαινόμενα και ότι κάθε προσφυγή σε ένστικτα ή εσωτερικές νοητικές διεργασίες απλώς μετονομάζει φαινόμενα χωρίς να ερμηνεύει τίποτα. Έτσι οι περισσότεροι πειραματικοί ψυχολόγοι, τουλάχιστον στις ΗΠΑ, εγκατέλειψαν τις εσωτερικές συνιστώσες της συμπεριφοράς, τις ονόμασαν ορμές (drives) χωρίς να ενδιαφέρονται αν προέρχονται από εσωτερικούς ή εξωτερικούς παράγοντες και ασχολήθηκαν με τη μάθηση. Η θεωρία του Thorndike, σύμφωνα με την οποία η μάθηση αποτελεί ενίσχυση ερεθισμάτων και απαντήσεων που μπορούν να αναλυθούν πειραματικά, αποτέλεσε τη βάση του μπηχαβιοριστικού μοντέλου ερέθισμαενίσχυση-απάντηση. Η θεωρία του Thorndike, ωστόσο, είχε ακόμη πολλά στοιχεία του νευροβιολογικού μοντέλου της σύνδεσης δομής-λειτουργίας. Σύμφωνα με αυτήν, όταν ο οργανισμός βρίσκεται μπροστά σε ένα πρόβλημα, θα αντιδράσει σε αυτό με όποιο τρόπο μπορεί. Ο τρόπος αυτός είναι δυνατό να καθορίζεται τόσο από ενστικτώδεις όσο και από προηγούμενα μαθημένες μορφές συμπεριφοράς. Αν μια από τις απαντήσεις φέρει το επιθυμητό αποτέλεσμα, τότε αυτή η απάντηση ενισχύεται, με κάποιο τρόπο που παραπέμπει σε δαρβινικές θεωρίες επιλογής. Μέσα στο πλαίσιο μιας σύνδεσης ψυχολογικών και φυσικών διαδικασιών, η ενίσχυση αυτή συμβαίνει επειδή τα διάφορα

170

ευχάριστα ερεθίσματα απελευθερώνουν μεγάλα φορτία νευρικής ενέργειας προς τα νεύρα ή τους μυς, που εκείνη τη στιγμή βρίσκονται σε ενέργεια, έτσι ώστε τα κινητικά κανάλια που είναι υπεύθυνα γι’ αυτήν τη δραστηριότητα που προκαλεί ευχάριστα ερεθίσματα να είναι ευκολότερα προσπελάσιμα. Το μοντέλο αυτό της σύνδεσης αισθητικών ερεθισμάτων και κινητικών απαντήσεων βασίζεται ουσιαστικά στο μοντέλο του Sherrington για τα αντανακλαστικά, το οποίο παρείχε την εποχή εκείνη τη μόνη πειστική θεωρία για την ιεραρχική οργάνωση του εγκεφάλου. Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1920 όμως, ο Karl Lashley, ψυχολόγος στο Πανεπιστήμιο του Harvard αλλά με τεράστια επίδραση στις νευροεπιστήμες της εποχής του, αποσύνδεσε το μπηχαβιορισμό από το μοντέλο του αντανακλαστικού τόξου. Αρνήθηκε την ιδέα ότι η συμπεριφορά εξαρτάται από αυτήν την ενεργοποίηση καναλιών ερεθίσματος-απάντησης (δηλαδή αισθητικο-κινητικών αντανακλαστικών) και ότι η μάθηση στηρίζεται στην ισχυροποίηση των συνδέσεών τους (Lashley and McCarthy 1926). Παρατήρησε ότι η ίδια απάντηση, με όρους ενός συγκεκριμένου αποτελέσματος, μπορεί να παραχθεί κάτω από διαφορετικές συνθήκες με τη δραστηριοποίηση διαφορετικών μυών, που σημαίνει με την ενεργοποίηση διαφορετικών καναλιών. Μπορεί, λόγου χάρη, κάποιος να προστατέψει τα μάτια του από ένα ισχυρό φωτεινό ερέθισμα καλύπτοντάς τα με το χέρι του ή γυρίζοντας το κεφάλι του ή στρέφοντας ολόκληρο το σώμα του. Πώς θα μπορούσε αυτή η «κινητική ισοδυναμία» (υποκατάσταση των κινήσεων), που εμπεριέχεται δυναμικά σε μια απάντηση, να συμβιβαστεί με την ιδέα ότι η μάθηση συνίσταται στην εκλεκτική ισχυροποίηση (ή αποδυνάμωση) ειδικών αισθητικοκινητικών συνδέσεων; Όλο το οικοδόμημα που στηρίζεται στην ιδέα της ενίσχυσης μιας συγκεκριμένης απάντησης κλονίζεται, γατί βασίζεται στην υπόθεση μιας ειδικής επίδρασης πάνω στην πράξη που μόλις το ζώο έκανε. Με την απαίτηση μιας ειδικής ενίσχυσης συγκεκριμένων αισθητικο-κινητικών καναλιών δεν θα μπορούσε να υπάρξει κινητική πολυμορφία ή ευελιξία, και το μπηχαβιοριστικό σχήμα ερέθισμα-απάντηση-ενίσχυση δεν είχε άλλον τρόπο να ερμηνεύσει τις διαδικασίες της μάθησης. Η άρνηση του Lashley να αποδεχτεί την εξειδίκευση των εγκεφαλικών μηχανισμών τον οδήγησε στην απόρριψη και του άλλου μοντέλου της σύνδεσης δομής-λειτουργίας, του εντοπιστικού, του οποίου μάλιστα υπήρξε ο σημαντικότερος πολέμιος. Πίστευε ότι οι εσωτερικές αναπαραστάσεις δεν εξειδικεύονται ούτε εντοπίζονται και είχε την άποψη ότι οι πληροφορίες αναπαριστώνται σε μεγάλες εγκεφαλικές περιοχές αν όχι σε ολόκληρο τον εγκέφαλο. Μέσα σε αυτές τις περιοχές όλα τα κύτταρα έχουν την ικανότητα να απαντούν σε ορισμένα σταθερά σχήματα (Lashley 1929). Η θεωρία αυτή, γνωστή με το όνομα «ολιστική θεωρία» ή «θεωρία της μαζικής δράσης», επρόκειτο, όπως θα δούμε, να ασκήσει μεγάλη επιρροή στη σύγχρονη γνωστική ψυχολογία. Κατά τη διάρκεια των επόμενων τριών δεκαετιών, η κριτική στην ιδέα ότι η ουσία της μάθησης είναι η σύνδεση ερεθίσματος-απάντησης συνέχισε να συζητείται και να αμφισβητείται και από άλλους ψυχολόγους που επέμεναν στην ιδέα των εσωτερικών αναπαραστάσεων. Ο Wolfgang Köhler (1929) και οι άλλοι θεωρητικοί της ψυχολογίας Gestalt διατύπωσαν λεπτά επεξεργασμένες έννοιες των εσωτερικών αναπαραστάσεων στο πλαίσιο των ισομορφισμών – με μονοσήμαντες δηλαδή σχέσεις ανάμεσα στην αναπαράσταση και την πραγματικότητα. Ο Gordon Allport (1937) απέρριψε τον μπηχαβιορισμό προς όφελος ενός συστηματικού ψυχολογικού πλουραλισμού. Ο Edward Tolman (1932, 1948, 1949), τέλος, αμφισβήτησε την ίδια τη μπηχαβιοριστική υπόθεση

171

στο σύνολό της, επιμένοντας ότι η μάθηση μπορεί να γίνεται χωρίς καν την ύπαρξη κάποιας ενίσχυσης. Ο Tolman πειραματίστηκε με ποντίκια που μάθαιναν να περνούν μέσα από έναν πολύπλοκο λαβύρινθο για να βρουν την τροφή τους και παρατήρησε ότι τα ζώα μάθαιναν τη διαδρομή χωρίς την απαραίτητη παρουσία κάποιου ενισχυτικού ερεθίσματος. Κατέληξε στην ιδέα ότι τα ζώα δημιουργούσαν προοδευτικά μια εσωτερική εικόνα του περιβάλλοντός τους, την οποία ονόμασε «γνωσιακό χάρτη». Τα ποντίκια του Tolman χρησιμοποιούσαν αυτόν τον χάρτη για να βρουν την τροφή τους (το σκοπό - goal) ανεξάρτητα από το σημείο που τα τοποθετούσε μέσα στο λαβύρινθο. Μέσα στο κλίμα που διαμόρφωσε αυτή η κριτική, ο μόνος δρόμος που απόμεινε δυνατός στην ιδέα της σχέσης ερεθίσματος-απάντησης ήταν να εγκαταλείψει το πρόβλημα της παραγωγής της ίδιας απάντησης από διάφορα αισθητικοκινητικά κανάλια ή άλλες εσωτερικές διαδικασίες και να δει αυτήν την απάντηση σαν την τελική μονάδα της ανάλυσης της συμπεριφοράς. Η στροφή αυτή οφείλεται κυρίως στον B. F. Skinner (1935), ο οποίος υποστήριξε ότι η απάντηση δεν ορίζεται σύμφωνα με τις συγκεκριμένες κινήσεις που τη συγκροτούν αλλά σύμφωνα με τις μετρήσιμες αλλαγές που προκαλεί στο περιβάλλον. Έτσι οι θεωρητικοί της μάθησης στράφηκαν προς τη μελέτη των «λειτουργικών σχέσεων» ανάμεσα σε γενικές κλάσεις ερεθισμάτων και απαντήσεων, χωρίς να ενδιαφέρονται για τα ιδιαίτερα αισθητικά ή κινητικά στοιχεία από τα οποία απαρτίζονται (Hilgard 1956). Η παράκαμψη αυτή του προβλήματος της κινητικής ισοδυναμίας θεωρήθηκε πως «απελευθέρωσε» την ψυχολογία από το νευροβιολογικό της μανδύα και στην αρχή χαιρετίστηκε ως επιτυχία, επειδή καθιστούσε την ψυχολογία αυτόνομη επιστήμη, απαλλαγμένη από βιολογικούς ντετερμινισμούς και αναγωγιστικές ερμηνείες, που ενείχαν τον κίνδυνο της υπαγωγής της στη βιολογία. Την απομάκρυνε από το βασικό ερώτημα της συγκρότησης της συμπεριφοράς προσαρμογής, που υπήρξε θεμελιώδες αίτημα μετά τη διαμόρφωση της εξελικτικής θεωρίας του Δαρβίνου. Θυσίασε, τέλος, τη θεωρητική ερμηνεία της συμπεριφοράς στο βωμό του εμπειρικού στόχου της έκφρασης περιγραφικών αρχών. Ο μοντέρνος μπηχαβιορισμός του Skinner (βλ. Rachlin 1970), που ονομάστηκε έτσι σε αντιδιαστολή με τον μπηχαβιορισμό του Watson, αρνήθηκε κάθε θεωρητική αρχή και κάθε μη παρατηρήσιμη έννοια (συνείδηση, νόηση, αντίληψη, κλπ.). Επειδή ο εγκέφαλος ήταν τότε μη παρατηρήσιμο φαινόμενο θεωρήθηκε άχρηστος για τους μπηχαβιοριστές και έχει συχνά λεχθεί με χιούμορ πως αποτελούσε την παύλα στο σχήμα ερέθισμα-απάντηση (stimulusresponse, S-R). Αυτή η α-θεωρητική άποψη επεκτάθηκε και στη δεύτερη μεγάλη αρχή του σχήματος S-R, την ιδέα δηλαδή ότι τα ενισχυτικά ερεθίσματα δυναμώνουν τις λειτουργικές σχέσεις ερεθίσματος-απάντησης. Ο Skinner, ο οποίος ενδιαφερόταν περισσότερο για τον έλεγχο της συμπεριφοράς παρά για την κατανόηση των μηχανισμών της, δεν έδωσε σαφή απάντηση στο πώς τα ενισχυτικά ερεθίσματα ενισχύουν τις απαντήσεις (Skinner 1950). Η άποψη αυτή εκφράστηκε αργότερα και από άλλους (όπως λόγου χάρη από τον Premack [1959]). Το ενδιαφέρον έτσι για τις διαδικασίες μέσω των οποίων τα ενισχυτικά ερεθίσματα επηρεάζουν τη μάθηση και τη συμπεριφορά λίγο λίγο εξαφανίστηκε υπέρ της εμπειρικής αρχής ότι η απάντηση-ενίσχυση κάπως αλλάζει τις λειτουργικές σχέσεις ανάμεσα στα ερεθίσματα και τις απαντήσεις. Ακόμα όμως και με μια παρόμοια εμπειρική άποψη της ενίσχυσης υπήρξαν δυσκολίες. Πρώτον, τα φαινόμενα λανθάνουσας μάθησης, της αισθητικής προεξάρτησης (sensory preconditioning) και της επίλυσης προβλημάτων

172

(problem solving), έδειξαν ότι ένα μεγάλο μέρος της μάθησης και της τροποποίησης της συμπεριφοράς γίνεται χωρίς την ενίσχυση της συγκεκριμένης απάντησης (βλ. Kimble 1961, κεφ. 8). Δεύτερον, πειράματα σχετικά με τη μάθηση χωρίς απάντηση (λόγου χάρη αντικατάσταση απάντησης [response substitution] ή μάθηση μετά από γενική παράλυση) έδειξαν καθαρά πως ούτε η παρουσία κάποιας απάντησης κατά τη μάθηση είναι απαραίτητη για την αλλαγή κάποιας μαθημένης συμπεριφοράς (Dodwell and Bessant 1960, Köhler 1925). Αν όμως δεν υπάρχει απάντηση, τότε ποια λειτουργική σχέση ενισχύεται; Τρίτον, έχει αποδειχθεί ότι πολλά φαινόμενα της προσαρμοστικής συμπεριφοράς, όπως οι «ενστικτώδεις πράξεις» που περιέγραψαν οι ηθολόγοι –και που οφείλονται σε εσωτερικούς μηχανισμούς απελευθέρωσης (innate releasing factors)– ή ακόμη η στερεοτυπική δραστηριότητα ή η μάθηση μέσω παρατήρησης βρίσκονται έξω από το χώρο του σχήματος ερέθισμα-απάντηση (Bandura and Walters 1963, Falk 1971, Timbergen 1951). Πολλοί συγγραφείς, πιστεύοντας ότι το πλαίσιο απάντηση-ενίσχυση, όπως τουλάχιστον παραδοσιακά νοείται, είναι ανεπαρκές, πρότειναν νέα σχήματα, τα οποία, ερμηνεύοντας τα παραπάνω δεδομένα, συμπλήρωναν τη βασική ιδέα της απάντησης-ενίσχυσης. Μερικοί, όπως οι Bolles (1972), Estes (1969) και Walker (1969), πρότειναν ότι μαζί με τη σύνδεση S-R μπορούν να γίνουν αντικείμενο μάθησης και συνδέσεις S-S, R-S και R-R. Οι προσπάθειες αυτές δεν βρήκαν καμιά απήχηση ή πειραματική απόδειξη και γρήγορα εγκαταλείφτηκαν. Αντίθετα, σημαντική απήχηση βρήκε μια άλλη προσέγγιση, που έγινε γνωστή ως «θεωρία των δύο παραγόντων» (two-factor theories). Ο Mower (1947) αρχικά και έπειτα οι Rescorda and Solomon (1967) ενσωμάτωσαν έναν εσωτερικό παράγοντα στη θεωρία, τον οποίον ονόμασαν motivational factor και ο οποίος θεωρήθηκε ότι παίζει ουσιώδη ρόλο στην τροποποίηση της μαθημένης συμπεριφοράς. Εκτός λοιπόν από την «επιλογή» της απάντησης, η οποία πιστεύεται πως στηρίζεται στις αρχές της απάντησης-ενίσχυσης, υπάρχει και η «υποκίνηση για απάντηση», η οποία στηρίζεται σε κλασικά (παυλοβιανά) εξαρτημένες εσωτερικές ορμές (motivation). Η θεωρία των δύο παραγόντων των Rescodra και Solomon, μαζί με άλλες θεωρίες, όπως ο purposive behaviorism του Tolman, η ολιστική νευροφυσιολογική θεωρία του Lashley, αλλά και μαζί με τις λιγότερο δημοφιλείς θεωρίες του Lewin, του Kantor (interbehaviorism), του Brunswik (probabilistic functionalism) και του Wheeler (organismic theory), έχουν ονομαστεί θεωρίες του πεδίου (Marx and Hillix 1965). Οι θεωρίες αυτές, επηρεασμένες σε ένα βαθμό από τη νευροφυσιολογία, την ηθολογία αλλά και την Gestalttheorie, ασχολήθηκαν περισσότερο με την αντίληψη και τη γνώση παρά με τη δράση. Έθεσαν ορισμένα κρίσιμα προβλήματα που απέφευγαν οι ορθόδοξες S-R θεωρίες. Τα προβλήματα αυτά αφορούσαν κυρίως τις κεντρικές παρά τις περιφερειακές λειτουργίες, με τις οποίες ασχολήθηκαν οι S-R θεωρητικοί. Παρά το γεγονός όμως ότι συνέβαλαν οριστικά στην εγκατάλειψη του μπηχαβιορισμού, δεν αποτέλεσαν αντικείμενο σοβαρής εμπειρικής και πειραματικής έρευνας. Η έννοια του σκοπού της συμπεριφοράς, λόγου χάρη, όπως παρουσιάστηκε από τον Tolman και τον Lewin, αν και αποτελεί ασφαλώς σημαντική θεωρητική αρχή, ελάχιστα έχει επηρεάσει την πειραματική έρευνα. Κι αυτό γιατί με τη στροφή και πάλι στις κεντρικές θεωρίες και τις εσωτερικές αναπαραστάσεις, τα ηνία βρέθηκαν στα χέρια δύο ισχυρών ομάδων: των θεωρητικών των ηλεκτρονικών υπολογιστών και των νευροεπιστημόνων.

Η υπολογιστική ψυχολογία

173

Η στροφή της ψυχολογίας στους κεντρικούς μηχανισμούς επανέφερε στο προσκήνιο το πρόβλημα της νόησης και της γνώσης, το οποίο είχαν αγνοήσει οι μπηχαβιοριστές. Ανάμεσα στο ερέθισμα και την απάντηση παρεμβάλλεται τώρα ένας νοητικός μηχανισμός που τα συνδέει, ο οποίος όμως στις πρώτες του περιγραφές είχε έναν πρωτόγονο μηχανιστικό χαρακτήρα. Ο ίδιος ο Tolman, που πίστευε στη σκόπιμη συμπεριφορά, το 1939 ανέλυε τη μάθηση μέσω δοκιμής-αποτυχίας με όρους ενός φανταστικού «schematic sowbug», ενώ το 1943 ο C. L. Hull φαντάστηκε αυτοσυντηρούμενα robots, των οποίων η συμπεριφορά θα μπορούσε να είναι τόσο πολύπλοκη και προσαρμοστική όσο και η δική μας. Την ίδια εποχή, ο μαθηματικός Alan Turing συζητούσε τις λογικές ιδιότητες διαφόρων δυνατών τύπων υπολογιστικών μηχανών. Με την άνοδο της κυβερνητικής στα μέσα της δεκαετίας του 1940, ακόμη και η σκόπιμη συμπεριφορά χαρακτηρίστηκε σαν ένα βασικά μηχανιστικό φαινόμενο (βλέπε τον τίτλο του Wiener: Κυβερνητική - έλεγχος και επικοινωνία στη μηχανή και το ζώο). Κατά τη διάρκεια της ίδιας περιόδου, ο K. J. W Craik πίστευε ότι οι ψυχολογικές ερμηνείες πρέπει να αναφέρονται σε εσωτερικά εγκεφαλικά μοντέλα, τα οποία θεωρούσε ως αναπαραστατικούς μηχανισμούς (που λειτουργούν δηλαδή «με τον ίδιο τρόπο» όπως και τα φαινόμενα που αναπαριστούν), ικανούς να γεννούν σκέψη και συμπεριφορά διαφόρων τύπων (Craik 1943). Η έννοια της νοητικής αναπαράστασης της σημερινής ψυχολογίας και φιλοσοφίας της νόησης ανάγεται χωρίς αμφιβολία στη γόνιμη σκέψη του Craik, ο οποίος υπέδειξε ότι οι εσωτερικές αναπαραστάσεις οφείλουν να αντιστοιχούν σε εξωτερικές δομές του κόσμου. Ωστόσο, την εποχή εκείνη, η επίδραση που είχε η σκέψη του Craik δεν μπόρεσε να δώσει παρά μόνο το γενικό περίγραμμα μιας νέας προσέγγισης στην ψυχολογία. Δεν μπόρεσε να προτείνει κανέναν ειδικό μηχανισμό της αντιστοίχησης που εμπεριέχεται σ’ αυτές τις διαδικασίες ούτε ακόμη τον τρόπο οικοδόμησης αυτών των μηχανισμών. Οι πρώτες θεωρητικές υποθέσεις για τις νοητικές αναπαραστάσεις έπρεπε να περιμένουν την ανάπτυξη του ψηφιακού υπολογιστή, οπότε τα νοητικά μοντέλα θα μπορούσαν να πάρουν έναν σοβαρό πρακτικό και θεωρητικό χαρακτήρα. Το πρώτο μοντέλο σκεπτόμενης μηχανής σχεδιάστηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1940 από τον J. von Neuman στις ΗΠΑ. (Ο Turing και ορισμένοι άλλοι ερευνητές στην Αγγλία είχαν ήδη ασχοληθεί με το πρόβλημα και είχαν κατασκευάσει τον πρώτο ηλεκτρονικό υπολογιστή, αλλά η εργασία αυτή είχε χαρακτηριστεί «top secret» λόγω της χρήσης του στην αποκωδικοποίηση του κώδικα ENIGMA κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου [Hodges 1983].) Στη σχεδίαση του ηλεκτρονικού υπολογιστή, ο von Neuman δεν επηρεάστηκε μόνο από τις προηγούμενες εργασίες του Turing πάνω στη θεωρία των υπολογισμών αλλά και από τις πρόσφατες τότε ιδέες για τις λογικές λειτουργίες του εγκεφάλου. Οι ιδέες αυτές ανάγονται κυρίως στον φυσιολόγο και ψυχίατρο Warren McCulloch και τον μαθηματικό W. H. Pitts (1943). Αντίθετα ωστόσο από τους McCulloch και Pitts, ο von Neuman (1958) δεν πίστευε πως η δυαδική λογική μπορούσε να αποτελέσει το μοντέλο της ανθρώπινης σκέψης. Όπως σημείωνε, «η γλώσσα του εγκεφάλου δεν είναι η γλώσσα των μαθηματικών» και είχε την άποψη ότι η θερμοδυναμική πιθανότητα είναι καλύτερος υποψήφιος (μια άποψη που ήταν κυρίαρχη τον 19ο αιώνα στις θεωρίες της καταστροφής και της εκφύλισης και έχει πρόσφατα αναβιώσει σε ορισμένους επιστημονικούς κύκλους). Στο άρθρο τους Λογικός λογισμός των σταθερών ιδεών της νευρικής δραστηριότητας (A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity),

174

το 1943, οι McCulloch και Pitts έκαναν μια σύγκριση των λογικών κυκλωμάτων των ψηφιακών υπολογιστών με διάφορα σύνολα αλληλοσυνδεόμενων νευρώνων. Εξισώνοντας τις καταστάσεις ναι-όχι των υπολογιστών με την ιδιότητα όλον-ή-ουδέν της νευρικής μετάδοσης, ισχυρίστηκαν ότι οι λογικές ιδιότητες του εγκεφάλου μπορούσαν να κατανοηθούν με όρους των λογικών ιδιοτήτων των κυττάρων του. Εστιάζοντας την προσοχή τους στις υπολογιστικές ιδιότητες ή τις ιδιότητες μετάδοσης πληροφορίας των νευρώνων παρά στις φυσιολογικές τους λειτουργίες, υπέθεταν ότι οι νευρωνικές αυτές μονάδες, λειτουργώντας κάτω από ιδιαίτερες συνθήκες, έχουν καθορισμένες λογικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, μια καθορισμένη διάταξη νευρώνων θα μπορούσε να λειτουργήσει σαν AND πύλη, όπου ένα κύτταρο ανιχνεύει την ταυτόχρονη διέγερση δύο άλλων. Κάποιο άλλο παρόμοιο πρωτόγονο δίκτυο μπορεί να αντιστοιχεί μ’ αυτό που οι λογικοί ονομάζουν διαζευκτικό OR, όπου ένα κύτταρο πυροδοτείται μόνο και μόνο όταν ένα (και όχι τα άλλα) πυροδοτούνται. Πιο πολύπλοκες διατάξεις νευρώνων μπορούν να υπολογίσουν όχι απλές λογικές συνδέσεις αλλά ολόκληρες λογικές εκφράσεις, όπως «Α και (Β ή [Γ και Δ] αλλά όχι και τα δύο) και/ή Ε και όχι Ζ». Γενικά οι McCulloch και Pitts απέδειξαν ότι κάθε πεπερασμένη έκφραση του προτασιακού λογισμού μπορεί να υπολογιστεί από κάποιο νευρικό δίκτυο του γενικού τύπου που περιέγραψαν. Το άρθρο αυτό, μαζί με τις υπόλοιπες σχετικές εργασίες των McCulloch και Pitts (McCulloch 1965), άσκησε μεγάλη επίδραση στην ψυχολογία. Ο φυσιολογικός ψυχολόγος Donald Hebb, το 1949, κάνοντας μια εισαγωγή στη θεωρία του για τις κυτταρικές ομάδες (cell assemblies), απέδωσε «μεγάλη δυναμική αξία» στον τρόπο που οι McCulloch και Pitts περιέγραψαν τη λειτουργική οργάνωση του εγκεφαλικού φλοιού με όρους μια μαθηματικής ανάλυσης των ιδιοτήτων ομάδων αλληλεπιδρούντων νευρώνων. Άλλοι ψυχολόγοι άρχισαν να ενδιαφέρονται για διάφορα μοντέλα που είχαν την προέλευσή τους στον ηλεκτρονικό υπολογιστή. Και πολύ γρήγορα έγιναν προσπάθειες να κατασκευαστούν λειτουργικά μοντέλα νοητικών λειτουργιών, όπως είναι η αναγνώριση προτύπου (pattern recognition), η σκόπιμη συμπεριφορά (goal-directed behavior) και η λογική σκέψη. Πρώιμα τέτοια παραδείγματα αποτελούν οι καθοδηγούμενες από το φως χελώνες του Grey Walter (1953) ή τα Perceptron του Rosenblatt (1958), που αντανακλούσαν τις ψυχολογικές ιδέες (περιλαμβανομένων και αυτών του Hebb) για τη διέγερση και την αναστολή. Στα τέλη της δεκαετίας του 1950 εμφανίστηκαν νέες προσεγγίσεις στην τεχνολογία των ηλεκτρονικών υπολογιστών, που έθεσαν τις βάσεις αυτού που σήμερα αποκαλούμε hardware των υπολογιστών. Και οι δύο ανάγονται στο παράδειγμα των McCulloch και Pitts, αλλά ενώ η μία προέρχεται από τις ιδέες τους (όπως και του Hebb) για τη νευροφυσιολογική δομή του εγκεφάλου, η δεύτερη κατάγεται από το έργο τους για την ενσωμάτωση του προτασιακού λογισμού στους ψηφιακούς υπολογιστές. Από την άλλη μεριά υπήρξαν και πρώιμα υπολογιστικά μοντέλα της μάθησης και της αναγνώρισης προτύπων, εμπνευσμένα από την εργασία του Rosenblatt πάνω στα Perceptrons, τα οποία Το έθεσαν τις βάσεις αυτού που σήμερα αποκαλούμε τεχνητή ευφυΐα. Pandemonium του Selfridge (1959) αποτελεί κλασικό παράδειγμα. Επιπλέον, υπήρξαν και πρώιμα προγράμματα υπολογιστών για επίλυση προβλημάτων (problem solving), όπως το Logic Theorist (Newell et al. 1957) και ο διάδοχός του, το General Problem Solving (GPS) (Newell and Simon 1963). Αν και αυτά τα πρώιμα συστήματα ήταν αρκετά πρωτόγονα, έθεσαν ορισμένα σοβαρά

175

θεωρητικά ζητήματα. Για την ψυχολογία, λόγου χάρη, παραμένει ανοιχτό ακόμη το θέμα κατά πόσο το Pandemonium ή το GPS αναπαριστούν τις πραγματικές διαδικασίες της νόησης. Η αναγνώριση ωστόσο αυτού του νέου τρόπου σκέψης για τη νόηση και τη σημασία του για την ψυχολογία γίνεται αρκετά νωρίς, στις αρχές της δεκαετίας του 1960, με την εμφάνιση δύο σημαντικών βιβλίων, τα οποία έθεταν κάποιους μακρόπνοους στόχους και τα οποία, έμμεσα ή άμεσα, συνέβαλαν στη γέννηση της σύγχρονης γνωσιακής επιστήμης. Το πρώτο, με τον τίτλο Υπολογιστές και σκέψη (Computers and Thought), ήταν μια συλλογή άρθρων που περιέγραφαν τα περισσότερα μοντέλα υπολογιστών που υπήρχαν τότε και είχαν κάποιο ενδιαφέρον για την ψυχολογία (Feigelbaum and Feldman 1950). Εκτός από το GPS, υπήρχαν μοντέλα αναγνώρισης προτύπου, μάθησης, σχηματισμού εννοιών, γεωμετρικών αποδείξεων, κοινωνικής αλληλεπίδρασης και μνήμης. Περιείχε επίσης συζητήσεις πλατύτερου ενδιαφέροντος, όπως ένα κλασικό άρθρο του Turing (1950) και τη θεωρία του M. L. Minsky (1961) για τα στάδια που χρειάζονται μέχρι να επιτευχθεί η τεχνητή ευφυΐα στο μέλλον. Το δεύτερο ήταν το Προγράμματα και η δομή της συμπεριφοράς (Plans and the structure of behavior) των Miller, Galanter και Pribram (1960). Το βιβλίο αυτό αμφισβητούσε τον S-R μπηχαβιορισμό, που ήδη είχε αρχίσει να παρακμάζει, στρέφοντας την προσοχή σε αυτό που υπονοούσε με την παύλα: δηλαδή τις μη άμεσα παρατηρήσιμες νοητικές διεργασίες που συμβαίνουν ανάμεσα στο ερέθισμα και την απάντηση. Οι συγγραφείς στράφηκαν στα μοντέλα των υπολογιστών και αναζήτησαν τις έννοιες εκείνες που θα μπορούσαν να περιγράψουν τις νοητικές διεργασίες. Υπέθεσαν, αλλά με κατηγορηματικό και αδιαμφισβήτητο τρόπο, ότι όλο το ψυχολογικό φάσμα, από τα ένστικτα και τον κινητικό έλεγχο ως τη μνήμη, τη γλώσσα ή την προσωπικότητα, την ψυχοπαθολογία και την ύπνωση, πρέπει να ζωγραφιστεί με τα χρώματα των υπολογιστικών μοντέλων. Επηρεασμένοι έντονα από τις ταυτόχρονες ανακαλύψεις στον τομέα της αυτόματης επίλυσης προβλημάτων (και ιδίως από το GPS), ισχυρίστηκαν ότι οι ψυχολογικές ερμηνείες πρέπει να προσδιορίζουν διαφόρων τύπων ιεραρχικά επίπεδα (plans). Τα επίπεδα αυτά αποτελούν σχέδια ή προγράμματα σκόπιμων διαδικασιών (goal-directed procedures). Στους συνειδητούς οργανισμούς, πολλές σκόπιμες καταστάσεις ή συμπεριφορές παρίστανται και εκτιμώνται σε ένα «είδωλο», δηλαδή μια δομή δεδομένων (data structure), η οποία αντανακλά τις εσωτερικές ενορμήσεις του υποκειμένου και τα ενδιαφέροντά του, στο πλαίσιο κάποιας κουλτούρας. Ο κύριος σκοπός της ψυχολογίας, κατ’ αυτήν την άποψη, είναι ο προσδιορισμός των διαδικασιών αυτών, οι οποίες είναι άμεσα συγκρίσιμες με τα προγράμματα των υπολογιστών. Ο Miller και οι δύο άλλοι συγγραφείς αυτού του βιβλίου αναγνώρισαν μια σημαντική πνευματική οφειλή στον ψυχολόγο Karl Lashley και τον γλωσσολόγο Noam Chomsky. Ο Lashley, ο οποίος πρέπει να σημειώσουμε πως υπήρξε από τους πρώτους συνεργάτες του μπηχαβιοριστή John Watson και δάσκαλος του Pribram, ποτέ δεν αποδέχτηκε μενταλιστικές απόψεις ή δυϊστικές θεωρίες. Πίστευε ότι όλες οι κινητικές δραστηριότητες, περιλαμβανομένης και της ομιλίας, έχουν μια πολυεπίπεδη ιεραρχική δομή, η οποία όμως, όπως είδαμε, δεν μπορεί να ερμηνευτεί ούτε με τους όρους των αντανακλαστικών που πρέσβευε η νευροφυσιολογία του Sherrington ούτε με όρους του μπηχαβιορισμού, αλλά απαιτεί τη χρήση κεντρικών μηχανισμών ελέγχου. Αντλώντας παραδείγματα από τη γλώσσα, το περπάτημα, το παίξιμο του πιάνου, ο Lashley έδειξε ότι πολλές συμπεριφορικές ακολουθίες

176

χρειάζονται προγραμματισμό, επειδή είναι εξαιρετικά πολύπλοκες ώστε να εκτελούνται «ζωντανά» (live) (Jeffress 1951). Δεν αποδέχτηκε ποτέ, ωστόσο, την ιδέα ότι ο εγκέφαλος μπορούσε να προσομοιωθεί με τον ψηφιακό υπολογιστή. Αντίθετα, πίστευε πάντα ότι αν θέλαμε να προσφύγουμε στην αναλογία της μηχανής, τότε θα μπορούσαμε να τον θεωρήσουμε ως αναλογική μηχανή και να περιγράψουμε τη δραστηριότητά του με στατιστικούς όρους. Όπως είδαμε, ο Lashley, σ’ όλη του ζωή, πολέμησε με πάθος τις εντοπιστικές απόψεις στις νευροεπιστήμες και την αντίστοιχη ιδέα της εξειδίκευσης της νευρικής λειτουργίας, πιστεύοντας ότι οι πληροφορίες αναπαριστώνται σε μεγάλες εγκεφαλικές περιοχές ή σε ολόκληρο τον εγκέφαλο. Τις απόψεις αυτές ασπάστηκε ο μαθητής του, ο Karl Pribram, ο οποίος αργότερα διατύπωσε την ολογραφική θεωρία, σύμφωνα με την οποία όλα τα μέρη του εγκεφάλου είναι ικανά να συμμετέχουν σε όλες τις μορφές αναπαραστάσεων. Όπως πολλά ολογράμματα (φωτογραφικά φιλμ που μπορούν να αποθηκεύσουν σε μικρό χώρο μεγάλη ποσότητα πληροφοριών) μπορούν να τοποθετηθούν το ένα πάνω στο άλλο, έτσι και ο εγκέφαλος μπορεί να αποθηκεύσει άπειρο αριθμό εικόνων. Αν και η αναλογία του ολογράμματος αντιμετωπίστηκε με σκεπτικισμό, πολλοί νευροεπιστήμονες είδαν με συμπάθεια το στόχο του, που συνίσταται στο ότι το νευρικό σύστημα δεν αποτελεί απλώς ένα σύνολο διαδικασιών, αλλά σημαντικές πλευρές της γνώσης παραμένουν, όπως πίστευε και ο Lashley, ευρέως κατανεμημένες στον εγκέφαλο. Ο Chomsky φαινόταν αρχικά να συμμερίζεται επίσης τις ίδιες απόψεις. Σε ένα άρθρο που είχαν γράψει μαζί με τον George Miller to 1958, είχαν παρουσιάσει μια μαθηματική απόδειξη της άποψης του Lashley ότι η γλώσσα δεν μπορεί να ερμηνευτεί με μπηχαβιοριστικούς όρους. Την ίδια άποψη εξέφρασε και λίγο αργότερα, το 1959, σε μια κριτική του βιβλίου του Skinner Γλωσσική συμπεριφορά, που θεωρείται από πολλούς η χαριστική βολή στο μπηχαβιορισμό (Chomsky 1959).

Η στροφή των νευροεπιστημών στη γνωστική λειτουργία

Μετά τη δεκαετία του 1960, λοιπόν, οι ψυχολόγοι έστρεψαν την προσοχή τους από τα ερεθίσματα και τις απαντήσεις –που αποτελούσαν το κύριο θέμα έρευνας του μπηχαβιορισμού– σ’ αυτό που παρεμβάλλεται ανάμεσά τους, τη νοητική συγκρότηση του ατόμου που λαμβάνει το ερέθισμα και παράγει τις απαντήσεις.. Την ίδια επίσης εποχή, επίσης, άρχισε να επικρατεί η άποψη ότι η συμπεριφορά δεν εξαρτάται παθητικά από τα ερεθίσματα αλλά διαμορφώνεται ενεργητικά από εσωτερικούς αντιληπτικούς μηχανισμούς νοητικού τύπου. Η αντίληψη δηλαδή αποτελεί μια δημιουργική διεργασία, η οποία βασίζεται στις υπολογιστικές ικανότητες των αλληλοσυνδεόμενων νευρώνων. Η στροφή αυτή είχε σημαντική επίδραση και στις νευροεπιστήμες. Η πειραματική έρευνα σταμάτησε να ερευνά αποκλειστικά τη σχέση των απαντήσεων με τα ερεθίσματα και στράφηκε στην παρακολούθηση της ροής των αισθητικών πληροφοριών από τη μετατροπή τους, μέσω κατάλληλων αισθητικών υποδοχέων, μέχρι την εσωτερική τους «νοητική» αναπαράσταση στον εγκέφαλο. Η αντίληψη είναι η θύρα προς τη νόηση. Η ίδια η νόηση θεωρήθηκε ως καταγραφή, μετασχηματισμός και επεξεργασία των αισθητικών πληροφοριών. Στις βασικές νευροεπιστήμες η θεώρηση αυτή συνοδεύτηκε με ένα αυξανόμενο ενδιαφέρον για τα αισθητικά συστήματα, η μελέτη των οποίων δέσποσε στη δεκαετία του 1970 και εξακολουθεί σε ένα βαθμό έως σήμερα. Ο ρόλος των αισθητικών συστημάτων είναι να παρέχουν μια αξιόπιστη αναπαράσταση των γεγονότων του εξωτερικού κόσμου που έχουν κάποια βιολογική αξία για τον οργανισμό. Στις περισσότερες περιπτώσεις τα

177

ακατέργαστα σήματα που μεταβιβάζονται μέσω των αισθητικών υποδοχέων δεν επαρκούν γι’ αυτό το ρόλο και δεν αντιστοιχούν στις πολύπλοκες δομές του περιβάλλοντος που τα γεννούν. Τα αισθητικά μας όμως συστήματα κατορθώνουν, μέσω λεπτών και πολύπλοκων υπολογισμών, να κατασκευάσουν αποτελεσματικές και αξιόπιστες αναπαραστάσεις αυτού του περιβάλλοντος κόσμου. Οι εσωτερικές αναπαραστάσεις είναι ταυτόχρονα πολύ πλουσιότερες αλλά και πολύ απλούστερες από τις μετρήσεις της φωτεινότητας, της δύναμης ή της χημικής σύστασης που τις παράγουν. Είναι πλουσιότερες επειδή περιέχουν αναπαραστάσεις των αντικειμένων, των καταστάσεων και των γεγονότων που αποτελούν αφαιρέσεις από τα πρωτογενή αισθητικά σήματα. Είναι επίσης απλούστερες επειδή αντιπροσωπεύουν το «απόσταγμα» της τεράστιας ποσότητας της ακατέργαστης πληροφορίας που μεταβιβάζει στο κεντρικό νευρικό σύστημα το κάθε αισθητικό σύστημα. Για την πλήρη κατανόηση του πλούτου των αισθητικών διεργασιών πρέπει να εκτιμήσουμε τόσο τον απαραίτητο όγκο των υπολογισμών όσο και τις λεπτές αφαιρετικές διαδικασίες που καταλήγουν στην αισθητική εμπειρία. Οι διαπιστώσεις αυτές, όπως αναφέραμε και παραπάνω, οδήγησαν στη διαμόρφωση των νέων ερωτημάτων στις νευροεπιστήμες, τα οποία εντάσσονται στο δεύτερο γνωστικό ή νοητικό επίπεδο που περιγράψαμε. Οι νευροεπιστήμονες, βέβαια, για πολλές δεκαετίες αναρωτιόνταν ποια είναι η σχέση ανάμεσα στα φυσικά ερεθίσματα και τα νευρικά γεγονότα, πώς κωδικοποιούνται τα αισθητικά σήματα στους μεμονωμένους νευρώνες, πόσο αξιόπιστη και αποτελεσματική είναι αυτή η κωδικοποίηση, πώς η νευρωνική δραστηριότητα μετασχηματίζεται και πλουτίζεται στα διάφορα επίπεδα επεξεργασίας. Από τις ερωτήσεις αυτές προέκυψε αρχικά το πεδίο της ψυχοφυσικής και αργότερα εκείνο της αισθητικής φυσιολογίας. Η ψυχοφυσική εστίασε το ενδιαφέρον της στη σχέση μεταξύ των φυσικών χαρακτηριστικών ενός ερεθίσματος και των ιδιοτήτων της αντίληψής του. Η αισθητική φυσιολογία μελέτησε τις νευρικές συνέπειες των φυσικών ερεθισμάτων, πώς δηλαδή τα ερεθίσματα μετασχηματίζονται από τους αισθητικούς υποδοχείς και πώς γίνεται η επεξεργασία τους στον εγκέφαλο. Από τη συγχώνευση των δύο αυτών πεδίων σε πειράματα με ανθρώπους προέκυψε ουσιαστικά η γνωστική νευροεπιστήμη, η οποία στηρίχτηκε σε μεγάλο βαθμό στη χρήση των σύγχρονων μεθόδων της λειτουργικής απεικόνισης του εγκεφάλου, όπως είναι η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (ΡΕΤ) και η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI). Δεν είναι τυχαίο ότι τα πρώτα πειράματα με τις νέες αυτές μεθόδους στράφηκαν προς την επιβεβαίωση των βασικών νευροεπιστημονικών μοντέλων και θεωριών, με πρώτη εκείνη των Wernicke-Cajal για την ύπαρξη εξειδικευμένων περιοχών στον εγκέφαλο όπου εντοπίζονται συγκεκριμένες λειτουργίες. Οι πρώτες λειτουργικές απεικονίσεις του εγκεφάλου δεν εξέπληξαν βέβαια τους νευροεπιστήμονες, επιβεβαίωσαν όμως οριστικά την εμπειρική άποψη ότι ο εγκέφαλος δεν αποτελεί έναν ενιαίο μηχανισμό επεξεργασίας ερεθισμάτων και παραγωγής απαντήσεων, όπως διατείνονταν οι θεωρητικοί του μπηχαβιορισμού ή οι οπαδοί της «μαζικής δράσης», αλλά ένα σύνολο εξειδικευμένων μηχανισμών, με ξεχωριστή ανατομική και λειτουργική οργάνωση, που συνεργάζονται όμως μεταξύ τους για την επιτέλεση πιο σύνθετων λειτουργιών, όπως η αντίληψη, η γλώσσα, ο προγραμματισμός της δράσης, κλπ. (Εικόνα 3). (Εικόνα από Posner and Raicle, Images of Mind, p. 115) Εικ. 3. Η γλώσσα δεν αποτελεί ενιαία λειτουργία του εγκεφαλικού φλοιού αλλά στηρίζεται στη συνεργασία ανεξάρτητων φλοιωδών περιοχών, οι οποίες

178

ενεργοποιούνται ξεχωριστά ανάλογα με τη συγκεκριμένη γλωσσική λειτουργία. Το στοιχείο εισόδου της γλώσσας, το διάβασμα ή το άκουσμα μιας λέξης, ενεργοποιεί τις εγκεφαλικές περιοχές που φαίνονται στις δύο επάνω εικόνες από τομογραφίες εκπομπής ποζιτρονίων (ΡΕΤ). Το κινητικό στοιχείο εξόδου ενεργοποιεί τις περιοχές που φαίνονται στις δύο κάτω εικόνες. Επάνω αριστερά: οι ενεργές περιοχές κατά το διάβασμα. Έχει διαβαστεί μία μόνο λέξη, που προκαλεί μια απάντηση τόσο στον πρωτογενή οπτικό φλοιό, όσο και στο συνειρμικό οπτικό φλοιό. Επάνω δεξιά: οι ενεργές περιοχές κατά την ακρόαση της λέξης. Η προφορική λέξη ενεργοποιεί τελείως διαφορετικές περιοχές στον κροταφικό φλοιό και στη συμβολή κροταφικούβρεγματικού φλοιού. Άρα οι οπτικές απαντήσεις δε μετασχηματίζονται σε έναν ακουστικό κώδικα, αλλά έχουν τις δικές τους περιοχές για την επεξεργασία της γλώσσας. Κάτω αριστερά: οι ενεργές περιοχές κατά την ομιλία. Η προφορά μιας λέξης ενεργοποιεί την παραπληρωματική κινητική περιοχή, δίπλα στην κινητική περιοχή, στο μέσο μετωπιαίο φλοιό. Επιπλέον, ενεργοποιείται και η περιοχή του Broca, ανεξάρτητα από το αν η λέξη ακούστηκε ή διαβάστηκε πριν προφερθεί. Άρα, τόσο οι οπτικές όσο και οι ακουστικές οδοί συγκλίνουν στην περιοχή του Broca, την κοινή περιοχή του προγραμματισμού και της εκφοράς του λόγου. Κάτω δεξιά. Η πρόσθια έσω περιοχή του μετωπιαίου φλοιού ενεργοποιείται κατά τη διάρκεια νοητικών διεργασιών, όπως η ανάλυση του νοήματος μιας λέξης. Στα άτομα ζητήθηκε να απαντήσουν σε αντικείμενα (π.χ. "εγκέφαλος" ή "μήλο") με κάποιο κατάλληλο ρήμα (π.χ. "σκέφτομαι" ή "τρώω") (Petersen et al., 1988).

Τα πρώτα αποτελέσματα των μελετών με τις νέες αυτές τεχνικές αποκάλυψαν αμέσως μια άλλη αδυναμία στην επιχειρηματολογία του μπηχαβιορισμού, η οποία είχε επισημανθεί επίσης και από τους γνωστικούς ψυχολόγους και γλωσσολόγους που αναφέραμε παραπάνω: ο νους του ανθρώπου δεν είναι κενός κατά τη γέννηση (λευκό χαρτί –tabula rasa–, που πάνω του γράφει η εμπειρία), ούτε οι αντιληπτικές εμπειρίες μας σχηματίζονται από ένα άθροισμα παθητικών επαφών με τις φυσικές ιδιότητες των αντικειμένων. Αντίθετα, οι αντιλήψεις μας διαφέρουν ποιοτικά από τις φυσικές ιδιότητες των ερεθισμάτων. Αυτό συμβαίνει επειδή το νευρικό μας σύστημα παίρνει ορισμένες μόνο πληροφορίες από ένα ερέθισμα, αδιαφορώντας για άλλες, και, στη συνέχεια, ερμηνεύει αυτές τις πληροφορίες στο πλαίσιο προηγούμενων εμπειριών. Δεχόμαστε, λόγου χάρη, ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαφόρων συχνοτήτων, αλλά αντιλαμβανόμαστε χρώματα. Δεχόμαστε κύματα πίεσης, αλλά ακούμε λέξεις και μουσική. Ερχόμαστε σε επαφή με εκατομμύρια χημικές ενώσεις που υπάρχουν στον αέρα ή το νερό, αντιλαμβανόμαστε όμως οσμές και γεύσεις. Τα χρώματα, οι ήχοι, οι οσμές ή οι γεύσεις αποτελούν νοητικά δημιουργήματα της αισθητικής επεξεργασίας που γίνεται στον εγκέφαλο. Δεν υπάρχουν έξω από τον εγκέφαλο. Η διαπίστωση αυτή είναι σημαντική όχι μόνο για τις νευροεπιστήμες και την ψυχολογία, αλλά και για τη φιλοσοφία. Ας αναλογιστούμε το κλασικό φιλοσοφικό ερώτημα: ένα δέντρο που πέφτει στο δάσος δημιουργεί ήχο εάν δεν είναι κανείς εκεί κοντά να τον ακούσει; Μπορούμε πια να βεβαιώσουμε ότι, ενώ η πτώση προκαλεί κύματα πίεσης στον αέρα, δεν δημιουργεί ήχο. Ο ήχος δημιουργείται μόνον όταν τα κύματα πίεσης από το δέντρο που πέφτει φθάσουν και γίνουν αντιληπτά από έναν ζωντανό οργανισμό. Κατά συνέπεια, οι αντιλήψεις μας δεν αποτελούν άμεσες καταγραφές του κόσμου που μας περιβάλλει αλλά δημιουργούνται εσωτερικώς σύμφωνα με εγγενείς κανόνες και περιορισμούς που επιβάλλονται από τη δομή, τη λειτουργία και τις ιδιότητες του νευρικού μας συστήματος. Όπως όμως είδαμε στην αρχή αυτού του κεφαλαίου, το νευρικό μας σύστημα αποτελείται από τα ίδια δομικά στοιχεία από τα οποία αποτελούνται και εκείνα των υπόλοιπων

179

ζώων. Όλα λοιπόν τα αισθητικά συστήματα, όχι μόνο στον άνθρωπο αλλά στην εξέλιξη όλων των ζώων, βασίζονται στις ίδιες θεμελιώδεις αρχές επεξεργασίας και οργάνωσης των πληροφοριών. Γι’ αυτό, οι βασικοί μηχανισμοί της αντίληψης φαίνεται ότι έχουν διατηρηθεί με καταπληκτικό τρόπο κατά τη διάρκεια της εξέλιξης.

Ένα παράδειγμα: η οπτική αντίληψη του χρώματος

Όπως αναφέραμε παραπάνω, τα χρώματα δεν υπάρχουν ουσιαστικά στη φύση, εμείς όμως όχι μόνον τα αντιλαμβανόμαστε αλλά μπορούμε να κάνουμε λεπτές διακρίσεις των αποχρώσεών τους, με αποτέλεσμα να αναγνωρίζουμε πολλές δεκάδες διαφορετικών χρωμάτων. Πώς όμως φθάνει ο εγκέφαλος στην αναγνώριση όλων αυτών των χρωμάτων; Η οπτική περιοχή του εγκεφάλου εντοπίζεται στον ινιακό λοβό και σε παρακείμενες περιοχές του κροταφικού και του βρεγματικού λοβού. Είναι οργανωμένη σε μικρότερες περιοχές, οι οποίες σήμερα έχει επικρατήσει να ονομάζονται από V1 έως V5. Στην περιοχή V1 ή πρωτογενή οπτική περιοχή, καταλήγουν οι πληροφορίες από τον αμφιβληστροειδή, όπου σχηματίζουν έναν ακριβή τοπογραφικό χάρτη του οπτικού μας πεδίου. Από την V1 η πληροφορία μεταβιβάζεται στην V2, άλλα από τα κύτταρα της οποίας προβάλλουν στην V4 και άλλα στην V3 και την V5. Από πειράματα σε πιθήκους και από εγκεφαλικές απεικονίσεις σε ανθρώπους με τη μέθοδο του ΡΕΤ γνωρίζουμε σήμερα πως η περιοχή V4 είναι υπεύθυνη για την αναγνώριση των χρωμάτων ενώ η V3 και η V4 είναι υπεύθυνες για την αναγνώριση της μορφής και της κίνησης των αντικειμένων (Εικόνα 4). (Από το βιβλίο μου, ένθετο, Εικ. 9-3) Εικόνα 4. Διαφορετικές εικόνες ενεργοποιούν διαφορετικές περιοχές του οπτικού φλοιού. Ένας πίνακας του μοντέρνου ζωγράφου Modrian με ζωντανά χρώματα ενεργοποιεί την περιοχή V4, ενώ ασπρόμαυρα κινούμενα σχήματα ενεργοποιούν την V5. Και οι δύο εικόνες ενεργοποιούν ταυτόχρονα τις περιοχές V1 και V2, που έχουν λιγότερο εξειδικευμένες λειτουργίες και κατανέμουν τις πληροφορίες στις άλλες οπτικές περιοχές.

Όπως έδειξαν οι πρωτοποριακές έρευνες του Semir Zeki (1984, 1993) του Πανεπιστημίου του Λονδίνου, στο πρωτογενές πεδίο V1 υπάρχουν κύτταρα τα οποία αντιδρούν όταν αντανακλώμενο φως με δεδομένο μήκος κύματος εισέρχεται στο οπτικό τους πεδίο. Καθένα από αυτά τα κύτταρα λειτουργεί ως ανιχνευτής της παρουσίας ακτινοβολίας συγκεκριμένου μήκους κύματος. Τα εν λόγω κύτταρα όμως δεν αναγνωρίζουν χρώματα. Αν φωτίσουμε τον πίνακα του Modrian της Εικόνας 4 με ένα μονοχρωματικό κόκκινο φως, τότε ένα «κόκκινο» κύτταρο της V1 θα ανταποκρίνεται σε διαφορετικό βαθμό σε κάθε τμήμα του πίνακα, γιατί καθένα από αυτά τα τμήματα αντανακλά τουλάχιστον εν μέρει τα ερυθρά φωτεινά κύματα: το κύτταρο καταγράφει μόνο τη διαφορά στη φωτεινότητά τους. Το κύτταρο δεν μπορεί να εντοπίσει ποιες περιοχές είναι κόκκινες επειδή αντιδρά πάντοτε όταν διεγείρεται από το αντανακλώμενο φως στην ερυθρή περιοχή του φάσματος, ακόμη κι αν αυτό προέρχεται, για παράδειγμα, από πράσινη επιφάνεια. Στην περιοχή V4 όμως υπάρχουν κύτταρα για τα συγκεκριμένα χρώματα. Εντοπίζουν το χρώμα διενεργώντας μια διαδικασία σύγκρισης ανάμεσα στα πεδία που αντανακλούν διαφορετικά μήκη κύματος. Τα «κόκκινα» κύτταρα της V4 αντιδρούν τότε, και μόνον τότε, όταν το οπτικό τους πεδίο περιέχει όχι μόνο μια περιοχή που αντανακλά το φως στη ερυθρά περιοχή του φάσματος αλλά και κάποιο φως διαφορετικού μήκους κύματος, που αντανακλάται από

180

μια γειτονική περιοχή. Αν ολόκληρο το οπτικό πεδίο φωτίζεται από φως ενός μόνο μήκους κύματος, τα κύτταρα αυτά δεν αντιδρούν καθόλου. Το παράδειγμα αυτό αποτελεί μια γενική περιγραφή του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί ο εγκέφαλος ώστε να μας παρέχει χρήσιμες ενδείξεις για τη φύση του κόσμου. Τα αισθητήρια όργανα παρέχουν ανεπεξέργαστα δεδομένα σχετικά με τις μεταβολές που συμβαίνουν: λόγου χάρη, όταν κινούνται τα μάτια ή τα δάχτυλα. Τα πρωτογενή αισθητικά πεδία του φλοιού, όπως η περιοχή V1, περιέχουν κύτταρα που απομονώνουν ορισμένα βασικά χαρακτηριστικά, όπως είναι η κατανομή των περιγραμμάτων ή οι περιοχές που αντανακλούν διαφορετικά μήκη κύματος. Στη συνέχεια, σε παρακείμενες περιοχές του φλοιού, η σχετική κατανομή αυτών των χαρακτηριστικών υποβάλλεται σε σύγκριση που παρέχει ενδεικτικά στοιχεία , η σημασία των οποίων μαθαίνεται χάρη στη σύνδεση με την ικανοποίηση βασικών αναγκών του οργανισμού, μέσω της επιτυχίας ή της αποτυχίας, της ηδονής ή του πόνου.

Τα οπτικά προγράμματα αναγνώρισης είναι έμφυτα ή μαθαίνονται; Η σύνδεση της ανατομικής δομής με τους μηχανισμούς της μάθησης θέτει το τεράστιο πρόβλημα της σχέσης του έμφυτου και του επίκτητου και της σημασίας της μάθησης για τη συμπεριφορά. Μαθαίνουμε από την καθημερινή εμπειρία μας ότι τα φρούτα που πρέπει να τρώμε πρέπει να είναι κόκκινα (άρα ώριμα) για να ικανοποιήσουν τις βασικές μας ανάγκες ή κάπου στον εγκέφαλό μας είναι αποτυπωμένη εκ των προτέρων η γνώση ότι τα κόκκινα φρούτα ικανοποιούν τις ανάγκες μας; Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα φαίνεται ότι δεν μπορεί να προέλθει παρά μόνο από τη μελέτη της οπτικής ικανότητας του νεογέννητου παιδιού, αν και μια από τις πειστικότερες απαντήσεις έχει προέλθει από το χώρο της υπολογιστικής ψυχολογίας και το έργο του πρόωρα χαμένου David Marr. Ας δούμε χωριστά τις δύο αυτές προσεγγίσεις. Οι πρώτες οπτικές δραστηριότητες του νεογέννητου φαίνεται ότι περιλαμβάνουν εξερευνητικές κινήσεις με τις οποίες αναζητούνται τα περιγράμματα και τα βασικά χαρακτηριστικά. Κατά τους δύο πρώτους μήνες, το νεογέννητο κινεί συχνά τα μάτια του, προσηλώνοντας το βλέμμα σε περιοχές όπου η πυκνότητα των περιγραμμάτων είναι αρκετά μεγάλη. Ίσως το «κίνητρο» της εξερεύνησης είναι η διατήρηση μιας υψηλής συχνότητας εκφορτίσεων στον οπτικό φλοιό. Μόνο από αυτή την ηλικία και έπειτα το παιδί αρχίζει να εξερευνά συγκεκριμένες οπτικές μορφές. Πολλές έρευνες έχουν καταδείξει ότι το ανθρώπινο πρόσωπο γίνεται πολύ γρήγορα το κυριότερο αντικείμενο προσοχής, με χαμόγελα, προσήλωση της προσοχής και εκφορά ήχων (Kogan et al. 1966). Το χαμόγελο είναι λιγότερο συχνό όταν το πρόσωπο είναι γυρισμένο ανάποδα (Yin 1969). Η πρώιμη προσοχή στα πρόσωπα δεν μπορεί να ερμηνευτεί χωρίς τη δαρβινική έννοια της προσαρμογής στα σημαντικά στοιχεία του περιβάλλοντος του παιδιού. Είναι πιθανό ότι το ανθρώπινο οπτικό σύστημα είναι γενετικά προγραμματισμένο γι’ αυτή την αναγνώριση, όπως είναι το ακουστικό σύστημα για το λόγο. Αργότερα, οι ενήλικοι διακρίνουν τα πρόσωπα ευκολότερα απ’ ό,τι οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο. Ο καθένας μας μπορεί να αναγνωρίσει εκατοντάδες πρόσωπα, παρά το γεγονός ότι οι διαφορές μεταξύ τους είναι πολύ μικρές. Το ότι ζούμε σ’ έναν κόσμο όπου το πλησιέστερο πράγμα σε μάς είναι ένας άλλος άνθρωπος, κάνει την αναγνώριση των προσώπων το σημαντικότερο πράγμα στη ζωή μας. Ο Δαρβίνος είχε ακόμη παρατηρήσει πως η ιδιαίτερη ικανότητα να αναγνωρίζουμε πρόσωπα σχετίζεται με τη χαρακτηριστική ιδιότητα του

181

ανθρώπου να εκφράζεται και να επικοινωνεί μέσω του προσώπου του. Κανένα άλλο ζώο δεν έχει την ίδια ικανότητα να χρησιμοποιεί το σύνολο των μυών γύρω από τα μάτια και το στόμα. Η κοινωνική συμπεριφορά των ανθρώπων επικεντρώνεται σε μεγάλο βαθμό στην αναγνώριση των εκφράσεων του προσώπου. Όπως επισημαίνει ο John Young (1987) στο βιβλίο του Ο εγκέφαλος και οι φιλόσοφοι, «δεν θα ήταν υπερβολή αν λέγαμε ότι η ανθρώπινη οπτική αντίληψη έχει φτιαχτεί έτσι ακριβώς ώστε να εντοπίζει τα σήματα που εκπέμπουν οι άλλοι άνθρωποι». Παρά τις ακριβείς ανατομικές και λειτουργικές μελέτες του Zeki και άλλων νευροεπιστημόνων, ωστόσο, σήμερα δεν είναι δυνατή η ακριβής φυσιολογική περιγραφή του τρόπου με τον οποίο συγκροτούνται τα ανθρώπινα οπτικά προγράμματα. Από τη μια πλευρά, όλες οι μελέτες δείχνουν ότι ο εγκέφαλος του παιδιού δεν αποτελεί μια μάζα αδιαφοροποίητων ιστών, πάνω στους οποίους η μάθηση επιτυγχάνεται μέσω «οδηγιών», καθώς ο εγκέφαλος αποκτά την εμπειρία του κόσμου. Η θεωρία της μαζικής δράσης του Lashley είναι προφανές ότι δεν ισχύει. Από την άλλη πλευρά, ωστόσο, είναι πολύ δύσκολο να φανταστούμε ότι μια αναπαράσταση τόσο σύνθετη όσο ένα πρόσωπο, μπορεί να είναι έμφυτη, μπορεί να βρίσκεται προγραμματισμένη στις νευρικές συνδέσεις του οπτικού συστήματος. Πώς μπορεί λυθεί αυτό το φαινομενικό αδιέξοδο; Η συνήθης μέθοδος των εμπειρικών επιστημών, όπως είναι η πειραματική ψυχολογία ή οι νευροεπιστήμες, είναι να συγκεντρώνουν τα εμπειρικά δεδομένα και να επιχειρούν κατόπιν τη σύνθεσή τους για την εξαγωγή γενικών αρχών (επαγωγική μέθοδος). Παρατηρούμε πολλές φορές το ίδιο φαινόμενο, διαπιστώνουμε ότι το γεγονός Α ακολουθείται πάντοτε από το γεγονός Β και συμπεραίνουμε ότι το Α προκαλεί το Β. Αυτό όμως δεν σημαίνει υποχρεωτικά ότι το Β οφείλεται στο Α. Η σύμπτωση της χρονικής εξάρτησης δύο γεγονότων δεν δηλώνει πάντοτε την αιτιακή σχέση τους. Στην έρευνα του εγκεφάλου ανακαλύπτουμε συχνά ότι η δραστηριότητα ορισμένων κυττάρων συμπίπτει με ορισμένα νοητικά φαινόμενα ή γνωστικές διαδικασίες, είναι πολύ δύσκολο ωστόσο να συμπεράνουμε ότι τα νοητικά αυτά φαινόμενα και οι γνωστικές διαδικασίες οφείλονται στη συγκεκριμένη κυτταρική δραστηριότητα. Ακόμη κι αν γνωρίζαμε τη δραστηριότητα κάθε μεμονωμένου νευρώνα του εγκεφάλου, θα ήταν δύσκολο από αυτή τη γνώση να καταλήξουμε σε περιγραφή της συμπεριφοράς, όπως ακριβώς δεν μπορούμε να περιγράψουμε τη συμπεριφορά ενός αερίου που περιέχεται σε μια φιάλη αν λύναμε τις θερμοδυναμικές εξισώσεις για κάθε συστατικό του. Η αδυναμία αυτή οφείλεται εν μέρει στο ότι οι σημερινές μας γνώσεις στο επίπεδο των βασικών νευροεπιστημών είναι ακόμη αποσπασματικές και ελλιπείς και δεν επιτρέπουν τις θεωρητικές γενικεύσεις. Ωστόσο, η υπολογιστική και η γνωστική ψυχολογία, καθώς η έρευνα της τεχνητής νοημοσύνης, υπέδειξαν έναν τρόπο προσέγγισης των προβλημάτων που προαναφέραμε, αρχίζοντας από τη θεωρητική οπτική γωνία και αναζητώντας κατόπιν τα επιμέρους γεγονότα (παραγωγική μέθοδος). Οι ερευνητές σε αυτά τα πεδία αναρωτιούνται: «Ποιες είναι οι λειτουργίες της όρασης; Τι πρέπει να αναπαρασταθεί; Πώς πραγματοποιείται μια αναπαράσταση;» Οι απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα δεν είναι απλές και οι ερευνητές της τεχνητής νοημοσύνης ή των γνωστικών λειτουργιών κρίνουν συχνά απαραίτητο να τις διατυπώσουν με μαθηματική μορφή ή να τις υποβάλλουν στον έλεγχο πληροφοριακών μοντέλων. Οι έρευνες αυτές παρέχουν ένα αρκετά στέρεο υπόβαθρο για την κατανόηση της λειτουργίας των οπτικών περιοχών του εγκεφάλου.

182

Η χρήση της παραγωγικής μεθόδου προϋποθέτει ότι κάθε νοητική ή γνωστική διαδικασία μπορεί να περιγραφεί και να κατανοηθεί μέσω μοντέλων, τα οποία μπορούν να προηγηθούν των επαγωγικών γενικεύσεων, μια άποψη βέβαια που δεν τη συμμερίζονται όλοι οι νευροεπιστήμονες ή ψυχολόγοι. Ένα από τα πιο συζητημένα από τα εν λόγω μοντέλα είναι το «συνδετιστικό» (connectionistic), που εφαρμόστηκε αρχικά από τον David Marr, ένα νέο άγγλο επιστήμονα στο Cambridge, στην ανάλυση της όρασης, αλλά σύντομα, μετά την εκρηκτική ανάπτυξη των νευρωνικών δικτύων κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1980, γενικεύτηκε και χρησιμοποιήθηκε ως καθολικό μοντέλο όλων των νοητικών και γνωστικών λειτουργιών, ακόμα και της γλώσσας. Θα κάνουμε λοιπόν μια σύντομη αναφορά στο έργο του Marr, όχι σαν μια παρένθεση ή ιστορική αναδρομή, αλλά σαν μια ουσιαστική παράθεση εννοιών που επηρέασαν βαθιά την ανάπτυξη όχι μόνο της ψυχολογίας, αλλά και της γενικότερης θεωρητικής σκέψης των ημερών μας. Κι αυτό γιατί ο Marr, εκτός του ότι παρουσίασε ελέγξιμες υποθέσεις για ορισμένα θέματα που αφορούν την όραση και που πολλά από αυτά έχουν οδηγήσει σε συγκεκριμένη πειραματική έρευνα (όπως π.χ. η στερεοψία –στερεοσκοπική όραση– και η φαινομενική κίνηση), έχει συμβάλλει στη δημιουργία μιας νέας περιεκτικότατης άποψης για τη φύση της επιστήμης της νόησης στο σύνολό της. Ο Marr πίστευε ότι μια συνεπής ψυχολογία της νόησης πρέπει να περιέχει ερμηνείες σε τρία διαφορετικά αλλά αλληλένδετα επίπεδα: Πρώτα οφείλουμε να γνωρίζουμε τι πρέπει να κάνουμε, το στόχο του συστήματος και τη στρατηγική που απαιτείται για να το επιτύχουμε (υπολογιστικό επίπεδο). Στη συνέχεια θα πρέπει να βρούμε ποια αναπαράσταση χρησιμοποιείται και ποιος αλγόριθμος –ή ακολουθία λογικών βημάτων– είναι διαθέσιμος για την επεξεργασία της (αλγοριθμικό επίπεδο). Έχοντας υπόψη αυτά, μπορούμε στη συνέχεια να αναρωτηθούμε πώς αυτά τα βήματα εκτελούνται στην πράξη από τη μηχανή ή τον εγκέφαλο (υλικό επίπεδο). Σύμφωνα με την άποψή του, το πρώτο επίπεδο, το υπολογιστικό, είναι και το σημαντικότερο, επειδή είναι το πιο αφηρημένο και άρα το θεωρητικά ουσιαστικότερο (Marr 1982). Η προσέγγιση αυτή του Marr δεν ήταν απόλυτα προσωπική και πρωτότυπη, επειδή βασίστηκε σε προγενέστερες ιδέες του Tomaso Poggio και του M.K. Nishihara του ΜΙΤ, καθώς και των πρωτοπόρων της τεχνητής ευφυΐας A. Newell και H. Simon, ο ίδιος όμως συνέθεσε όλες αυτές τις προγενέστερες απόψεις και ιδέες σε μια νέα θεώρηση της ψυχολογίας. Η ιδέα της εξομοίωσης των νοητικών και των γνωστικών μηχανισμών με υπολογιστκές ή αλγοριθμικές διαδικασίες έχει ωστόσο μια πιο μακρά ιστορία και δεν είναι αποτέλεσμα της επίδρασης μόνο των ιδεών της τεχνητής ευφυΐας και της επιστήμης των υπολογιστών. Ανάγεται στον Thomas Hobbes, που στον Leviathan του (1651) διαβάζουμε: «Λέγοντας λογισμό θεωρώ υπολογισμό. Όταν ένας άνθρωπος λογίζεται δεν κάνει τίποτ’ άλλο απ’ το να συλλαμβάνει ένα σύνολο από την πρόσθεση των μερών ή να συλλαμβάνει ένα υπόλοιπο αφαιρώντας ένα άθροισμα από ένα άλλο». Στη σύγχρονη εκδοχή αυτής της εξομοίωσης, το «υπολογιστικό» επίπεδο του Marr δεν σημαίνει ακριβώς αυτό που υποδηλώνει η λέξη, μια και δεν έχει να κάνει με καμιά διαδικασία: δηλώνει το τι κάνει το σύστημα (στη συγκεκριμένη περίπτωση το οπτικό) και όχι το πώς το κάνει. Αναφέρεται σ’ αυτό που ήδη ο Chomsky είχε εκφράσει νωρίτερα ως ικανότητα (competance) σε αντιδιαστολή με την εκτέλεση (performance), ή σ’ αυτό που οι Newell και Simon είχαν ορίσει ως ανάλυση έργου (task-analysis). Το υπολογιστικό επίπεδο λοιπόν παρέχει μια αφηρημένη σχηματοποίηση της διαδικασίας μετάδοσης της πληροφορίας που ορίζει μια ορισμένη ψυχολογική ικανότητα, μαζί με έναν χαρακτηρισμό των βασικών υπολογιστικών αναγκών

183

που απαιτούνται. Στην περίπτωση της όρασης αυτές οι υπολογιστικές ανάγκες αντανακλούν τη δομή του φυσικού κόσμου και αποτελούν την αναγκαία υπολογιστική βάση κάθε όντος ζωντανού ή μη (ανθρώπου, πιθήκου, εξωγήινου ή ηλεκτρονικού υπολογιστή). Το δεύτερο, αλγοριθμικό, επίπεδο, με βάση αυτές τις ανάγκες, εξειδικεύει τις ψυχολογικές διαδικασίες ή τους υπολογισμούς σε επιμέρους διαδικασίες, οι οποίες θα μπορούσαν να οριστούν με όρους ενός συγκεκριμένου συστήματος αναπαραστάσεων, που μπορεί να είναι ίδιο στον άνθρωπο ή τον πίθηκο αλλά διαφορετικό σε έναν αρειανό. Θα πρέπει να σημειώσουμε εδώ ότι ο όρος «αλγόριθμος» δεν σημαίνει υποχρεωτικά έναν σειριακό προγραμματισμό, που συναντά κανείς στα παραδοσιακά παραδείγματα της τεχνητής ευφυΐας. Οι αλγόριθμοι της υπολογιστικής αυτής ψυχολογίας μπορούν να προσδιοριστούν και ως διαδικασίες αυτο-οργάνωσης ενός δικτύου υπολογιστικών μονάδων, όπως συμβαίνει στα νευρωνικά δίκτυα. Δεν περιορίζονται σε συντακτικούς τυπικούς κανόνες χειρισμού συμβόλων ή σε κανόνες για την εκτέλεση υπολογισμών σε υπολογιστές γενικές χρήσης, όπως είναι αυτοί που χρησιμοποιούνται στην κλασική τεχνητή ευφυΐα και στα έμπειρα συστήματα (expert systems). Το υλικό επίπεδο αναφέρεται στους νευρικούς μηχανισμούς που πραγματοποιούν τις υπολογιστικές και τις αλγοριθμικές λειτουργίες που αναφέρονται στα δύο άλλα επίπεδα, δείχνοντας τον τρόπο με τον οποίον οι φυσιολογικές τους λειτουργίες και οι ανατομικές τους συνδέσεις τους καθιστούν ικανούς για μια τέτοια λειτουργία. Οι υλικές-βιολογικές αυτές πραγματοποιήσεις μπορεί να διαφέρουν ανάμεσα στα είδη περισσότερο απ’ ότι οι αλγοριθμικές, κι είναι φυσικό να διαφέρουν σημαντικά ανάμεσα στους βιολογικούς οργανισμούς και τις μηχανές. Ο τρόπος με τον οποίον ο Marr διαχώρισε αυτά τα επίπεδα και ο τρόπος που είδε τη λειτουργία τους, τον έκανε να θεωρήσει αρκετά χρήσιμη για τους ψυχολόγους τη μοντελοποίηση μέσω των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Ο τρόπος που προσέγγισε τις νευροεπιστήμες διαπνεόταν από το υπολογιστικό πνεύμα των McCulloch και Pitts, αν και λίγο πριν από τον πρόωρο θάνατό του από λευχαιμία, το 1980, είχε ήδη έρθει σε επαφή με τις αρχές της τεχνητής ευφυΐας, όταν πέρασε από το ένα Cambridge στο άλλο. Ο Marr θεώρησε την τεχνητή ευφυΐα άσχετη με την ψυχολογία γιατί δεν ακολουθεί τα ίδια τα μοντέλα των ηλεκτρονικών υπολογιστών, με βάση τα οποία όρισε την επιστήμη της ψυχολογίας. Η μεθοδολογία του Marr είχε ως κέντρο την υψηλού επιπέδου υπολογιστική (computational) κατανόηση της φύσης της πληροφοριακής διαδικασίας (information-processing task), που υπόκειται στη μοντελοποίηση. Επέμενε μάλιστα πάντα ότι μόνον όταν η ψυχολογία θεμελιώνεται πάνω σ’ αυτήν την κατανόηση μπορεί να θεωρείται συστηματική επιστήμη, σε αντίθεση με τα συνοθυλεύματα εμπειρικών δεδομένων, τα θεωρητικά αδικαιολόγητα διαισθητικά δεδομένα ή τις ad hoc υποθέσεις που εισάγονται για να δικαιολογήσουν ανεπάρκειες των δήθεν ψυχολογικών ή νευροεπιστημονικών θεωριών. Ο Marr πίστευε στη σχετική αυτονομία των τριών ερμηνευτικών επιπέδων και επέμενε στο γεγονός ότι πολλές διαφορετικές υπολογιστικές διαδικασίες θα μπορούσαν να εκτελέσουν τις ίδιες υπολογιστικές λειτουργίες. Ανέπτυξε, για παράδειγμα, δύο διαφορετικούς αλγόριθμους για τη στερεοπτική σύμπτωση, τη σύγκριση δηλαδή δύο εικόνων, μια απ’ το κάθε μάτι, για να βρει τα αντίστοιχα τμήματα της κάθε εικόνας για τα οποία μια παρόμοια είσοδος μετατοπίζεται οριζόντια. Ο πρώτος βασίστηκε σε μια αμιγώς επαναληπτική υπολογιστική διαδικασία, όπου όλη η πληροφορία παρουσιαζόταν με μιας στον πρώτο κύκλο

184

της επανάληψης. Ο δεύτερος εισήγαγε καινούργια πληροφορία – κωδικοποιημένη σε διαφορετικές κλίμακες οπτικής ανάλυσης– σε κάθε στάδιο της διαδικασίας της στερεοπτικής σύμπτωσης. Και οι δύο είχαν βασιστεί στην ανάλυση του υψηλού επιπέδου κι έτσι θεωρήθηκαν ως πιθανοί υποψήφιοι για μια θεωρία της στερεοψίας. Ο Marr άσκησε έντονη κριτική στις προηγούμενες ψυχολογικές θεωρίες για τη στερεοψία, λέγοντας ότι «καμία από αυτές δεν υπολόγιζε το σωστό πράγμα» (Marr 1982, σελ. 122), ανεξάρτητα από τη μορφή της υπολογιστικής διαδικασίας που χρησιμοποίησε ο κάθε ψυχολόγος. Ανέφερε ακόμη ότι όχι μόνο θα είχαν διαπιστωθεί οι ανεπάρκειές τους αν είχε επιχειρηθεί μια απομίμησή τους με ηλεκτρονικό υπολογιστή, αλλά ούτε καν θα είχαν προταθεί αν είχε ακολουθηθεί η μεθοδολογία του. Οι αλγόριθμοι του Marr, τόσο από τεχνική όσο και από θεωρητική πλευρά, εμπίπτουν στη μεγάλη κατηγορία των «συνδετιστικών» (connectionistic) μοντέλων, επειδή στηρίζονται σε παράλληλους υπολογισμούς, που με τη σειρά τους βασίζονται σε ταυτόχρονες αλληλεπιδράσεις ανάμεσα σε αλληλοσυνδεόμενες μονάδες. Η ίδια η φύση της στερεοψίας που απασχόλησε τον Marr, ενδείκνυται για μια τέτοια προσέγγιση της υπολογιστικής διαδικασίας, επειδή αποτελεί μια σύγκριση ανάμεσα στο φως που πέφτει σε αντίστοιχα σημεία στους δυο αμφιβληστροειδείς, ενώ το σύνολο τέτοιων αφηρημένων συγκρίσεων παριστά το βάθος ή την απόσταση του αντικειμένου που βλέπουμε. Το συνδετιστικό αυτό μοντέλο, ωστόσο, έχει χαρακτηριστεί σαν «μοντέρνος» ή «σύγχρονος» συνδετισμός, για να διαφοροποιηθεί από τον κλασικό συνδετισμό, των Wernicke-Cajal που είδαμε στην αρχή του κεφαλαίου. Το «σύγχρονο» αυτό συνδετιστικό μοντέλο του Marr, ωστόσο, έχει πολύ βαθύτερες ρίζες, ανήκοντας στη μεγάλη παράδοση της ορθολογιστικής ψυχολογίας του Descartes, που θεωρεί τα ψυχολογικά φαινόμενα σαν ενεργητικές κατασκευές των διανοητικών αναπαραστάσεων, σε αντίθεση με τον εμπειρισμό, που δίνει έμφαση στις χαμηλού επιπέδου αυτόματες διαδικασίες –όπως λόγου χάρη τα αντανακλαστικά τόξα που περιγράψαμε παραπάνω– αντί στον έλεγχο υψηλού επιπέδου. Έτσι και το έργο του Marr μπορεί να αξιολογηθεί και μέσα στα πλαίσια μιας διαμάχης ανάμεσα στον ορθολογισμό και τον εμπειρισμό, που κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1960 και του 1970 είχε πάρει τη μορφή μιας πόλωσης ανάμεσα σε δύο αντίθετα μεταξύ τους θεωρητικά στρατόπεδα: τον ορθολογισμό των R.L. Gregory και J.S. Bruner απ’ τη μια μεριά και τον εμπειρισμό του J.J. Gibson απ’ την άλλη. Οι Gregory και Bruner έβλεπαν μια αναλογία ανάμεσα στην αντίληψη και την επίλυση προβλημάτων, πιστεύοντας ότι η αναζήτηση αντιληπτικών χαρακτήρων κατά τη στιγμή εισόδου των ερεθισμάτων καθορίζεται από υψηλού επιπέδου διανοητικά σχήματα ή μοντέλα –πιθανώς έμφυτα–, παράγοντας αντιληπτικές υποθέσεις, που ελέγχονται κατόπιν σε σύγκριση με το ερέθισμα (Gregory 1977). Ο Gibson, αντίθετα, πίστευε ότι οι διάφοροι χαρακτήρες του πραγματικού κόσμου (όπως π.χ. η υλική υφή των αντικειμένων) μπορούν να αναγνωριστούν με χαμηλού επιπέδου ψυχοφυσιολογικούς μηχανισμούς, που λειτουργούν χωρίς κανέναν έλεγχο από σχήματα υψηλού επιπέδου ή εγκεφαλικά μοντέλα. Απαντούν στην πλούσια πληροφορία που μεταφέρει π.χ. το φως που μας περιβάλλει με κάποιες άμεσες, μη αναλυτικές, διαδικασίες «επιλογής πληροφορίας» (Gibson 1968). Το έργο του Marr διαπνέεται από τον ίδιο ορθολογισμό που χαρακτηρίζει τις απόψεις των Gregory και Bruner. O Marr προτείνει έναν τρόπο με τον οποίο το οπτικό σύστημα, ξεκινώντας από γενικές υποθέσεις, αποσπά από την εικόνα επιμέρους «διακριτικά» στοιχεία, όπως τα ονομάζει, τα οποία καταδεικνύουν τη

185

φύση, το σχήμα, κλπ. των αντικειμένων. Το σχήμα είναι προφανώς ιδιαίτερα πολύπλοκο για να το περιγράψουμε στα πλαίσια τούτου του βιβλίου, ένα παράδειγμα όμως μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τη διαδικασία: «Μια συνέπεια της συνοχής της ύλης είναι ότι τα αντικείμενα υπάρχουν στην πραγματικότητα και έχουν όρια. Τα όρια αυτά γεννούν τις ασυνέχειες στο βάθος ή στον προσανατολισμό της επιφάνειας που μας ενδιαφέρει να εντοπίσουμε.» Για να μπορέσει όμως το οπτικό σύστημα να αποσπάσει από ένα σύνολο χωρικών διακριτικών αυτά που θα χρησιμοποιήσει σε αρχική αναπαράσταση, που ο Marr τα ονομάζει «πρωτογενή», η υπόθεση για τη συνοχή της ύλης πρέπει να είναι δεδομένη πριν ξεκινήσει αυτή η απόσπαση. Γι’ αυτό ένα αντικείμενο που αντιλαμβανόμαστε οπτικά αποδεικνύεται πάντοτε συμπαγές και στην αφή, γι’ αυτό τα παιδιά έχουν εκ γενετής την ικανότητα να τείνουν το χέρι προς ένα «αντικείμενο» που βλέπουν. Τα «πρωτογενή» αυτά (όψη της επιφάνειας, αν η καμπύλη είναι κυρτή ή κοίλη, γωνίες, αυλακώσεις, ραβδώσεις, οπές, ρωγμές, κλπ.) ανιχνεύονται από εξειδικευμένα κύτταρα του οπτικού φλοιού –όπως αυτά που είδαμε πως ανιχνεύουν το χρώμα στην περιοχή V4–, με αποτέλεσμα να θεωρούνται έμφυτα αλλά ικανά να βελτιωθούν με τη μάθηση. Υπάρχουν όμως περισσότερο πολύπλοκα πρωτογενή που έχουν εισαχθεί στον εγκέφαλο μέσω της κληρονομικότητας, όπως για παράδειγμα «πρωτογενή προσώπων»; Μοιάζει απίθανο ένα τόσο πολύπλοκο οπτικό σύστημα να οργανώνεται εξ ολοκλήρου μετά τη γέννηση και ο εγκέφαλος κατά τη γέννηση να είναι tabula rasa – άγραφος πίνακας. Είναι σχεδόν βέβαιο ότι διαθέτει τις δομές που απαιτούνται για την κατασκευή αναπαραστάσεων χρήσιμων στην καθημερινή ζωή. Δεν μπορεί να είναι τυχαίο το γεγονός ότι ορισμένα τμήματα του εγκεφάλου έχουν εξειδικευμένες λειτουργίες για την αναγνώριση των προσώπων ή του λόγου. Βλέπουμε λοιπόν ότι η διατύπωση του ερωτήματος «σε τι χρησιμεύει η όραση;» μας προσφέρει ίσως περισσότερες γνώσεις από την επαγωγική εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων από τα επιμέρους εμπειρικά δεδομένα της δραστηριότητας των νευρώνων που εξυπηρετούν την όραση. Η όλη διαδικασία αποτελεί μια αναζήτηση πληροφοριών που απαντούν σε ερωτήματα τα οποία «διατυπώνει» ο οργανισμός, έτσι ώστε σε μεγάλο βαθμό να γνωρίζουμε ήδη αυτό που πρόκειται να δούμε. Για παράδειγμα, είναι ευρέως γνωστό στους νευροψυχολόγους ότι ορισμένοι ασθενείς που πάσχουν από οπτική αγνωσία και δεν μπορούν να ονομάσουν τα αντικείμενα που βλέπουν, δίνουν σωστές απαντήσεις αν τους δώσουμε κάποιες οδηγίες (Whiteley and Warrington 1977). Αυτό σημαίνει ότι δεν πρέπει πλέον να προσπαθούμε να αναλύσουμε τον τρόπο με τον οποίο οι δομικές λειτουργικές μονάδες συνθέτουν την εικόνα ενός αντικειμένου ή ενός προσώπου. Πρέπει να υιοθετήσουμε μάλλον την παραγωγική «εκ των άνω προς τα κάτω» προσέγγιση για να ανακαλύψουμε πώς οι υπάρχουσες ήδη πληροφορίες παρέχουν υποθέσεις που επιβεβαιώνονται τη συνέχεια ανατρέχοντας στα κατώτερα επίπεδα. Η ψυχολογία του Marr, λοιπόν, επειδή υπαινίσσεται την ύπαρξη έμφυτων νοητικών προγραμμάτων ή μοντέλων, εντάσσεται στο πλαίσιο της ορθολογιστικής παράδοσης που ξεκινάει από τη φιλοσοφία του Descartes και καταλήγει στην ψυχολογία των Gregory και Bruner ή στα εντοπιστκά μοντέλα των σύγχρονων νευροεπιστημών. Έχει ασκήσει βαθιά επίδραση τόσο στους ψυχολόγους, όσο και στους νευροεπιστήμονες, που θεωρούν τα υπολογιστικά του μοντέλα για την όραση υποδείγματα πολλών εγκεφαλικών λειτουργιών. Εκεί όμως που πραγματικά συναντήθηκαν οι θεωρίες του Marr με την τεχνητή ευφυία –που όπως είπαμε ο ίδιος δεν της απέδιδε σημαντική αξία– ήταν στην προσπάθεια να επεκταθούν τα συνδετιστικά μοντέλα σε άλλες λειτουργίες,

186

όπως η μνήμη και η μάθηση. Ακολούθησε η ταύτισή τους με τις θεωρίες των νευρωνικών δικτύων και των παράλληλων κατενεμημένων διαδικασιών (Paralel Distributed Processes, PDP), που τα τελευταία χρόνια έχουν κατακλύσει τη διεθνή βιβλιογραφία, παρέχοντας μοντέλα για κάθε γνωστική, αντιληπτική ή αισθητική λειτουργία και διαμορφώνοντας το περίγραμμα του προγράμματος που ονομάστηκε γνωσιακή επιστήμη.

Γνωστική ψυχολογία, νευροεπιστήμες και γνωσιακή επιστήμη

Το καλοκαίρι του 1956 πραγματοποιήθηκε ένα συμπόσιο με θέμα τη θεωρία της πληροφορίας στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης, το περιβόητο ΜΙΤ. Παραβρέθηκαν πολλές προσωπικότητες του χώρου και παρακολούθησαν, μεταξύ άλλων, τις ομιλίες των Noam Chomsky, Jerome Bruner, Allen Newell, Herbert Simon και George Miller. Η συνάντηση αυτή άσκησε σημαντική επίδραση στους συμμετέχοντες, οι οποίοι έφυγαν με το αίσθημα ότι κάτι καινούργιο γεννιόταν, που θα άλλαζε τον τρόπο με τον οποίον αντιλαμβάνονταν ώς τότε τις ψυχολογικές διαδικασίες. Με την ανάμνηση αυτής της συνάντηση ο Miller (1979) έγραφε αρκετά χρόνια αργότερα: Έφυγα από το συμπόσιο με την ισχυρή πεποίθηση, περισσότερο διαισθητική παρά λογική, ότι η πειραματική ψυχολογία του ανθρώπου, η θεωρητική γλωσσολογία και η προσομοίωση των γνωστικών λειτουργιών στους υπολογιστές δεν ήταν παρά τμήματα ενός μεγαλύτερου όλου και ότι στο μέλλον θα βλέπαμε την προοδευτική ανάπτυξη και σύγκλιση των κοινών τους εννοιών… Εργαζόμουν ήδη για είκοσι χρόνια με στόχο τη γνωσιακή επιστήμη, χωρίς να γνωρίζω πώς να την ονομάσω. Ο George Miller γίνεται ακόμη πιο ακριβής, σημειώνοντας την 11η Σεπτεμβρίου 1956 –την πρώτη ημέρα του συμποσίου στο ΜΙΤ– ως γενέθλιο ημέρα της γνωσιακής επιστήμης. Την ίδια χρονιά, επίσης, είδαν το φως της δημοσιότητας σημαντικά άρθρα και βιβλία, όπως Ο μαγικός αριθμός επτά… του Miller, τα Τρία μοντέλα για την περιγραφή της γλώσσας του Chomsky, η Μελέτη της σκέψης των Bruner, Goodnow και Austin και Ο μηχανισμός της λογικής θεωρίας των Newell και Simon, τα οποία άνοιξαν το δρόμο για τη μεγάλη στροφή της επόμενης δεκαετίας που περιγράψαμε παραπάνω. Το σημαντικότερο χαρακτηριστικό της νέας αυτής προσέγγισης στην ψυχολογία, που προετοίμασε το δρόμο της συνεργασίας της με την επιστήμη των υπολογιστών, τις νευροεπιστήμες και την τυπική γλωσσολογία, ήταν η καθολική αναγνώριση των νοητικών διαδικασιών και της αναπαράστασης της γνώσης ως αναγκαίων στοιχείων για την κατανόηση της ανθρώπινης ψυχολογίας, με την ταυτόχρονη ολοκληρωτική απόρριψη των μπηχαβιοριστικών απόψεων. Η έννοια της εσωτερικής (νοητικής) αναπαράστασης της γνώσης αποτελεί πράγματι τον κεντρικό πυρήνα όλων των σύγχρονων θεωριών των παραπάνω επιστημών, η σύγκλισή τους όμως σε μία κοινή γνωσιακή επιστήμη δεν θα γίνει ποτέ εύκολη αν δεν υπάρξει ομοφωνία ως προς το περιεχόμενο των αναπαραστάσεων και γενικότερα της νόησης. Πράγματι, ανάμεσα στους ερευνητές της νόησης φαίνεται πως υπήρχαν εξαρχής σημαντικές διαφορές και διαφωνίες. Για παράδειγμα, ο τρόπος όμως με τον οποίο οι ψυχολόγοι Miller, Galanter και Pribram ήθελαν να ερμηνεύσουν τη γλώσσα διέφερε από εκείνον του γλωσσολόγου Chomsky. Πίστευαν πως η γλώσσα, όπως και όλα τα νοητικά φαινόμενα, είναι διαδικασίες που μοιάζουν με τα προγράμματα των υπολογιστών. Εστίασαν την προσοχή τους περισσότερο στο πώς υπολογίζεται κάτι, ενώ ο Chomsky, όπως αργότερα και ο Marr, ενδιαφερόταν για το τι υπολογίζεται. Αυτή διάκριση του πώς από το τι οδήγησε σύντομα τη νέα επιστήμη της νόησης σε μια νέα διάκριση δομής και

187

λειτουργίας και σε δύο διιστάμενες θεωρίες που αποτελούν μια σύγχρονη εκδοχή της διαμάχης του αγγλικού εμπειρισμού με τον καρτεσιανό ορθολογισμό: το λειτουργισμό και το νατιβισμό. Ο λειτουργισμός αποτελεί ένα φιλοσοφικό ρεύμα του όψιμου 20ού αιώνα, κατά το οποίο η νόηση συλλαμβάνεται με όρους των υπολογιστικών ιδιοτήτων των καθολικών μηχανών Turing, του μαθηματικού προτύπου των ηλεκτρονικών υπολογιστών με πρόγραμμα και μνήμη που επινόησε ο άγγλος μαθηματικός Alan Turing. Όπως ο υπολογιστής εκτελεί τα πρόγραμματά του ανεξάρτητα από την υλική του πραγμάτωση (λυχνίες, τρανζίστορ ή ολοκληρωμένα κυκλώματα) έτσι και η νόηση εκτελεί τα προγράμματά της (τα σχέδια –plans– του Miller και των συνεργατών του) ανεξάρτητα από την υλική της πραγμάτωση –εγκέφαλος από νευρώνες, από τσιπάκια ή ακόμη και από …τυρί, κατά την έκφραση του λειτουργιστή φιλόσοφου Putnam. Κάθε νοητικό φαινόμενο εξαρτάται από κάποιο άλλο νοητικό φαινόμενο και όχι από το υλικό του υπόστρωμα. Η νόηση γίνεται και πάλι λειτουργία ανεξάρτητη από τη δομή. Η λειτουργιστική άποψη είναι μονιστική στην έκφρασή της, αλλά δυϊστική στην ουσία της. Καταργεί τον οντολογικό δυϊσμό ψυχής-σώματος ή νόησης εγκεφάλου, αλλά εισάγει έναν μεθοδολογικό δυϊσμό θεωριών: οι ψυχολόγοι θα διαγράψουν τη λειτουργική/γνωστική θεωρία, ενώ οι πειραματικοί νευροεπιστήμονες θα ξεκαθαρίσουν τους υποκείμενους μηχανισμούς που πραγματώνουν τη συγκεκριμένη εκδοχή του νοητικού «προγράμματος». Σε μια ακραία εκδοχή αυτής της άποψης, οι ψυχολόγοι δεν χρειάζεται να ξέρουν καμία λεπτομέρεια για τους νευρώνες και τον εγκέφαλο, επειδή ο τρόπος που πραγματοποιείται η λειτουργική οργάνωση στον εγκέφαλο (το πώς) είναι ανεξάρτητος από την οργάνωση του νοητικού προγράμματος (το τι). Τα ψυχοδιανοητικά ερωτήματα μπορούν να τεθούν αποκλειστικά σε ένα προνομιακό (λειτουργικό) επίπεδο αλγορίθμων και συμβολικών χειρισμών, ενώ, σύμφωνα με τον Zenon Pylyshyn (1980), «στη μελέτη [των ψυχοδιανοητικών διαδικασιών] είναι δυνατό, και από μία άποψη ουσιώδες, να αποχωρίσουμε τη φύση της συμβολικής διαδικασίας από τις ιδιότητες του φυσικού μηχανισμού στον οποίον πραγματοποιείται». Οι ψυχοδιανοητικές λειτουργίες λοιπόν χρησιμοποιούν τον εγκέφαλο, αλλά δεν ανάγονται σ’ αυτόν ούτε ερμηνεύονται από αυτόν. Η γνώση της δομής και της λειτουργίας του εγκεφάλου δεν μπορεί να αποκαλύψει τη φύση τους, που δεν είναι υλικού αλλά συμβολικού και συντακτικού χαρακτήρα. Ο εγκέφαλος αποτελεί απλώς μια γενικού τύπου μαθησιακή μηχανή, που λειτουργεί όπως ο ηλεκτρονικός υπολογιστής: οι νοητικές λειτουργίες ταυτίζονται με το πρόγραμμα (software), το οποίο είναι ανεξάρτητο από τη δομή (hardware). Το μοντέλο του ηλεκτρονικού υπολογιστή για τη νόηση αμφισβητήθηκε αρχικά από τον Chomsky (1957), ο οποίος αναφέρθηκε σε ένα γλωσσικό όργανο, έμφυτο, απόλυτα εξειδικευμένο και ανεξάρτητο από τις υπόλοιπες γνωστικές λειτουργίες. Η νόηση κατά τον Chomsky δεν είναι μια γενικού τύπου μαθησιακή μηχανή, αλλά διαθέτει ένα εγγενές περιεχόμενο, κάποιες μορφές έμφυτης γνώσης. Ο ίδιος ο Chomsky ποτέ δεν μίλησε για το βιολογικό υπόβαθρο αυτής της γνώσης, κάθε σκεπτόμενος άνθρωπος όμως έβλεπε πίσω από το έμφυτο γλωσσικό όργανο και το περιεχόμενό του (την καθολική γραμματική) προσχηματισμένα νευρικά κυκλώματα και γονίδια που τα σχηματίζουν πριν από τη γέννηση. Η πίστη σε μια ανθρώπινη φύση που χαρακτηρίζεται από έμφυτη γνώση –αναπαραστάσεις με εγγενές περιεχόμενο– ονομάστηκε νατιβισμός και έρχεται σε σύγκρουση με τη θεμελιώδη πίστη του εμπειρισμού ότι μοναδική πηγή της γνώσης είναι η μάθηση και το περιβάλλον που την κάνει δυνατή.

188

Αργότερα ο Fodor (1983) επιχειρεί να επεκτείνει την ιδέα του γλωσσικού οργάνου του Chomsky στο σύνολο της νόησης. Όπως λοιπόν μέσα στο νου υπάρχει το γλωσσικό όργανο, έτσι υπάρχουν και άλλα παρόμοια γνωστικά στοιχεία (modules), τα οποία δουλεύουν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, παρέχοντας στο σκεπτόμενο νου διαφορετικού τύπου πληροφορίες και διαφορετικού είδους γνώση. Κάπου όμως βαθιά μέσα στο νου υπάρχει και ένας κεντρικός επεξεργαστής, ο οποίος πιθανώς να συγκεντρώνει τις ανεξάρτητες πληροφορίες από τα αντιληπτικά στοιχεία (στοιχεία εισόδου) και να πραγματοποιεί αυτό που ονομάζουμε «επίλυση προβλημάτων» ή να είναι υπεύθυνος γι’ αυτό που ονομάζουμε «ευφυΐα». Οι ιδέες του Chomsky και του Fodor, ωστόσο, διατυπωμένες την εποχή της τεράστιας ευφορίας που είχαν προκαλέσει οι πρόσφατες ανακαλύψεις στον τομέα της τεχνητής ευφυΐας και των νευρωνικών δικτύων, αν και υιοθετήθηκαν από μεγάλο αριθμό γλωσσολόγων και ψυχογλωσσολόγων, δεν κατάφεραν να αλλάξουν τον τρόπο σκέψης των περισσότερων ψυχολόγων. Η ψυχολογία, οι νευροεπιστήμες και η γλωσσολογία, παρά τις αρχικές ενθουσιώδεις προτάσεις ενοποίησης, ακολουθούσαν παράλληλους αλλά ανεξάρτητους δρόμους, εφόσον οι ψυχολόγοι αναζητούσαν τα μοντέλα τους στον υπολογιστή και αγνοούσαν τις έρευνες στα ζώα ή τα δεδομένα των νευροεπιστημών (με εξαίρεση ίσως ένα κομμάτι των νευροεπιστημών που είχε αποδεχτεί την αναλογία του υπολογιστή). Όταν λοιπόν μέσα σ’ αυτό το κλίμα του λειτουργισμού εμφανίστηκαν δύο νέα βιβλία, που επανέφεραν τη στοιχειακότητα του νου πάνω σε μία νέα βάση, πυροδοτήθηκε μια νέα συζήτηση για την ισχύ του μοντέλου του υπολογιστή, η οποία διαρκεί έως τις μέρες μας. Τα δύο αυτά βιβλία ήταν Το γλωσσικό ένστικτο του γλωσσολόγου Stenen Pinker (1994) και μια συλλογή άρθρων με τον τίτλο Ο προσαρμοσμένος νους των εξελικτικών ψυχολόγων Jerome Barkow, Leda Cosmides και John Tooby (1992 ). Τα δύο αυτά βιβλία επαναφέρουν την ιδέα του ενστίκτου του Δαρβίνου, με την έννοια νοητικών αναπαραστάσεων με συγκεκριμένο και σταθερό περιεχόμενο, και εισάγουν μια ακόμη μεταφορά για το νου του ανθρώπου, τη μεταφορά του ελβετικού σουγιά. Ο νους δηλαδή, όχι μόνο αποτελείται από διακριτά και μεμονωμένα γνωστικά στοιχεία (modules), αλλά το κάθε στοιχείο αποτελεί ένα απόλυτα εξειδικευμένο εργαλείο, όπως οι λεπίδες, τα ψαλίδια ή τα πριονάκια του κόκκινου σουγιά του ελβετικού στρατού που κοσμεί τις βιτρίνες πολλών και διαφορετικών καταστημάτων. Κάθε ένα από αυτά τα εργαλεία έχει προσαρμοστεί μέσα από τις εξελικτικές βιολογικές διαδικασίες να αντιμετωπίζει και να λύνει τα ειδικά προβλήματα που αντιμετώπισε ο άνθρωπος κατά τη μακρά εξελικτική του ιστορία. Τα παιδιά όμως γεννιούνται πράγματι με αυτά τα πλούσια σε περιεχόμενο γνωστικά στοιχεία (modules) που περιγράφουν η Cosmides και ο Tooby; Η αρχική απάντηση από την πλευρά της αναπτυξιακής ψυχολογίας ήταν ανεπιφύλακτα «ναι». Τα μικρά παιδιά έρχονται στον κόσμο με ένα έτοιμο γλωσσικό όργανο, όπως αδιαμφισβήτητα έχουν αποδείξει ο Chomsky ο Pinker και πολλοί άλλοι γλωσσολόγοι. Έρχονται επίσης στον κόσμο κατανοώντας εκ των προτέρων τις διαθέσεις και τις επιθυμίες των άλλων, όπως έδειξε ο Andrew Whitten (1991) στο βιβλίο του Φυσικές θεωρίες της νόησης. Όπως επιπλέον διαθέτουν μια βαθιά γραμματική διαθέτουν και ένα σύνολο ταξινόμησης του φυσικού κόσμου, μια «διαισθητική βιολογία», όπως έδειξε στο βιβλίο του Γνωστικά θεμέλια της φυσικής ιστορίας ο Scott Atran (1990). Η Elizabeth Spelke (1991), τέλος, έδειξε ότι τα παιδιά έχουν μια «διαισθητική» γνώση των ιδιοτήτων των φυσικών αντικειμένων –οι έννοιες της πυκνότητας,

189

της βαρύτητας, της αδράνειας, κλπ., είναι προσχηματισμένες στον εγκέφαλό τους. Οι ιδέες αυτές, όπως ήταν φυσικό, ενίσχυσαν την άποψη περί του έμφυτου χαρακτήρα των αναπαραστάσεων εις βάρους του επίκτητου στοιχείου τους και του λειτουργικού τους χαρακτήρα. Η ζυγαριά άρχισε να κλίνει υπέρ του Chomsky, του Fodor, και άλλων νεότερων νατιβιστών γλωσσολόγων και ψυχολόγων. Η είσοδος μάλιστα των αναπτυξιακών ψυχολόγων στο στρατόπεδο των νατιβιστών ενίσχυσε τις θέσεις τους. Η στροφή αυτή, ωστόσο, θεωρήθηκε από πολλούς ότι υποτιμούσε ή υποβίβαζε το ρόλο της μάθησης και της εμπειρίας στη γνώση. Γι’ αυτό το λόγο πολλοί αναπτυξιακοί ψυχολόγοι έστρεψαν την προσοχή τους στη ανάπτυξη της συμπεριφοράς, θεωρώντας ότι η συμπεριφορά του ανθρώπου χαρακτηρίζεται τόσο από εγγενή χαρακτηριστικά όσο από μαθημένα στοιχεία. Η Elizabeth Bates, η Patricia Greenfield (1991), η Annette Karmiloff-Smith (1992), κ.ά., επιμένουν ότι το περιβάλλον μέσα στο οποίο αναπτύσσεται το παιδί παίζει σημαντικό ρόλο στον καθορισμό του τύπου αναπαραστάσεων που προκύπτουν. Αυτό οφείλεται στην πλαστικότητα του αναπτυσσόμενου εγκέφαλου, μια ιδιότητα ευρέως αποδεκτή από ψυχολόγους και νευροεπιστήμονες. Η Karmiloff-Smith αναφέρει χαρακτηριστικά ότι «με την πάροδο του χρόνου τα κυκλώματα του εγκεφάλου επιλέγονται προοδευτικά για διαφορετικούς υπολογισμούς». Κάτω από τις κατάλληλες περιβαλλοντικές συνθήκες, ορισμένες έμφυτες προδιαθέσεις –αλλά όχι έμφυτες γνώσεις ή αναπαραστάσεις– μεταμορφώνονται σε πλήρως αναπτυγμένα στοιχεία (modules), όπως αυτά που περιέγραψαν ο Chomsky, ο Fodor ή οι εξελικτικοί ψυχολόγοι. Ο νους έτσι εξακολουθεί ίσως να είναι ένας ελβετικός σουγιάς, αλλά ο τύπος των λεπίδων διαφέρει από άτομο σε άτομο. Το άτομο που χρησιμοποιεί το σουγιά στο ψάρεμα χρειάζεται διαφορετικό τύπο εργαλείων από εκείνο που το χρησιμοποιεί για κάμπινγκ. Επειδή όλοι οι παραπάνω συγγραφείς επικαλούνται συχνά πρόσφατα πορίσματα των νευροεπιστημών για την εντόπιση των εγκεφαλικών λειτουργιών αλλά και την πλαστικότητα της λειτουργίας τους, υπάρχει μια γενική τάση επιστροφής στη μελέτη του εγκεφάλου προς επιβεβαίωση της φύσης των νοητικών μοντέλων, δηλαδή του μοντέλου του υπολογιστή ή του ελβετικού σουγιά. Η τάση αυτή φαίνεται να αναστρέφει το κλίμα δυσπιστίας που είχαν καλλιεργήσει οι λειτουργιστές για τη μελέτη του εγκεφάλου, τοποθετώντας και πάλι τις νευροεπιστήμες σε ισότιμη βάση ανάμεσα στις επιστήμες που μελετούν τη νόηση. Η νευροεπιστημονική έρευνα, ωστόσο, δεν φαίνεται προς το παρόν να δικαιώνει ούτε τους σκληρούς νατιβιστές ούτε τους ακραιφνείς περιβαλλοντιστές. Η μελέτη του εγκεφάλου αποδεικνύει ότι στην ανάπτυξή του συμμετέχουν τόσο γενετικοί (έμφυτοι) παράγοντες όσο και περιβαλλοντικοί. Ας αναφέρουμε συνοπτικά όσα γνωρίζουμε γι’ αυτή την αλληλεπίδραση από τη μελέτη της ανάπτυξης του οπτικού συστήματος. Οι πρωτοποριακές έρευνες των Hubel και Wiesel (1979), που τους χάρισαν το βραβείο Nobel το 1981, έδειξαν ότι ο πρωτογενής οπτικός φλοιός (περιοχή V1) συγκροτείται από στήλες νευρώνων, και η κάθε στήλη είναι υπεύθυνη για την αναγνώριση του προσανατολισμού των αιχμών και των γραμμών που παρουσιάζονται στο οπτικό πεδίο. Ανάμεσα στις στήλες αυτές υπάρχουν «κηλίδες» άλλων νευρώνων που είναι υπεύθυνες για την αναγνώριση των χρωμάτων και που προβάλλουν στην περιοχή V4, η οποία είναι υπεύθυνη για την αντίληψη του χρώματος. Εκτός από το σύστημα στηλών που είναι αφιερωμένο στον προσανατολισμό και το σύστημα κηλίδων που έχει σχέση με το χρώμα, ο πρωτογενής οπτικός φλοιός παρουσιάζει και ένα τρίτο σύστημα

190

διαφοροποίησης: ένα σύστημα στηλών οφθαλμικής επικράτησης, αφιερωμένο στη διοφθάλμια όραση, η οποία έχει σημασία στην αντίληψη του βάθους (στερεοσκοπική όραση). Κάθε στήλη οφθαλμικής επικράτησης δέχεται πληροφορίες από το ένα ή το άλλο μάτι και οι στήλες για το αριστερό και το δεξιό μάτι εναλλάσσονται κανονικά (Εικόνα 5). (Εικόνα 23-17 από Kandel et al.) Εικόνα 5. Η διάταξη διαφορετικών λειτουργικών στηλών κυττάρων στον οπτικό φλοιό αποτελεί το νευρικό μηχανισμό που είναι απαραίτητος για την ανάλυση μιας συγκεκριμένης περιοχής του οπτικού πεδίου. Κάθε διάταξη, ή υπερστήλη, περιλαμβάνει μια πλήρη ομάδα στηλών προσανατολισμού, που αντιπροσωπεύουν 360ο μοίρες, ένα σύνολο αριστερών και δεξιών στηλών οφθαλμικής επικράτησης και αρκετές κηλίδες (περιοχές του φλοιού που επεξεργάζονται πληροφορίες χρώματος).

Η πολύπλοκη αυτή δομή του οπτικού φλοιού θέτει το ερώτημα του πώς το σύνθετο αυτό σύστημα οργανώνεται κατά την ανάπτυξη του εγκεφάλου ώστε να επιτελέσει τις πολύπλοκες λειτουργίες που εξαρτώνται από τη δομή του. Οι θέση και οι συνάψεις των κυττάρων ακολουθούν ένα σταθερό γενετικό πρόγραμμα ή μπορούν να τροποποιούνται από την εμπειρία και το περιβάλλον; Η θέση των κυττάρων μέσα στις; διάφορες στήλες και κηλίδες προσδιορίζεται πράγματι στο έμβρυο από ένα σταθερό και ακριβές πρόγραμμα που φαίνεται να έχει γενετική βάση. Οι συνδέσεις όμως των κυττάρων δημιουργούνται με δύο διαφορετικούς μηχανισμούς. Πρώτον, διάφορα μοριακά χημικά σήματα οδηγούν τους νευράξονες από ειδικές περιοχές της περιφέρειας σε συγκεκριμένες, αλλά ασαφώς οριοθετημένες, περιοχές-στόχους. Όταν πραγματοποιηθεί η αρχική αυτή σύνδεση, ενεργοποιείται μια δεύτερη ομάδα διεργασιών. Η δεύτερη αυτή ομάδα μηχανισμών, βασισμένη στη συνεργασία των νευραξόνων που προέρχονται από το ίδιο μάτι και στον ανταγωνισμό των νευραξόνων από το αντίθετο μάτι, δημιουργεί τις εναλλασσόμενες στήλες οφθαλμικής επικράτησης. Η δημιουργία δηλαδή του ακριβούς τοπογραφικού χάρτη του οπτικού φλοιού, ο οποίος χρησιμοποιείται για τις εσωτερικές οπτικές αναπαραστάσεις, οφείλεται στη συνεργασία και τον ανταγωνισμό των νευραξόνων από τα δύο μάτια για επικράτηση στα κύτταρα-στόχους (Rakic 1981). Μετά τη γέννηση και κατά τη διάρκεια μιας κρίσιμης περιόδου μεταγεννητικής ανάπτυξης, η συνεργασία και ο ανταγωνισμός συνεχίζονται, όχι όμως στο επίπεδο της κατάληψης συναπτικών στόχων αλλά στο επίπεδο της ισχυροποίησης των συνδέσεων μέσω της δραστηριότητας των προσαγωγών ινών. Οι ίνες που παρουσιάζουν αυξημένη δραστηριότητα, που μεταφέρουν δηλαδή περισσότερες πληροφορίες από τα μάτια, ισχυροποιούν τις συνδέσεις τους με τα αντίστοιχα κύτταρα στόχους τους, ενώ οι αδρανείς συνδέσεις τείνουν να εξαφανιστούν (Shatz 1990). Οι μελέτες της ανάπτυξης των στηλών οφθαλμικής επικράτησης μας επέτρεψαν να κατανοήσουμε πώς οι σύνθετες αισθητικές εμπειρίες της πρώιμης ανάπτυξης είναι δυνατόν να αλλάξουν τη συνδεσμολογία και τη δομή του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου. Αποτελούν χαρακτηριστικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίον οι γενετικοί παράγοντες και η εμπειρία αλληλεπιδρούν στην ωρίμανση του εγκεφάλου και του τρόπου με τον οποίον η περιβαλλοντική αποστέρηση μπορεί να αλλάζει δραστικά τις αναπτυξιακές διαδικασίες. Από τις μελέτες επίσης αυτές προέκυψε και ένα γενικό μοντέλο της χρονικής ακολουθίας της ανάπτυξης, σύμφωνα με το οποίο η αρχική ανάπτυξη του εγκεφάλου βρίσκεται σε μεγάλο βαθμό υπό τον έλεγχο γενετικών και γενετικά

191

ελεγχόμενων αναπτυξιακών προγραμμάτων. Οι παράγοντες του περιβάλλοντος αρχίζουν να ασκούν την επίδρασή τους κατά την όψιμη προγεννητική περίοδο, γι’ αυτό και η χρήση διαφόρων ουσιών κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης, όπως τα ναρκωτικά ή το οινόπνευμα, είναι δυνατόν να έχει σοβαρές συνέπειες στη συνδεσμολογία του εγκεφάλου του βρέφους, διαταράσσοντας την ανάπτυξη νευρικών συνδέσεων που εξαρτώνται από τη δραστηριότητα. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες, ωστόσο, αποκτούν ιδιαίτερη σημασία μετά τη γέννηση, κατά τη διάρκεια μιας κρίσιμης αναπτυξιακής περιόδου, όπου οι συνδέσεις ανάμεσα στους νευρώνες εξαρτώνται από τη δραστηριότητα των αισθητικών προσαγωγών ινών. Οι έρευνες αυτές, εκτός από τις πληροφορίες που μας παρέχουν για τους μηχανισμούς που κατευθύνουν την ανάπτυξη, έχουν και ιδιαίτερη κλινική σημασία. Παραδείγματος χάριν, η κλινική θεραπεία του στραβισμού, δηλαδή της μη ευθυγράμμισης του οπτικού άξονα των δύο ματιών, έχει αλλάξει λόγω των μελετών της ανάπτυξης της οπτικής αντίληψης. Παιδιά με στραβισμό έχουν αρχικά καλή όραση και από τα δύο μάτια. Εν τούτοις, επειδή δεν έχουν την ικανότητα να ενώνουν τις εικόνες από τα δύο μάτια, έχουν συχνά την τάση να χρησιμοποιούν μόνο το ένα. Οι οφθαλμίατροι παλαιότερα διόρθωναν χειρουργικά το στραβισμό γύρω στην ηλικία των 8 ή 9 ετών, πολύ αργότερα από την κρίσιμη περίοδο για την ανάπτυξη των κέντρων της οπτικής επεξεργασίας στον εγκέφαλο. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα την απώλεια χρήσιμης όρασης από το παραμελημένο μάτι. Σήμερα όμως, οι οφθαλμίατροι διορθώνουν το στραβισμό πολύ νωρίς, κατά τη διάρκεια της κρίσιμης περιόδου, όταν η διοφθάλμια όραση είναι δυνατόν να αποκατασταθεί. Οι γνώσεις αυτές πρέπει να μας κάνουν ιδιαίτερα προσεκτικούς όταν επικαλούμαστε την πλαστικότητα του εγκεφάλου για να υποστηρίξουμε ότι η συμπεριφορά του αλλάζει όταν αλλάζει η είσοδός του (η αισθητική πληροφορία), ένα επιχείρημα που χρησιμοποιείται συχνά από τους οπαδούς του λειτουργιστικού μοντέλου του υπολογιστή. Ο εγκέφαλος είναι σχεδόν απεριόριστα πλαστικός μόνο σε συγκεκριμένες φάσεις της ανάπτυξής τους, στις κρίσιμες περιόδους των διαφόρων λειτουργιών του. Στις περιόδους αυτές μοιάζει πράγματι με τους υπολογιστές, ή μάλλον με προγράμματα υπολογιστών, όπως είναι τα νευρωνικά δίκτυα, που μαθαίνουν από την διαθέσιμη πληροφορία. Μετά την πάροδο αυτών των περιόδων τόσο η δομή του όσο και η λειτουργία του παρουσιάζουν μια σχετική σταθερότητα που παραπέμπει στο μοντέλο του ελβετικού σουγιά. Η σταθερότητα αυτή παραπέμπει επίσης στο γενετικό έλεγχο της συμπεριφοράς. Το γεγονός αυτό καταδεικνύεται με τον πιο εντυπωσιακό ίσως τρόπο από τις εκπληκτικές ομοιότητες που παρατηρούνται ανάμεσα στα μονοζυγωτικά δίδυμα και τον αξιοσημείωτο αριθμό κοινών χαρακτηριστικών της συμπεριφοράς τους. Τα χαρακτηριστικά αυτά περιλαμβάνουν κλίσεις και προτιμήσεις (όπως είναι τα θρησκευτικά και επαγγελματικά ενδιαφέροντα), που θεωρούνται συνήθως ως διακριτικά χαρακτηριστικά της ατομικότητας (Bouchard et al. 1990) (Εικόνα 6). Τα γνωρίσματα αυτά αποτελούν ισχυρά επιχειρήματα υπέρ της άποψης ότι η ανθρώπινη συμπεριφορά περιέχει έναν σημαντικό κληρονομικό παράγοντα. Μόνα τους, βέβαια, τα ευρήματα αυτά δεν αποκλείουν την ύπαρξη περιβαλλοντικών επιδράσεων, αλλά μάλλον ενισχύουν την άποψη ότι η συμπεριφορά διαμορφώνεται τόσο από γενετικούς όσο και από περιβαλλοντικούς παράγοντες. (Εικόνα 30-1, Kandel et al., p.586) Εικόνα 6. Συσχετισμοί μεταξύ μονοζυγωτικών διδύμων που μεγάλωσαν μαζί (ΜΔΜ) και διδύμων που μεγάλωσαν χωριστά (ΜΔΧ).

192

Εκτός όμως από τις ομοιότητες, βιολογικώς όμοια άτομα μπορεί να εμφανίζουν τεράστιες αποκλίσεις στις δραστηριότητές τους, γεγονός που καταδεικνύει τη σημασία της μάθησης και της εμπειρίας σε χρόνους μακράν των κρισίμων περιόδων. Αν και οι βιολογικοί μηχανισμοί της μάθησης σήμερα δεν είναι απολύτως γνωστοί, οι περισσότεροι νευροεπιστήμονες σήμερα συμφωνούν πως η συνειρμική μάθηση χρησιμοποιεί κυτταρικούς μηχανισμούς που είναι όμοιοι με τους εξαρτώμενους από τη δραστηριότητα μηχανισμούς που παρεμβαίνουν κατά τη διάρκεια των κρίσιμων περιόδων της ανάπτυξης (βλ. Kandel et al. 1995, Κεφ. 36). Θα μπορούσαμε να ανακεφαλαιώσουμε επισημαίνοντας ότι τόσο η συμπεριφορά όσο και οι νοητικοί μηχανισμοί που την κάνουν δυνατή οφείλονται σε γενετικούς και αναπτυξιακούς έμφυτους μηχανισμούς που δρουν στον εγκέφαλο. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες και η μάθηση δρουν ουσιαστικά τροποποιώντας την αποτελεσματικότητα (και τις ανατομικές συνδέσεις) προϋπαρχουσών νευρικών οδών. Όσα όμως συμβαίνουν στον εγκέφαλο –από τις πιο απλές αντιληπτικές λειτουργίες έως τις πιο ενδόμυχες σκέψεις και επιθυμίες– είναι βιολογικές διεργασίες. Η σύγκλιση λοιπόν της γνωστικής ψυχολογίας και των νευροεπιστημών, καθώς και γόνιμων παραγωγικών υπολογιστικών μοντέλων όπως είναι αυτό του Marr που περιγράψαμε, δεν μπορεί να γίνει εφικτή χωρίς της αναγνώριση της βιολογικής φύσης των νοητικών διεργασιών. Η σύγχρονη γνωστική ψυχολογία έχει αποδείξει ότι ο εγκέφαλος αποθηκεύει μια εσωτερική αναπαράσταση του κόσμου που βιώνει, ενώ οι νευροεπιστήμες έχουν καταδείξει ότι η αναπαράσταση αυτή μπορεί να γίνει κατανοητή με βάση τα επιμέρους νευρικά κύτταρα και τις συνδέσεις τους. Η αντίληψη, η μάθηση, η μνήμη, κλπ., δεν μπορούν να μελετηθούν μόνο ως προς το συμβολικό τους χαρακτήρα και αποκλειστικά με λειτουργιστικά μοντέλα, ανεξάρτητα από το βιολογικό υπόστρωμα που τις υλοποιεί. Αποτελούν προσαρμοστικές βιολογικές λειτουργίες, εξειδικευμένες για την επιβίωση και την αναπαραγωγή του ανθρώπου. Το γεγονός ότι ο άνθρωπος μπορεί να τις χρησιμοποιήσει για να παίξει σκάκι, να ανακαλύψει ένα μαθηματικό θεώρημα ή να συνθέσει μια όπερα, δεν σημαίνει ότι υπερβαίνει το βιολογικό τους χαρακτήρα ούτε ότι ο εγκέφαλός του λειτουργεί ανεξάρτητα από το βιολογικό του προορισμό. Ίσως ακόμη και το παιχνίδι, τα μαθηματικά ή το τραγούδι να έχουν έναν βιολογικό προσαρμοστικό ρόλο που είναι δύσκολο να τον κατανοήσουμε (Καφετζόπουλος 1999). Η βιολογική ανάλυση των νοητικών φαινομένων δεν θα μειώσει το θαυμασμό μας για την ανθρώπινη σκέψη, τη δημιουργικότητα, τη φαντασία, τη μουσική ή την ποίηση, ούτε έχει σκοπό να ανάγει τα προϊόντα του ανθρώπινου πνεύματος στη χημεία ή τη φυσική. Η φυσική και η χημεία έχουν τους δικούς τους νόμους, η νόηση έχει άλλους. Τα επίπεδα περιγραφής είναι τόσο απομακρυσμένα, ώστε και οι πιο τολμηροί αναγωγιστές δεν ελπίζουν σε μια κοινή τυπική γλώσσα που θα μπορούσε να τα υπαγάγει σε οποιαδήποτε ενοποίηση. Η βιολογία, η νόηση και η συμπεριφορά, όμως, ανήκουν στο ίδιο επίπεδο περιγραφής και οι διαφορές τους δεν έχουν επιβληθεί από φυσικά όρια ανάμεσα στους κλάδους αλλά από έλλειψη γνώσεων. Η παράλληλη ιστορία τους, που προσπαθήσαμε να περιγράψουμε αδρά σε τούτο το κεφάλαιο, δείχνει ότι η σύγκλιση είναι δυνατή, όσο οι γνώσεις μας αυξάνονται. Και το σημείο σύγκλισης δεν περιορίζεται μόνο στη χρησιμοποίηση κοινής γλώσσας, κοινών μεθόδων και κοινών αρχών, όπως επιχειρείται τα τελευταία χρόνια στο πλαίσιο της γνωσιακής επιστήμης. Όπως αναφέρουν ο Eric Kandel και οι

193

συνεργάτες του (1995) στον επίλογο του βιβλίου τους Νευροεπιστήμη και συμπεριφορά, «η ένωση [της βιολογίας και της γνωστικής ψυχολογίας] αντανακλά στη νεοεμφανιζόμενη πεποίθηση ότι η επιστημονική περιγραφή της νοητικής λειτουργίας, σε αρκετά επίπεδα, θα συμβάλει, τελικά, σε μια ενιαία βιολογική κατανόηση της συμπεριφοράς».

194

Βιβλιογραφία Allport G.W., Personality: A Psychological Interpretation, Henry Holt & Co., New York, 1937. Atran S. (1990) Cognitive Foundations of Natural History: Towards an Anthropology of Science, Cambridge: Cambridge University Press. Bain A., The Senses and the Intellect, 3rd edn., Longmans, Green, London, 1868. Barkow J.H., L. Cosmides and J. Tooby (eds), The Adaptive Mind, Oxford University Press, New York, 1992. Bandura A. and Walters R.H., Social Learning and Personality Development, Holt, Rinehart and Wiston, New York, 1963. Bolles R.C., "Reinforcement, expectancy and learning", Psychol. Rev., 79:394309, 1972. Bouchard, T.J., Lykken D.T., McGue M., Segal N.L. and Tellegen A., "Sources of human psychological differences: The Minnesota twin study of twins reared apart", Science, 250:223-228, 1990. Breasted J.H., The Edwin Smith Papyrus, 2 vols, The University of Chicago Press, Chicago, 1930. Broca P., "Sur le siège de la faculté du langage articulé ", Bull. Soc. Anthopol., 6, 377-393, 1865. Chomsky N., Syntactic Structures, 1957, Mouton, The Hague. Chomsky N., "Review of Verbal Behavior by B.F. Skinner", Language, 35:26-58, 1959. Craik K.J.W., The Nature of Explanation, Cambridge University Press, Cambridge, 1943. Dodwell P.C. and Bessant D.E., "Learning without swimming in a water maze", J. comp. Physiol. Psychol., 53:422-425, 1960. Estes W.K., "Reinforcement in Human Learning", in J. Tapp (ed.) Reinforcement and Behavior, Academic Press, New York, 1969. Falk J.L., "Theoretical Review: The nature and determinants of adjunctive behavior", Physiol. Behav., 6:577-588, 1971. Feigelbaum Ε.Α. and Feldman J. (eds) Computers and Thought, McGraw-Hill, New York, 1963. Fodor J.A., The Modularity of Mind, MIT Press, Cambridge, Mass, 1983. Gibson J.J., "What gives rise to the perception of motion?", Psychol. Rev., 75:335-346, 1968. Greenfield, P.M., "Language, tools and brain: the ontogeny and phylogeny of hierarchically organized sequential behavior", Behav. Brain Sci., 14:531-595, 1991. Gregory R.L., Eye and Brain, Weidenfeld & Nicolson, London, 1977. Grey Walter W., The Living Brain, Duckworth, London, 1953. Hebb, D.O., The Organization of Behavior, Wiley, New York, 1949, Hilgard E.R., Theories of Learning, 2nd edn., Appleton-Century-Crofts, New York, 1956. Hodges A., Alan Turing: The Enigma, Burnett Books, London, 1983. Hubel D.H. and Wiesel T.N., "Brain mechanisms of vision", Sci. Am., 241(3):150162, 1979. Kandel Ε.R., Schwartz J.H. και Jessel T.M., Νευροεπιστήμη και συμπεριφορά (μετάφραση) Ηράκλειο: Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 1995 (1999). Καφετζόπουλος Ε., Ο σεξουαλικός πίθηκος, Κάτοπτρο, Αθήνα, 1999. Karmiloff-Smith A., Beyond Modularity, MIT Press, Cambridge, 1992.

195

Kimble G.A., Hilgard and Marquis’ Conditioning and Learning, 2nd edn., AppletonCentury-Crofts, New York, 1961. Kogan J., Henker B., Hen-Too J., Levine J. and Lewis M., "Infants's differential reactions to familiar and distorted faces", Child Development, 37:519-532, 1966. Köhler W., The Mentality of Apes, Harcourt Brace, New York, 1925. Köhler W., Gestalt Psychology, Liveright, New York, 1929. Lashley K.S and McCarthy D.A., "The survival of the maze habit after cerebral injuries", J. comp. Physiol. Psychol., 6:423-433, 1926. Lashley K., "The problem of serial order of behavior". Η ομιλία αυτή δόθηκε στο πλαίσιο του Συμποσίου Hixon, στο οποίο ψυχολόγοι και νευροεπιστήμονες συναντήθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1940 για να συζητήσουν την εντοπιστική υπόθεση (Jeffress, 1951). Lashley K.S., Brain Mechanisms and Intelligence: A Quantitative Study of Injuries to the Brain, University of Chicago Press, Chicago, 1929. Marr D., Vision, Freeman, San Fransisco, 1982. Marx M.H. and Hillix W.A., Systems and Theories in Psychology, McGraw-Hill, New York, 1965. Miller G.A., "A very personal history", ομιλία στο Cognitive Science Workshop, MIT, Cambridge, MA, 1 June. Αναφέρεται στο H. Gardner(1985)The Mind's New Science: A History of the Cognitive Revolution, Basic Books, New York, 1979. Miller G.A., Galanter E. and Pribram K.H., Plans and the Structure of Behavior, Holt, Rinehart and Winston, New York, 1960. Minsky M.L., "Steps towards artificial intelligence", Proc. Inst. Radio Engineers, 49:8-30, 1961. Reprinted in E.A. Feigelbaum and J. Feldman (eds) Computers and Thought, McGraw-Hill, New York, 1963, pp. 406-450. Mower O.H., "On the dual nature of learning - a re-interpretation of 'conditioning' and 'problem solving'", Harvard Educ. Rev., 17:102-148, 1947. McCulloch W.S. and Pitts W.H., "A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity", Bull. Mathematical Biophysics, 5:115-133, 1943. Peprinted in W.S. McCulloch, Embodiments in Mind, MIT Press, Cambridge, Mass., 1965, pp. 19-39. McCulloch W.S., Embodiments in Mind, MIT Press, Cambridge, Mass., 1965. Newell A., Shaw J.C, and Simon H.A., "Empirical explorations with the logic theory machine", Proc. Western Joint Computer Conference, 15:218-239, 1957. Reprinted in E.A. Feigenbaum and J. Feldman (eds) Computers and Thought, McGraw-Hill, New York, 1963, pp. 109-133. Newell A. and Simon H.A., "GPS - A program that simulates human thought", in H. Billing (ed) Lernende Automaten, Oldenburg, Munich, 1961. Reprinted in E.A. Feigelbaum and J. Feldman (eds) Computers and Thought, McGraw-Hill, New York, 1963, pp. 279-296. Petersen S.E., Fox P.T., Posner M.I., Mintum M.A. and Raichle M.E., "Positron emission tomographic studies of the cortical anatomy of single word proccessing", Nature, 331:585-589, 1988. Pinker S., The Language Instict, London: Allen Lane, The Penguin Press, 1994. Premack D., "Toward empirical behavior lows. I. Positive reinforcement", Psychol. Rev., 66:219-233, 1959. Pylyshyn Ζ. "Computation and cognition: Issues in the foumdation of cognitive science", Behav. Brain Sci., 3/1, 111-134, 1980. Rachlin H., Introduction to Modern Behaviorism, W.H. Freeman & Co, San Fransico, 1970.

196

Rakic P., "Development of visual centers in the primate brain depends on binocular competition before birth", Science, 214:928-931, 1981. Rescodra R.A and Solomon R.L., "Two-process learning theory: Relationships between Pavlovian conditioning and instrumental learning", Psychol. Rev., 74:151-182, 1967. Rosenblatt F., "The Perceptron: A probabilistic model for information storage and organization of the brain", Psychol. Rev., 65:386-407, 1958. Selfridge O.G., "Pandemonium: A paradigm of learning", in D.V. Blake and A.M. Uttley (eds) Proceedings of the Symposium on Mechanisms of Thought Processes, H.M. Stationary Office, London, 1959, pp. 511-529. Shatz, C.J., "Impulse activity and the patterning of connections during the CNS development", Neuron, 5:745-756, 1990. Sherrington C.S., Man on his Nature, Cambridge University Press, Cambridge, Mass, 1951. Skinner B.F., "The genetic structure of the concepts of stimulus and response", J. Gen. Psychol., 12:40-65, 1935. Skinner B.F., "Are theories of learning necessary?", Psychol. Rev., 57:193-216, 1950. Solomon R.L. and Turner L.H., "Discriminative classical conditioning in dogs paralyzed by curare can later control discriminative avoidance responses in the normal state", Psychol. Rev., 69:202-219, 1962. Spencer H., The Principles of Psychology, 2 vols., D. Appleton, New York, 18721873. Spelke E.S., "Physical knowledge in infancy: reflections on Piaget's theory", in S. Carey and R. Gelman (eds) Epigenesis of Mind: Studies in Biology and Culture, Erlbaum, Hillsdale, NJ, 1991, pp. 133-169. Thorndike E.-L., The Psychology of Learning, 1913. Timbergen N., The Study of Instict, Clarendon Press, Oxford, 1951. Tolman E.C., Purposive Behavior in Animals and Men, Century, New York, 1932. Tolman E.C., "Cognitive maps in rats and men", Psychol. Rev., 55:189-208, 1948. Tolman E.C., "There is more than one kind of learning", Psychol. Rev., 56:144155, 1949. Turing A.M., "Computing machinery and intelligence", Mind, 59:433-460, 1950. Reprinted in E.A. Feigelbaum and J. Feldman (eds) Computers and Thought, McGraw-Hill, New York, 1963, pp. 11-35. von Neuman J., The Computer and the Brain, Yale University Press, New Haven, 1958. Walker E.L., "Reinforcement - 'the one ring'", in J. Tapp (ed.) .) Reinforcement and Behavior, Academic Press, New York, 1969. Whiteley A.M. and Waddington E.K., "A clinical, psychological and anatomical study of three patients", J. Neurol. Neurosurg. Phychiatry, 40:395-403, 1977. Whitten A. (ed.) (1991) Natural Theories of Mind: Evolution, Development and Simulation of Everyday Mindreading, Oxford: Blackwell. Yin R.K., "Looking upside-down faces", J. Exp. Psychol., 81:141-145, 1969. Young J.Z., Philosophy and the Brain, Oxford University Press, 1987. Ελλ. μτφρ. Ο Εγκέφαλος και οι φιλόσοφοι, Εκδ. Κάτοπτρο, Αθήνα, 1991. Zeki S., "The construction of colours by the cerebral cortex", Procc. Royal Inst. Gt Brit., 56:231-258, 1984. Zeki S., A Vision of the Brain, Blackwell, Oxford. 1993.

197

198

Κεφάλαιο 4 Κληρονομικές Συμπεριφοράς και Νόησης

Βάσεις

της

Κωνσταντίνος Κριμπάς Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Μεθοδολογίας, Ιστορίας και Θεωρίας της Επιστήμης

199

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΕΣ ΒΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΑΙ ΝΟΗΣΗΣ .............. 200 Μια ιστορική αναδρομή απο τον Πλάτωνα ως τον Durkheim ................ 201 Η αυτονόμηση των επιστημών του ανθρώπου απο τους Durkheim και Boas ........................................................................................... 205 Η ανάπτυξη της Γενετικής και της συνθετικής θεωρίας της εξελἰξεως .... 207 Το κλίμα στις επιστήμες του ανθρώπου ως τα μέσα περίπου του 20ου αιώνα .......................................................................................... 211 Η ανάπτυξη της ψυχολογίας του ανθρώπου ως επιστήμης και το πρόβλημα του εγγενούς. ................................................................ 213 Από την ηθολογία ζώων ως την εξελικτική ψυχολογία ........................ 215 Η εξελικτική ψυχολογία ................................................................. 224 Τρόπος δράσεως των γονιδίων ........................................................ 227 Γονίδια συμπεριφοράς και νοήσεως.................................................. 232

ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΕΣ ΒΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΚΑΙ ΝΟΗΣΗΣ

200

Το πρόβλημα της προέλευσης των φαινοτυπικων χαρακτηριστικών συμπεριφοράς και νοήσεως, (the nature/nurture problem), εάν δηλαδή είναι γενετικά καταγραμμένα η έχουν μιαν περιβαλλοντική προέλευση (με εκμάθηση, μίμηση η οποιουδήποτε αλλού είδους περιβαλλοντική αποτύπωση), είναι πανάρχαιο. Η ιστορία του χαρακτηρίζεται από σειρά εναλλαγών μεταξύ περιόδων σχεδόν πλήρους κυριαρχίας του εγγενούς, δηλαδή του κληρονομικού, της tabula inscripta, και εκείνων κυριαρχίας του περιβαλλοντικού, δηλαδή της tabula rasa, του νοητικού μας οργάνου θεωρούμενου Αγράφων πινακίων (άγραφο χάρτη) πάνω στο οποίον εντυπώνονται τα εγγράμματα (οι εγγραφές) . Μια ιστορική αναδρομή από τον Πλάτωνα ως τον Durkheim Ο Πλάτων (όπως άλλωστε και οι R. Descartes και I. Kant) υπεστήριζε το εγγενές. Στον Μένωνα περιγράφει πως ένας δούλος «ξαναθυμάται» ένα θεώρημα της γεωμετρίας που υποτίθεται ότι γνώριζε αλλά ότι το είχε ξεχάσει! Στην πραγματικότητα με επιλεγμένες ερωτήσεις ο δούλος άγεται βαθμηδόν στο συμπέρασμα με την κατάλληλη καθοδήγηση του ερωτωντός . Κάθε φορά που τίθεται στον δούλο μια ερώτηση προδικάζεται η απάντηση του, αφού κάνοντας χρήση της λογικής (που υποτίθεται ότι όλοι έχουμε) ο ερωτών γνωρίζει εκ των πρότερων ποια απάντηση θα δοθεί. Ο δούλος δεν γνωρίζει το θεώρημα, απλώς οδηγείται κατ’ αυτόν τον τρόπο να το κατασκευάσει εκ νέου! Αυτό μας θυμίζει ορισμένες όψεις του σύγχρονου συνετισμού, σύμφωνα με τις οποίες το νευρωνικό δίκτυο με την δομή και τους περιορισμούς του καταλήγει στην ίδια κατάσταση με αλλεπάλληλες δόκιμες κατά τις οποίες βελτιώνονται οι επιδόσεις του . Οι άγγλοι εμπειριστές και αισθησιοκρατες ξαναγυρίζουν στην Αριστοτέλεια tabula rasa. Ο J.Locke (1632-1704) είναι ο πιο μνημονευόμενος εμπειριστής , τις ίδιες όμως απόψεις έχουν και οι F.Bacon, Hobbes, D.Hume, G.Berkeley. από τους γάλλους φιλόσοφους συντάσσονται με αυτούς ο marquis de Condorcet και ο Montesquieu . Αυτός ο τελευταίος έχει την άποψη ότι το κλίμα επιδρά στο νοητικό μας όργανο καθιστώντας τους ανθρώπους άλλοτε ευφυείς και δραστήριους, στα βόρεια και εύκρατα κλίματα, και άλλοτε νωθρούς, στα νότια και θερμά κλίματα . Η μεγάλη τομή πραγματοποιείται στα χρόνια του Δαρβίνου: πρώτα με τους Pierre-Jean Cabanis (1757-1808), Jean Baptiste de Lamarck ( 1744-1829, τον πρώτο μεγάλο εξελικτικό), Erasmus Darwin (πάππο του Charles Darwin), Frederic Cuvier (1773-1832, μελετητή της συμπεριφοράς των ζωών και αδελφό του διάσημου ζωολόγου George’s Caviar) , κυρίως όμως με τον ίδιο τον Charles Darwin (1809-1882). Ο Δαρβίνος σε τέσσερα κείμενα του εκθέτει τις ιδέες του για τις ομοιότητες που υπάρχουν στην συμπεριφορά και γενικά στις νοητικές ικανότητες των ζωών και του ανθρώπου, ενισχύοντας κατ’αυτον τον τρόπο τις

201

απόψεις του για την οργανική εξέλιξη. Η ανυπαρξία χάσματος η ασυνέχειας μεταξύ ανθρώπου και ζωών έρχεται αρωγός στην άποψη του για την βαθμιαία μεταβολή απ
είδους σε είδος, ιδιαίτερα από τον πίθηκο στον άνθρωπο : στις 16 Αυγούστου 1838 ο Δαρβίνος σημειώνει στο τετράδιο του Μ ότι ”Η προέλευση του ανθρώπου τώρα απεδείχθη- Η Μεταφυσική θα ανθίσει-Αυτός που θα καταλάβαινε τον μπαμπουινο θα συνέβαλε περισσότερο στη Μεταφυσική από τον Lock”. Το 1871 αφιερώνει δυο κεφάλαια ( το τρίτο και το τέταρτο) του βιβλίου του “The Descent of Man and Selection in Relation to Sex” στην σύγκριση των νοητικών ικανοτήτων του ανθρώπου και των ζωών. Τις διάφορες που παρατηρούνται τις θεωρεί ποσοτικές, όχι ποιοτικές. Το κύριο του έργο στο ίδιο θέμα , “The Expression of the Emotions in Man and Animals” εκδίδεται τον επόμενο χρόνο, το 1872. Σε Αυτό υποστηρίζει ότι η κληρονομικότητα των χαρακτηριστικών συμπεριφοράς αρχικά προέρχεται από συνήθειες οι οποίες ακολούθως κληρονομούνται (κληρονομικότητα επίκτητων ιδιοτήτων). Τα αντανακλαστικά βασίζονται σε απλά κυκλώματα (νευρο-αδενας-μυς) και σε συνήθειες που λόγω υπερεκμαθησεως καθίστανται κληρονομικές. Υπάρχει επίσης επιλογή μεταξύ εναλλακτικών τύπων συμπεριφορών, εκ των οποίων συγκρατούνται οι πιο αποτελεσματικές. Πράξεις που εξυπηρετούν ορισμένες επιθυμίες και συνδυάζονται με νοητικές καταστάσεις μπορούν να επιτελούνται και όταν δεν εκπληρώνονται αυτές οι ανάγκες. Πρόκειται για την πρώτη αρχή, όπως την ονομάζει. Η δεύτερη αρχή του Δαρβίνου είναι η της αντιθέσεως: Αντίθετες συνειδητά επιτελούμενες Πράξεις η συμπεριφορές συνδέονται με την εκδήλωση αντίθετων συναισθημάτων η συγκινήσεων. Η τρίτη αρχή αφορά δράσεις οι οποίες είναι ανεξάρτητες της βουλήσεως και αποτελούν άμεσες δράσεις του νευρικού συστήματος. κατά τον Δαρβίνο πολλά συναισθήματα – συγκινήσεις εκδηλώνονται με τις ίδιες κινήσεις των χεριών και τις ίδιες συσπάσεις των μυών του προσώπου, τις ίδιες Πράξεις, σε όλους τους λαούς και σε όλες τις εθνότητες. άλλωστε και στα ζώα παρατηρούνται ανάλογες συμπεριφορές με εκείνες του ανθρώπου. Ο Δαρβίνος μελέτησε πολλές καταστάσεις τις οποίες σήμερα δεν θα κατατάσσαμε όλες στις συγκινήσεις . Η κατάσταση να υποφέρεις, το κλάμα, το χαμηλό ηθικό, το άγχος, η λύπη, η χαρά, το υψηλό φρόνημα, η αγάπη, η λατρεία , το σκυθρώπιασμα, η κακοδιαθεση, η αποφασιστικότητα, ο στοχασμός, το μίσος, ο θυμός, η αγανάκτηση, η μανία, η οργή, η πρόκληση, το μυκτηρισμό, η χλεύη, η περιφρόνηση, η ένοχη, η αηδία, η αίσθηση ότι είσαι αβοήθητος, η έκφραση καταφασης/αρνησης, η ζήλια, ο φθόνος, η τσιγγουνιά, η υποψία, η εκδικητικοτητα, η απογοήτευση, η έπαρση, η πανουργία, η έκπληξη, ο φόβος, ο τρόμος, ο θαυμασμός, η εντροπή, η αιδημοσύνη, το ερύθημα του προσώπου, η φιλοδοξία, η ταπείνωση και μερικά αλλά υπήρξαν αντικείμενα της μελέτης του .Το συμπέρασμα που προκύπτει είναι ότι αυτές οι εκδηλώσεις συγκινήσεων είναι γενετικά γραμμένες. Το κείμενο του Δαρβίνου συνοδεύεται από σχέδια και φωτογραφίες. μεταξύ των φωτογραφιών είναι και εκείνες των

202

πειραμάτων του γάλλου φυσιολόγου Duchess, ο οποίος με την εφαρμογή ηλεκτρόδιων επετυγχανε την σύσπαση ορισμένων μυών του προσώπου, τεχνική που επέτρεψε στον Δαρβίνο να προσδιορίσει ποιοι μύες συσπώνται κατά την αυτόματη εκδήλωση συγκεκριμένων συγκινήσεων. Το 1877, ακολουθώντας την γραμμή του Ιππόλυτου Taine, ο Δαρβίνος δημοσιεύει ένα σύντομο κείμενο με παρατηρήσεις σε ένα παιδί του: “A biographical sketch of an infant” (1977). Το παράδειγμα του Tania και του Δαρβίνου ακολούθησαν αργότερα και άλλοι ερευνητές μεταξύ των οποίων συγκαταλέγονται οι W. Preyer, K.Buehler, Jean Piaget, P.Guillaume, και R. Zazzo. Το τελευταίο κείμενο του Δαρβίνου για θέματα συμπεριφοράς δημοσιεύθηκε οψιτυπα, ένα χρόνο μετά τον θάνατο του, το 1883, ελαφρώς λογοκριμένο, από τον μαθητή του George John Romanes, ως Παράτημα του έργου αυτού του τελευταίου “Mental Evolution in Animals”. Το Παράρτημα Αυτό αναφέρεται στα ένστικτα. Τις απόψεις του Δαρβίνου ακολουθεί στην Ελλάδα και ο πρώτος μεταφραστής του στα ελληνικά, ο καθηγητής της Βοτανικής στο Αθήνησι, Σπυρίδων Μηλιαράκης (1852-1919), κρητικός και αδελφός του Αντώνη, του ιστορικού. Το οψίτυπο έργο του “Αι ψυχικαί ιδιότητες των ζώων” (1926 τύπος Π.Δ. Σακελλαρίου, Αθήναι) θυμίζει το αντίστοιχο έργο του Δαρβίνου. Και στη δομή το έργο θυμίζει το πρότυπο του. Είναι επίσης διανθισμένο με ανεκδοτολογικά παραθέματα, ιστορίες, από τις οποίες άλλες άκουσε από τους φύλακες του ζωολογικού κήπου του Αμβούργου (ο Μηλιαρακης σπούδασε μεταπτυχιακά στη Γερμανία) και άλλες αφορούν δικές του παρατηρήσεις στα οικόσιτα ζώα του. Στους διάδοχους του Δαρβίνου πρέπει να αναφερθεί πρώτα ο Romanes (1848-1894). Αυτός καθιερώθηκε με συμβολική χειροθεσία ως ο όντως διάδοχος του, χειροθεσία που αποτέλεσε η πράξη του Δαρβίνου να εμπιστευθεί σε αυτόν το κεφαλαίο περί ένστικτου το οποίον τελικά δεν συμπεριέλαβε στο βιβλίο του για την Καταγωγή του ανθρώπου, για το οποίον αρχικά το προόριζε. Ο Romanes, όπως είδαμε, το δημοσίευσε στο δεύτερο βιβλίο του ως Παράρτημα. κατά τον Romanes το ένστικτο ορίζεται ως μια συνειδητή ανακλαστική πράξη. Άλλος επίγονος του Δαρβίνου είναι ο Conwy Lloyd Morgan (1852-1936). Γι’ αυτόν το ένστικτο αποτελεί μια κληρονομηθείς συνήθεια, προϊών επιλογής και κληρονομικότητας, προελθουσης κατόπιν επανειλημμένης χρήσεως (επίκτητης συνηθείας). Ο Morgan μνημονεύει και τα πειράματα του Spading για την αποστέρηση σε νεοσσούς ορνίθων. Σε αυτούς τους νεοσσούς κάλυπταν το κεφάλι μόλις εκκολαπτοντο έτσι ώστε να στερούνται παντελώς οπτικών εντυπώσεων. μόλις τους επέτρεπαν να δουν, εκείνα άρχιζαν να ραμφίζουν, δείχνοντας έτσι ότι το ράμφισμα ήταν γενετικά γραμμένη συμπεριφορά και όχι προϊών εκμαθήσεως.

203

Με την αλλαγή θεωρητικών απόψεων, με την αποδοχή, στο γύρισμα του αιώνα, ότι οι επίκτητες ιδιότητες δεν κληρονομούνται, άποψη που υπεστήριξαν ο August Weismann, οι βιολογικές επιστήμες αρχίζουν να αλλάζουν δραστικά. Το νέο κλίμα καθιστά πιο αισθητή την διάκριση γενετικού (κληρονομικού) και περιβαλλοντικού. Η γενετική έγγραφη των συμπεριφορών καθίσταται πλέον δυνατή μόνον δια της φυσικής επιλογής μεταξύ εναλλακτικών κληρονομικών τύπων συμπεριφοράς. Μια προσπάθεια γεφυρώσεως προτάθηκε με το φαινόμενο Baldwin. Το φαινόμενο Αυτό, που φαίνεται να προτάθηκε ανεξάρτητα από τους Morgan, Osborn, Baldwin (James Mark Baldwin, 1861-1934, αμερικανός φιλόσοφος και ψυχολόγος) είναι το ακόλουθο. Σε ασυνήθεις περιβαλλοντικές συνθήκες ο οργανισμός μεταβάλλεται προσαρμοζόμενος, και τούτο αποτελεί μια μη κληρονομική επίκτητη φυσιολογική προσαρμογή. Συγχρόνως όμως ορισμένες αφανείς υπό κανονικές συνθήκες γενετικές παραλλαγές καθίστανται φαινοτυπικα εμφανέστερες. Επ’αυτων δρα η φυσική επιλογή και έτσι διευκολύνεται η δράση της και καθίσταται γρηγορότερη η διατήρηση και μονιμοποίηση αυτών των γενετικών παραλλαγών που τείνουν προς την κατεύθυνση της φυσιολογικής προσαρμογής στις ασυνήθεις αυτές συνθήκες. φαίνεται δηλαδή οι προσαρμογές αυτεςνα κληρονομούνται ως να ήσαν απλά επίκτητα χαρακτηριστικά, ενώ στην πραγματικότητα η κληρονομική έγγραφη τους είναι αποτέλεσμα του νεοδαρβινικου μηχανισμού. αργότερα ο C.H.Waddington υπεστήριξε παρόμοιες απόψεις, τις οποίες ο Jean Piaget παραινούσε, ερμηνεύοντας τις ως μηχανισμό κληρονομικότητας επίκτητων ιδιοτήτων. Η επίδραση του δαρβινισμού υπήρξε μακρόχρονη αλλά άνιση σε διάφορους τομείς . Στην ψυχολογία των ζωών , ακόμα και στην εποχή του Δαρβίνου, η επίδραση του υπήρξε ελάχιστη. ένας τυπικός εκπρόσωπος αυτής της πειθαρχίας είναι ο Jean-Henry Fabre (18231915). Ο γάλλος Αυτός εντομολόγος, μελετητής της συμπεριφοράς των εντομών (Υμενοπτέρων, Κολεόπτερων, Ορθότερων κ.α.), συγγραφεύς του δεκάτομου έργου “Souvenirs entomologiques” (1879-1907), έχαιρε μεγάλης εκτιμήσεως ακόμα και από τον Δαρβίνο, που μνημονεύει τις εργασίες του επαινώντας θες. Παρ’ολα αυτά ο Faber είναι αντιδαρβινιστης, αντιεξελικτικος, μελετά τα πολύπλοκα ένστικτα των εντομών, τα οποία θεωρεί έμφυτα, μη λογικά, και που δείχνουν μια κληρονομική έγγραφη όπως οι ήχοι σ’ενα δίσκο γραμμόφωνου. Προκαλούνται από εσωτερικούς εκκλητικους παράγοντες (stimuli internes). Αντίθετα οι ευφυείς Πράξεις είναι λογικές, τα άτομα έχουν επίγνωση του στόχου των πράξεων τους. παρατηρούνται όμως στα ανώτερα ζώα. Η καταστροφή τμήματος μιας κατασκευής (λ.χ. μιας παγίδας), την οποίαν με ενστικτώδη τρόπο οικοδομεί το έντομο, δεν ακολουθείται πάντοτε από επιδιόρθωση, Αντίθετα παρατηρείται η συνέχιση της δραστηριότητας ως εάν να μην είχε συμβεί κάτι καταστρεπτικό. Πρόκειται για σειρά πράξεων που επιτελούνται με ανελαστικά

204

προδιαγεγραμμένη σειρά. Η ψυχολογία ζωών στην Γαλλία , Γερμανία και Ολλανδία αποτελεί μια μη δαρβινική πειθαρχία την οποίαν διαδέχεται η δαρβινική ηθολογία των ζωών. Η αυτονόμηση των επιστήμων του ανθρώπου από τους Durkheim και Boas Η επίδραση που άσκησε ο Δαρβίνος στην ανθρωπολογία υπήρξε καθοριστική. Ο ξάδελφος του Francis Galton (1822-1911), εξερευνητής, εφευρέτης, στατιστικός, βιομετρης, ανθρωπολόγος, βιολόγος και ψυχολόγος, είναι εκείνος που ισχυρίσθηκε ότι πολλές ψυχολογικές ιδιότητες κληρονομούνται, μεταξύ άλλων η κρίση, η ευφυΐα και η κοινωνικότητα. ήταν υπέρμαχος της ευγονικής, της προσπάθειας δηλαδή βελτιώσεως του ανθρώπου με τον έλεγχο της αναπαραγωγής του, με τον αποκλεισμό των ψυχολογικά ανεπαρκών η με την ενθάρρυνση αναπαραγωγής εκείνων που παρουσιάζουν επιθυμητά χαρακτηριστικά. είναι επίσης γνωστός για τις ανθρωπομετρικές του μελέτες. Βέβαια στην εποχή του ο Gallatin δεν μπορούσε να φανταστεί σε τι ανθρώπινες τραγωδίες θα κατέληγε η εφαρμογή των ευγονικων απόψεων του. Στην Αγγλία οι ανθρωπολόγοι είναι εξελικτικοί δαρβινιστές, οι L.H.Morgan, J.Lubbock, E.B.Taylor, J.G.Frazer, στη Γαλλία επίσης το κληρονομικό επικρατεί . Ο Paul Broca προβάλλει ως ανθρωπολογία την επιστήμη των ανθρώπινων φυλών, ενώ ο Theodule Ribot καταλαμβάνει την πρώτη έδρα πειραματικής ψυχολογίαςφυσιολογιας του νευρικού συστήματος και πιστεύει ότι η κληρονομικότητα εξηγεί τις διάφορες στην συμπεριφορά. . Στην Ιταλία ο Caesurae Lombroso (1835-1909) στο βιβλίο του “L’uomo delinquente” (1876) ισχυρίζεται ότι η εγκληματικότητα είναι κληρονομική και ότι οι εγκληματίες μπορούν να διαχωριστούν λόγω της ιδιότυπης μορφολογίας τους . Η αντίδραση σε αυτές τις θέσεις ήρθε από δυο ευρωπαίους επιστήμονες εβραϊκής καταγωγής, τον γάλλο Emile Durkheim (1859-1917), ιδρυτή της γαλλικής κοινωνιολογίας, και τον γερμανό στη γέννηση και ακολούθως αμερικανό ανθρωπολόγο Franz Boas (1858-1942) . Ο πρώτος από αυτούς αυτόνομη το κοινωνικό από το βιολογικό το 1885. Με τον ανιψιό του Marcel Amuses, τον Celestin Bouglé (γνωστό για το βιβλίο του που αναφέρεται στις κάστες των Ινδών) και άλλους συνεργάτες, εκδίδουν το περιοδικό “L’Anne Sociologic” (κυκλοφόρησε από το 1896 ως το 1912), περιοδικό που άσκησε μεγάλη επίδραση στη γαλλική διανόηση. άλλωστε ο Durkheim, καθηγητής στη Σορβόννη και σύμβουλος του Υπουργού Παιδείας, με το κύρος του επέβαλε τις νέες απόψεις. «Η κοινωνία» γράφει «υφίσταται ανεξάρτητα των μελών της, έχει τους νόμους της ανεξάρτητα από τα μέλη της, αποτελεί αφ εαυτής μια πραγματικότητα. Τα μέλη της υπάρχουν δι’αυτης και όχι αυτή δια των μελών της». Και αλλού «Δεν κατανοώ τι κερδίζομε με το να θέτομε

205

την κοινωνιολογία υπό κηδεμονία ….εάν [δηλαδή] βλέπομε στην κοινωνιολογία μόνο μια νέα εφαρμογή των βιολογικών αρχών, τότε επιβάλλομε σε αυτήν την επιστήμη συνθήκες που μόνο καθυστέρηση της προόδου προξενούν». πιστεύει στην επίδραση της κληρονομικότητας αλλά θεωρεί ότι δι’ αυτής μεταβιβάζονται πολύ γενικές ικανότητες και όχι εξειδικευμένες δεξιότητες. Κατ’ αυτόν η ενστικτώδης ζωή μειώνεται όσον ανερχομεθα την ζωική κλίμακα. είναι σχετικιστης, ισχυρίζεται ότι δεν είναι δυνατό να κρίνομε την ηθική των λεγόμενων κατώτερων λαών, δεν είναι επιτρεπτό να εγκαθιδρύομε μιαν ιεραρχία, γιατί Κάθε κοινωνία έχει την δομή της και η ηθική της εξυπηρετεί αυτήν τη δομή της. από τον Durkheim επηρεάστηκε και η γαλλική ιστορική σχολή των Annals. Αντίστοιχη επίδραση άσκησε στις ΕΙΠΑ ο Boas. από την τελευταία του θέση, εκείνη του καθηγητού ανθρωπολογίας στο Πανεπιστήμιο Columbia της Νέας Υόρκης (εκεί διδάσκει από το 1896, αλλά από το 1899 κατέχει την έδρα ως το 1936) και έχει πλήθος μαθητών, μεταξύ άλλων τους Kroeber, Lowie, Sapir, Mead, Bendict κ.α. είναι αντιεξελικικος, υποστηρίζει ότι Κάθε κουλτούρα είναι άθροιση ορισμένου αριθμού αυτόνομων στοιχείων. αυτών των στοιχείων υφίσταται περιορισμένος αριθμός και σε Κάθε κουλτούρα συναντάται ορισμένος συνδυασμός τους. Δεν είναι λοιπόν θεμιτή η ιεραρχήσει Κάθε κουλτούρας σε μιαν εξελικτική σειρά. Σημασία έχει η ιστορία Κάθε κουλτούρας. Δεν καθίσταται δυνατή η σύγκριση μεταξύ απομακρυσμένων κουλτουρών, ούτε είναι δυνατή μια γραμμική αφήγηση, μια ενιαία γραμμική τοποθέτηση και ιστορία τους. Μελετώντας τα κρανία ποικίλης προελεύσεως μεταναστών (τα κρανία εθεωρούντο ότι είχαν κάποια σχέση με τις ψυχικές ιδιότητες από τους αντίπαλους των περιβαλλοντιστων, βλέπε και τις απόψεις του F. Gall στην φρενολογία του) παρατήρησε ότι η εντός πληθυσμών (λαών) ποικιλότητα ήταν τόσο μεγάλη όσον και η μεταξύ τους. Ο κεφαλικός δείκτης εξηρτατο μάλλον από το περιβάλλον (διατροφή κλπ) παρά από την προέλευση. Το συμπέρασμα του ήταν ότι δεν είναι δυνατόν να μιλά κανείς για ανώτερες και κατώτερες φυλές. Ο μαθητής του A.L.Kroeber (1876-1960) ορίζει ως κουλτούρα μια “ομάδα φαινομένων τα οποία παρουσιάζονται άνευ εξαιρέσεως στη φύση οπουδήποτε υπάρχουν άνθρωποι….και τα οποία μπορεί να εξετασθούν συγκριτικά, αλλά προσεγγίζοντας τα με πλήρη ισότητα και χωρίς προκαταλήψεις “. Οι μαθήτριες του Boas, Ruth Benedict (1887-1948) και Margaret Mead (1901-1978), η τελευταία μαζί με τον σύζυγο της Gregory Batten (γιο του άγγλου γενετιστή William Bateson), ανάλωσαν την ζωή τους στην επιβεβαίωση των απόψεων του δάσκαλου τους . Μελετώντας πληθυσμούς της νήσου Σαμόα, στον Ειρηνικό, η Mead ισχυρίσθηκε ότι Κάθε πληθυσμός έχει δικές του πρακτικές, ότι δεν υπάρχουν “αμετάβλητα” στην ανθρώπινη συμπεριφορά, όπως είχε ισχυρισθεί ο Δαρβίνος. Το έργο της υπέστη καταστρεπτική κριτική από τον Derek Freeman, ο οποίος έδειξε ότι για να την ευχαριστήσουν οι ιθαγενείς της έδιδαν τις πληροφορίες που

206

ήθελε να ακούσει. Εξ αλλού ο Paul Ekman σε μελέτες του, που περιέλαβαν ακόμα και πληθυσμούς τροφοσυλλεκτων-κυνηγών, οι οποίοι ουδέποτε ήλθαν σε επαφή με τον πολιτισμό μας , παρατήρησε ότι οι άνθρωποι αυτοί είχαν τις ίδιες αντιδράσεις στο πρόσωπο και στις κινήσεις των χεριών με εκείνες των Λεύκων σε ίδιες συγκινήσεις, πράγμα που επαλήθευε τον Δαρβίνο εκατό περίπου χρόνια μετά την έκδοση του βιβλίου του για την έκφραση των συγκινήσεων! Και τούτο παρά τις έρευνες του μαθητή της Mead, του Ray Birdwhistell, ο οποίος ισχυριζόταν το αντίθετο. Οι απόψεις των περιβαλλοντιστων είχαν όμως απήχηση, και τούτο μετά τις ανόητες και τραγικές προσπάθειες εφαρμογής ενός ακραιφνούς και απλοϊκού ευγονικου προγράμματος που εμπνεόταν από ρατσιστικές προκαταλήψεις. Αναφέρομαι εδώ τόσο στους νόμους που ρύθμιζαν τις ποσοστώσεις των μεταναστών στις HΠΑ, όσο και στους νόμους υποχρεωτικής στείρωσης που ίσχυσαν σε ορισμένες πολιτείες των HΠΑ, σε σκανδιναβικά και σε γερμανόφωνα κράτη. Βέβαια, την πρωτοκαθεδρία εν προκειμένω είχε η ναζιστική Γερμανία, η οποία πριν και κατά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο απεδόθη σε κρατικά οργανωμένες γενοκτονίες, κυρίως των Εβραίων (το ολοκαύτωμα) αλλά και των Τσιγγάνων και άλλων “κατώτερων” λαών (όπως των Σλάβων). Δεν πρέπει να μας εκπλήσσει λοιπόν η ασυμβίβαστη στάση που τήρησαν οι φιλελεύθεροι και αριστεροί επιστήμονες και διανοούμενοι μετά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο. Στην διακήρυξη της UNESCO αναγνωρίζεται ότι δεν υπάρχουν ανθρώπινες φυλές με την βιολογική έννοια του όρου. Την διακήρυξη υπογράφουν σημαντικοί εξελικτικοί, μεταξύ των οποίων συγκαταλέγεται και ο εκ των ιδρυτών της συνθετικής θεωρίας της εξελίξεως Theodosius Dobzhansky (1900-1975). Η ανάπτυξη της Γενετικής και της συνθετικής θεωρίας της εξελίξεως Στο μεταξύ είχαν πραγματοποιηθεί επιστημονικές εξελίξεις, οι οποίες άλλαξαν το σκηνικό σε όλη την διάρκεια του αιώνα μας: η ανάπτυξη της Γενετικής και η θεμελίωση της συνθετικής θεωρίας της εξελίξεως. Η γενετική ανακαλύφθηκε εκ νέου το 1900, όταν ήρθαν πάλιν στην επιφάνεια τα ευρήματα του Mendel . Η περαιτέρω ανάπτυξη της συνδέεται με την σχολή του T.H.Morgan, η οποία υπήρξε ενεργή στις τρεις με τέσσερις πρώτες δεκαετίες του αιώνα μας. από αυτήν προήλθε η έννοια του γονίδιου, ως της στοιχειώδους κληρονομικής μονάδος εδραζομενης σε συγκεκριμένοι θέση ενός χρωματοσώματος. ένα από τα εντυπωσιακά επιτεύγματα της ήταν η κατασκευή χαρτών των χρωματοσωμάτων με τις θέσεις των γονίδιων (και μάλιστα με δυο ανεξάρτητες μεθόδους, των οποίων τα αποτελέσματα συνέπεσαν, γενετικών [διασταυρώσεων] και κυτταρογενετικων [συνδυασμού γενετικών και κυτταρολογικών παρατηρήσεων] ). σύμφωνα με αυτές τις απόψεις τα γονίδια καθορίζουν τα φαινοτυπικα χαρακτηριστικά. Στις

207

απλές περιπτώσεις ένα γονίδιο φαινόταν να συνδέεται με ένα χαρακτηριστικό. αυτή η αμφιμονοσημαντη σύνδεση γρήγορα φάνηκε ότι δεν ακάλυπτε όλες τις περιπτώσεις. Φαινόμενα επίτασης, δηλαδή αλληλεπίδρασης των γονίδιων στο φαινοτυπικο επίπεδο, κατέστησαν την εικόνα πιο πολύπλοκη. Παρ’ολα αυτά πολλοί θεωρητικοί εξακολούθησαν (ίσως και για λόγους ευκολίας) να χειρίζονται στα μαθηματικά τους υποδείγματα τα γονίδια ως ανεξάρτητα και αυτόνομα στοιχεία, πράγμα που επέσυρε την μομφή τους από άλλους εξελικτικούς, οι οποίοι τους χαρακτήρισαν ως «bean bag geneticists», γενετιστές που θεωρούν τα γονίδια ως φασολιά σ’ενα σακί. Η μελέτη της δράσεως των γονίδιων, δηλαδή του καθορισμού του φαινοτύπου, οδήγησε, τα τελευταία προπολεμικά χρόνια, στην πιστοποίηση ότι τα γονίδια δρουν κατασκευάζοντας ένζυμα, εξειδικευμένους οργανικούς καταλύτες, που επιτρέπουν την άμεση πραγμάτωση μεταβολικών αντιδράσεων. ένα παράδειγμα είναι το ακόλουθο. Η παρουσία ενός συγκεκριμένου ένζυμου, προϊόντος δράσεως ενός συγκεκριμένου γονίδιου, επιτρέπει την μετατροπή μιας λιποδιαλυτης χρωστικής σε άχροα συστατικά, στα οποία το ένζυμο την διασπά. Τα κουνέλια τρώνε μαζί με τα χόρτα της τροφής τους και κίτρινες χρωστικές, τις ξανθοφύλλες, που περιέχονται σε αυτά τα χόρτα . εάν τύχει να στερούνται ενός ορισμένου αυτού ένζυμου δεν μπορούν να διασπάσουν τις ξανθοφύλλες και, ως λιποδιαλυτες, τις συγκεντρώνουν στο υποδόριο λίπος τους, που χρωπατιζεται κίτρινο. Αντίθετα, αν διαθέτουν το ένζυμο , γιατί έχουν κληρονομήσει ένα τουλάχιστον αντίτυπο ενεργού γονίδιου (που συνθέτει την ενεργό μορφή του ένζυμου) εμφανίζουν άχρωμο (λευκό) υποδόριο λίπος. Μια διατροφή που στερείται ξανθοφύλλων επιτρέπει ακόμα και σε εκείνα τα κουνέλια που στερούνται ενεργού ένζυμου να παρουσιάζουν και αυτά λευκό υποδόριο λίπος. Σε Αυτό το παράδειγμα είναι φανερή η αλληλεπίδραση μεταξύ γονίδιων και περιβάλλοντος για την διαμόρφωση του φαινοτυπικου χαρακτηριστικού. Το χαρακτηριστικό είναι αποτέλεσμα αλληλεπιδράσεως του γονότυπου (των κληρονομικών καταβολών) και του περιβάλλοντος. Δεν Υπάρχει οργανισμός χωρίς γονότυπο η που να έχει αναπτυχθεί εκτός περιβάλλοντος. αυτά τα δυο στοιχεία είναι αλληλένδετε στη διαμόρφωση των φαινοτυπικων χαρακτηριστικών. αργότερα, στα μέσα του αιώνα μας, εξιχνιάστηκε η χημική σύσταση των γονίδιων, αποτελούνται από δεσοξυριβοζονουκλεϊκο οξύ (DNA). Η ακολουθία των βάσεων στο τμήμα του μορίου, που συνιστά ένα γονίδιο, καθορίζει την ακολουθία των αμινοξέων στην πρωτοταγη δομή της προτείνεις που το γονίδιο Αυτό συνθέτει, επηρεάζοντας έτσι τον φαινότυπο. είναι ευκολότερο να κατανοηθεί ο καθορισμός ενός χαρακτηριστικού που οφείλεται στην παρουσία η απουσία χρώματος (μιας χρωστικής που είναι ένα οργανικό μόριο) από ότι ένα πιο πολύπλοκο χαρακτηριστικό, όπως είναι ένα ένστικτο η μια άλλη ζωική συμπεριφορά . Η νέα αυτή επιστήμη της κληρονομικότητας, η γενετική, απέκλεισε εξ αρχής την δυνατότητα κληρονομικότητας των επίκτητων ιδιοτήτων.

208

Υπόκειται στις επιταγές του Weismann. Μια άλλη σημαντική ιδιότητα των γονίδιων είναι η μετάλλαξη. Η δομή της χημικής ουσίας από την οποίαν αποτελούνται τα γονίδια επιτρέπει την πιστή αναπαραγωγή τους. αυτή είναι συνηθέστατα απόλυτα πίστη, όχι όμως πάντοτε, με την έννοια ότι μια φορά στις εκατό χιλιάδες, η ακόμα πιο σπάνια, γίνονται λάθη κατά την αντιγραφή, δηλαδή εμφανίζονται νέοι τύποι του ίδιου γονίδιου, νέοι αλληλομορφοι. Τα δυο πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του γονίδιου, η ακριβής αναπαραγωγή του και η μοναδιαία φύση του (το ότι δεν συμπεριφέρεται ως αναμειγνυόμενο υγρό, αλλά ως μονάδα) και η μετάλλαξη ή μεταλλαγή (η σπάνια μη ακριβής αντιγραφή του, η οποία δημιουργεί νέα ποικιλότητα τύπων του) αποτελούν τις δυο κύριες ιδιότητες τις οποίες δανείστηκε από τη γενετική η νέα δαρβινική εξελικτική θεωρία, γνωστή και ως σύνθεση. Η σύνδεση της Γενετικής και του δαρβινισμού (του μηχανισμού της φυσικής επιλογής) οδήγησε στην συνθετική θεωρία της εξελίξεως. Σε αυτήν την σύνθεση μπορεί να προστεθεί και η βιομετρία, η μελέτη ποσοτικών χαρακτηριστικών, η κληρονομικότητα των οποίων μελετήθηκε και με διασταυρώσεις και με πειράματα τεχνητής επιλογής. Έγινε γρήγορα φανερό ότι η γενετική αποτελούσε τον ελλείποντα κρίκο στον δαρβινισμό, τον κρίκο που επέτρεπε την κατανόηση των εξελικτικών διαδικασιών κατά τρόπο ικανοποιητικό. Τρεις γενετιστέςμαθηματικοί, με μαθηματικά υποδείγματα έδειξαν (1918-1930) το εφικτό αλλά και το επιθυμητό μιας τέτοιας σύνθεσης (οι Ronald Fisher, άγγλος στατιστικός, γενετιστής και εξελικτικός, που επινόησε και τον κλάδο της σχεδίασης πειραμάτων, J. B. S. Haldane, άγγλος γενετιστής και εξελικτικός, και Sewall Wright, αμερικανός γενετιστής και εξελικτικός) ενώ ο Theodosius Dobzhansky, ρώσος στη γέννηση και αμερικανός μετέπειτα, γενετιστής, μαζί με τον Ernst Mayr, γερμανό στη γέννηση και αμερικανό μετέπειτα, συστηματικό, και τον George Gaylord Simpson, αμερικανό παλαιοντολόγο, θεμελίωσαν και στερέωσαν με πειράματα, παρατηρήσεις και ερευνητικά προγράμματα την συνθετική θεωρία. Η συνθετική θεωρία σε πολύ γενικές γραμμές βλέπει την εξέλιξη ως άθροιση στοιχειωδών βημάτων. Στοιχειώδες βήμα είναι η αλλαγή συχνότητας ενός αλληλομορφου σε έναν πληθυσμό. Η μεταλλαγή, που δημιουργεί νέα ποικιλότητα, και η φυσική επιλογή, που δρα έπ’ αυτής, αποτελούν τα δυο σκέλη του εξελικτικού μηχανισμού που προτείνει η σύνθεση. Ο μηχανισμός της φυλετικής (σεξουαλικής) αναπαραγωγής αναμοχλεύει και ανασυνδιαζει την γενετική ποικιλότητα του πληθυσμού. Ο Ντομπζανσκυ μετέφερε σης HΠΑ και στην Δυτική Ευρώπη την παράδοση και τις ιδέες του ρώσου S. S. Chetverikov. Aυτές οι απόψεις, μαζί με εκείνες του επίσης ρώσου κορφολόγου I. I. Schmalhausen, διαφέρουν από την κλασική και απλοϊκή άποψη της bean bag genetics. ένα γονίδιο μπορεί να επιδράσει σε περισσότερα του ενός χαρακτηριστικά, Πρόκειται για το φαινόμενο του πλειοτροπισμου. Αντίστοιχα ένα χαρακτηριστικό μπορεί να υφίσταται το αποτέλεσμα της

209

δράσης πολλών γονίδιων. Ο Μεντελ και οι πρώτοι γενετιστές επέλεξαν την μελέτη πολύ απλών περιπτώσεων, σχεδόν αμφιμονοσημαντων σχέσεων ενός γονίδιου και ενός χαρακτηριστικού (και επωφελήθηκαν αυτών, καθιστώντας την ερευνά τους πιο εύκολη). Τούτες όμως οι περιπτώσεις αποδεικνύονται ότι αποτελούν τις εξαιρέσεις του γενικού κανόνα. Η τελική επίδραση στο φαινοτυπικο χαρακτηριστικό είναι συχνά πολύ πιο απομακρυσμένη από την άμεση (πρωτογενή) δράση του γονίδιου. Αιτιολογική αλυσίδα της Γενετικής ανωμαλίας “πολύ κατσαρό πτέρωμα των ορνίθων “ (πολύ κατσαρά φτερά που θραύονται) βασισμένη σε μεγάλο βαθμό στις εργασίες του Landauer και των συνεργατών του. γονίδιο κερατίνης Ελαττωματική κερατίνη Ανώμαλο πτέρωμα- φτερά πολύ κατσαρά που θραύονται Θερμοκρασία κατώτερη της κανονικής Μεγαλύτερη απώλεια θερμότητας Ταχυκαρδία Υψηλότερος μεταβολισμός Μικρότερη προσαρμοστικότητα σε αλλαγές θερμοκρασίας Υπερτροφία καρδιάς Μεγαλύτερη κατανάλωση αλλαγές του θυρεοίτροφής δους αδένος & έπινεφριδίων άλλες μορφολογικές Υπερτροφία πεπτικού Μικρότερη γονιμότητα αλλαγές στην καρδιά συστήματος Αύξηση όγκου του αίματος αλλαγές στην μορφολογία των νεφρών αλλαγή στη σύσταση Υπερτροφία σπλήνας Μεγαλύτερο πάγκρεας του αίματος Όρνιθες, οι οποίες είχαν ελαττωματικά φτερά (κατασκευασμένα από Ελαττωματική κερατίνη) απογυμνωνοντο διοτι τα φτερά τους γρήγορα σπαζουν. αποτέλεσμα αυτής της “πρωτογενους” δράσεως του γονίδιου που επιτρέπει την σύνθεση της πρωτεϊνης "κερατίνη" είναι η ταπεινωτερη Θερμοκρασία των ορνίθων αυτών υπό κανονικές συνθήκες, και ως εκ τουτου η προσπάθεια του οργανισμου να αντεπεξελθει αυξανοντας τον μεταβολισμο του, καταναλωνοντας περισσοτερη τροφη. Η Αύξηση αυτή του μεταβολισμου έχει πλήθος συνεπειων, Υπερτροφία του πεπτικου συστήματος, Ταχυκαρδία, η οποία καταλήγει σε Υπερτροφία της καρδιάς, Αύξηση του όγκου αλλά και της συστασεως του αίματος, Υπερτροφία του σπλήνας, αλλαγή του ενδοκρινους συστήματος (μεταξύ άλλων και Μικρότερη γονιμότητα), υπερλειτουργεια και ως εκ τουτου Υπερτροφία των νεφρών κ.ο.κ. Αν περιεγραψα

210

λεπτομερεστερα Αυτό το παράδειγμα είναι για να δειχθει ότι τα φαινοτυπικα χαρακτηριστικά διαμορφωνονται κατά την εμβρυϊκη και μετεμβρυϊκη ανάπτυξη, ότι η Ταχυκαρδία των ορνίθων αυτών είναι μεν εγγενης, δηλαδή κληρονομική (υπό τις συνηθεις συνθήκες θερμοκρασίας), τούτο όμως δεν σημαίνει ότι κληρονομείται ένα πρότυπο (μια μικρογραφία) καρδιάς που πάλλει γρηγορότερα , αλλά ότι προκύπτει από αλυσίδα αιτιών και αποτελεσμάτων, όντας ο τελευταίος της κρίκος μιας τέτοιας αλυσίδας (κακή κερατίνη, απογύμνωση, ταπεινή Θερμοκρασία σώματος, Αύξηση του μεταβολισμου) και ότι υπό διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες (υψηλότερη Θερμοκρασία του περιβάλλοντος χώρου, ή περιενδυση του ζώου ώστε να ελαττωθεί η απώλεια θερμότητας ) θα καθίστατο δυνατή η αποφυγή της ταχυκαρδίας με την διακοπή τμήματος της αιτιολογικής αλυσίδας. αυτή η άποψη της κληρονομικότητας θυμίζει κάπως την εκμάθηση των νευρωνικών δικτύων, κατά την διαδικασία προσαρμογής τους για ικανοποιηθούν ορισμένες απαιτήσεις συμπεριφοράς. εκμάθηση και περιβαλλοντική προσαρμογή μπορεί αρχικά να βασίζονται σε προϋπάρχουσες γενετικές έγγραφες αλλά από την άλλη μεριά αποτελούν τον τελευταίο κρίκο μιας ολόκληρης αλυσίδας μεταξύ του πρώτου αίτιου (του γενετικού) και της εκδήλωσης του. Αναγνωρίζοντας τις σχέσεις γονότυπου (συνόλου γονίδιων ενός οργανισμου) και περιβάλλοντος στην δημιουργία του φαινοτύπου ο Schmalhausen πρότεινε την έννοια του πεδίου αντιδράσεως ή της νόρμας ενός γονότυπου. αυτή η νόρμα είναι το σύνολο των φαινοτύπων ενός γονότυπου (και των τρόπων αλλαγής τους) σε όλα τα δυνατά περιβάλλοντα. Ο τρόπος με τον οποίον αλλάζουν (λ.χ. η Ταχυκαρδία με την εκτροφή σε κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας η κανονική λειτουργία της καρδιάς σε συνθήκες υψηλότερης θερμοκρασίας) είναι άκρως ενδιαφέρον και αποκαλυπτικός. Δυο αλλά Φαινόμενα, συνωδά του πλειοτροπισμου, φανέρωσαν την ύπαρξη σημαντικών γονιδιακων αλλελεπιδρασεων. είναι η εισχωρητικοτητα (κατά πόσον εμφανίζεται το φαινοτυπικο χαρακτηριστικό όταν Υπάρχει το αντίστοιχο γονίδιο) και η εκφραστικότητα (σε ποιο βαθμό παρουσιάζεται). δείχνουν πως η επίδραση του γονίδιου στον φαινότυπο εξαρτάται και από το γονιδιακο περιβάλλον στο οποίον βρίσκεται. έτσι γονίδια που θα επέφεραν τον θάνατο του ατόμου μπορεί σε άλλο γονιδιακο περιβάλλον να είναι ευνοϊκά για την επιβίωση του ατόμου! Είμαστε πολύ μακριά από την γενετική του σακιού των φασολιών, των αυτόνομων στην δράση τους γονίδιων. Το κλίμα στις επιστήμες του ανθρώπου ως τα μέσα περίπου του 20ου αιώνα Παρ’ολες τις προόδους της Γενετικής και της εξελικτικής θεωρίας πολλοί διανοούμενοι και σημαντικοί επιστήμονες έμειναν προσκολλημένοι στις παρωχημένες αντιλήψεις της κληρονομικότητας των επίκτητων

211

ιδιοτήτων σε όλο το διάστημα προ του μεσοπόλεμου και κατόπιν και κατά τον μεσοπόλεμο. Ο άγγλος ψυχολόγος, καθηγητής στην Οξφόρδη και ακολούθως στο Χάρβαρντ των ΗΠΑ, ο William McDougall (18711938) είναι γνωστός και ως ο τελευταίος πειραματιστής που προσπάθησε να επιβεβαιώσει την λαμαρκιανη άποψη (έτσι ονομάστηκε η κληρονομικότητα των επίκτητων ιδιοτήτων) με πειράματα εκμάθησης ενός λαβύρινθου από διαδοχικές γενιές ποντικών (1927-1938). Σε Κάθε γενιά παρατηρούσε μια ταχύτερη ικανότητα εκμαθήσεως του λαβύρινθου. τελικά, το 1954, απεδείχθη από τον W.E.Agar και τους συνεργάτες του ότι τα αποτελέσματα των πειραμάτων του επιλογής ήταν επιδεκτα και άλλης ερμηνείας. Ο Sigmund Freud (1856-1939), ο γνωστός ιδρυτής της ψυχανάλυσης, επίστεφε στην ύπαρξη εγγενών ορμών η μάλλον εξορμήσεων στον άνθρωπο, μεταξύ άλλων των εξορμήσεων της ζωής (Έρως) και του θανάτου, τις οποίες συνδύαζε με τις απόψεις του Weismann περί σωματικού και γεννητικού πλάσματος. όμως επίστεφε, όπως δείχνει ένα γράμμα του το 1917 στον φίλο του ψυχαναλυτή Sandar Ferenczi (1873-1933), ότι η λαμαρκιανη “ανάγκη” δεν θα ήταν άλλο τι από την δύναμη των ασυνείδητων ιδεών στο σώμα και τούτο θα απεδείκνυε την παντοδυναμία της σκέψης. Αυτό “θα προμήθευε εν τέλει μια ψυχαναλυτική ερμηνεία της [βιολογικής] προσαρμογής: θα αποτελούσε τον θεμέλιο λίθο της ψυχανάλυσης". Ο Φρόιντ ήταν λαμαρκιστης και επίστεφε στην κληρονομικότητα των επίκτητων ιδιοτήτων. Η φύση του ανθρώπου είναι μια θαμμένη, πρωτόγονη, σεξουαλικά ενεργή και επιθετική κληρονομικότητα.. Τόσον ο Φρόιντ όσον και ο Carl Gustav Jung (1875-1961, Ελβετός ψυχαναλυτής και παλαιός μαθητήςσυνεργάτης του, που όμως γρήγορα αποστασιοποιήθηκε από αυτόν) πίστευαν στην κληρονομικότητα ομαδικών ψυχολογικών δομών, στην κληρονομικότητα των αρχέτυπων, που συνόψιζαν συμβολικά τα σταδία της ιστορίας του πολιτισμού. κάτι τέτοιο επίστεφε και ο Wilhelm Max Wundt (1832-1920), γερμανός καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Λειψίας και ιδρυτής του πρώτου εργαστηρίου πειραματικής ψυχολογίας, ο οποίος επηρέασε πολύ την επιστήμη αυτή με τους πολυάριθμους μαθητές του στις ΕΙΠΑ, την Γαλλία, την Γερμανία και αλλού (στην Ελλάδα μαθητές του ήταν ο Γεώργιος Βιζυηνός, υφηγητής, και ο Θεόφιλος Βορέας, καθηγητής στο Αθηνησι). Kατά τον Wundt η tribe είναι μια βασική συγκινησιακή ή συναισθηματική διαδικασία που οδηγεί σε εκφραστικές χειρονομίες, τις οποίες άλλοι αντιγράφουν. έτσι επιτυγχάνεται η επικοινωνία και καθίστανται δυνατές κοινές νοητικές καταστάσεις. Οι διυποκειμενικες δομές μακροχρόνια οδηγούν στον πολιτισμό. Κατ' αυτόν τον τρόπο γεννιέται μια εθνική ψυχολογία, η ψυχολογία ενός λαού. κατά τον Wundt τα ένστικτα κληρονομούνται, και τούτο ισχύει και για τις επίκτητες ιδιότητες. Ο Jean Piaget (1896-1980) Ελβετός ψυχολόγος, επιστημολογος, φιλόσοφος, άρχισε τις σπουδές και την σταδιοδρομία του ως ζωολόγος,

212

επηρεάστηκε από τον λαμαρκισμό, που ήταν του συρμού στα χρόνια των σπουδών του, τουλάχιστον στην Ελβετία. Ο Piaget θεωρεί ότι το γνωσιακο αποτελεί προσαρμοστική επέκταση του βιολογικού και ότι Υπάρχει ισομορφισμός μεταξύ των μηχανισμών της οργανικής εξελίξεως και της οντογενετικης Γνωσιακής ανάπτυξης. Η ζωή συνίσταται από μιαν αυτορρυθμιση. Δεν πιστεύει στην ύπαρξη εγγενών εγγραφών, υποστηρίζει όμως κατά την ανάπτυξη μια μη εκ των πρότερων σχηματισμένη σταδιακή δόμηση κατά την οποίαν αλληλενεργουν υποκείμενο με τα αντικείμενα του περιβάλλοντος. Η γνώση και η μάθηση αρχίζει από ένα πολύ περιορισμένο εγγενή πυρήνα που συνίσταται στην ικανότητα δόμησης και στις αρχικές αισθητηριοκινητικες δραστηριότητες. Κάθε επαναλαμβανόμενη πράξη γίνεται καθολικοτερη με την εφαρμογή της σε διαφορετικά αντικείμενα, γίνεται δηλαδή ένα πραξιακο σχήμα. Η γνώση είναι η αφομοίωση του αντικειμένου από το υποκείμενο μέσω του πραξιακου σχήματος. Η νοητική αυτή αφομοίωση από το υποκείμενο δημιουργεί μιαν ανάγκη αναπροσαρμογής του σε αυτά, μια συμμόρφωση του υποκείμενο. Η ισορροπία μεταξύ συμμόρφωσης και αφομοίωσης κατά τον Piaget αποτελεί την προσαρμογή. ένα πραξιακο σχήμα είναι η βάση, το εφαλτήριο, για την δόμηση ενός αλλού «ανώτερου» πραξιακου σχήματος με αναστοχαστικη (ανακλαστική) αφαίρεση. έτσι βαθμηδόν δομείται η γνωσιακής λειτουργία. Με διαδοχικές επανισορροπησεις, με προσαρμογές, ο οργανισμός αλληλοταιριαζει με το περιβάλλον του, είναι Συγχρόνως η πηγή αλλά και το προϊόν της εξελίξεως του. Με την έμφαση που έδωσε σε μηχανισμούς έλεγχου και αυτορρυθμισεως και με την βαθμιαία δόμηση της νόησης ο Piaget αποτελεί τον προγονό αλλά και την πηγή έμπνευσης του συνετισμού και της θεωρίας των νευρωνικών δικτύων. Ορισμένοι περιορισμοί καταλήγουν στο να φθάνει πάντα το σύστημα στο ίδιο τελικό αποτέλεσμα. Ο Λιάζε διατείνεται ότι δεν είναι λαμαρκιστης, ότι μεταξύ του λαμαρκισμού και του νεοδαρβινισμού (τον οποίον δεν κατανοεί και περιφρονητικά ονομάζει μεταλλακτισμο!) Υπάρχει τρίτη οδός, εκείνη της Γενετικής αφομοίωσης (ισόμορφου μηχανισμού προς την νοητική αφομοίωση), που νομίζει ότι συναντά στην « γενετική αφομοίωση» του Waddington και του Baldwin, μηχανισμό τον οποίον παρανοεί, γιατί αυτή η τελευταία αποτελεί έναν εκλεπτυσμένο νεοδαρβινικο μηχανισμό. Γι’αυτον τον λόγο ο Piaget υπέστη αυστηρή κριτική από τους N. Chomsky, J. P. Changeux, A. Danchin κ.α. Η ανάπτυξη της ψυχολογίας του ανθρώπου ως επιστήμης και το πρόβλημα του εγγενούς. όχι μόνο οι σημαντικοί διανοητές, που προαναφέραμε, αλλά και όλοι οι ψυχολόγοι έμειναν μακριά τόσο από τον Δαρβίνο όσο και από τις νεώτερες εξελικτικές απόψεις, με ελάχιστες εξαιρέσεις, όπως του William James (1842-1910), αμερικανού ψυχολόγου και αδελφού του συγγραφέα Henry James. άλλωστε τα πρώτα χρόνια μετά τον θάνατο του Δαρβίνου, πάντως από το 1895 και ως το 1937 στις HΠΑ, ακόμα

213

αργότερα στην Ευρώπη, ουσιαστικά μέχρι τα πρώτα μεταπολεμικά χρόνια του δεύτερου παγκόσμιου πόλεμου, ήταν εποχή έκλειψης και παραγκωνισμού του δαρβινισμού. Η ψυχολογία, ως επιστήμη, ανεπτύχθη και προήλθε από τρεις τουλάχιστον διαφορετικές προελεύσεις. πρώτα από την φιλοσοφία. Ακόμη μέχρι σήμερα η ψυχολογία υπάγεται στις φιλοσοφικές σχολές των Πανεπιστήμιων δείχνοντας τον, από πολλούς αποδεκτό, καρτεσιανό διαχωρισμό μεταξύ σώματος – ψυχής, του πρώτου υπαγομένου στην ιατρική και γενικότερα στις επιστήμες της φύσεως, της Δευτέρας υπαγόμενης σε εκείνη την περιοχή όπου εξετάζονται τα θέματα του πνεύματος. Η ιατρική απετέλεσε την δεύτερη πηγή προέλευσης της ψυχολογίας, όταν θεωρήθηκε ότι ορισμένες ανώμαλες ψυχικές καταστάσεις δεν οφείλονται σε δαίμονες ή αμαρτίες, αλλά ανήκουν στην ιατρική παθολογία . Η τρίτη πηγή είναι συναφής με τη δεύτερη, Πρόκειται για την φυσιολογία και συνδέεται με την επικράτηση στη Γερμανία της υλιστικής θεωρίας μετά το πρώτο μισό του 19ου αιώνα. Οι φυσιολόγοι επεξετειναν τον τομέα των ερευνών τους στα «ψυχικά» Φαινόμενα και προσπάθησαν να συμπεριλάβουν την ψυχολογία στις επιστήμες της φύσεως. Τα ονόματα των Herman von Helmholtz (18211894), Emil du Bois Reymond (1818-1896), Carl Ludwig (1816-1895), Ivan Mikhailovitch Setchenov (1829-1905), Ivan Petrovitch Pavlov (1849-1936), Ernst Weber (1795-1878), Gustav Theodor Fechner (1801-1887), Ernst Bruecke (11819-1892) σημαδεύουν αυτήν την προσπάθεια και την περίοδο. Μελετήθηκαν τρόποι, μέθοδοι και χρόνοι αντιδράσεως αισθητήριων ερεθισμάτων και κινητικών απαντήσεων σε αυτά. Έγινε προσπάθεια να περιληφθούν και “ανώτερες” ψυχικές λειτουργίες στην περιοχή αυτών των ερευνών. Κορώνης αυτής της προσπέλασης είναι η σχολή του W. Wundt που σφραγίζει την εν λόγω περίοδο. Το εγγενές ή μη, απασχολεί λίγο και επικρατεί η άποψη ότι τα επίκτητα χαρακτηριστικά μπορούν να καταστούν κληρονομικά. Οι περιορισμοί της μεθόδου ωθούν τους ψυχολόγους και σε άλλες εξηγητικές προσπελάσεις. Η μια σχολή διαδέχεται την άλλη, προβάλλοντας Κάθε φορά άλλες βασικές προκείμενες και άλλο γενικότερο θεωρητικό πλαίσιο (δομισμός, λειτουργισμός, μπηχεϋβιορισμός και νεομπηχεβιορισμος, θεωρία Gestalt, απόψεις του Franz Brentano [1838-1914], φαινομενολογική ψυχολογία, κοινωνική ψυχολογία – είτε ψυχολογικής αποκλίσεως, είτε κοινωνικής κ.α.) έδωσαν μικρή προσοχή στο πρόβλημα του εγγενούς - περιβαλλοντικού με μερικές εξαιρέσεις, ή ετάχθησαν αναφανδόν υπέρ του περιβαλλοντικού. Εξαίρεση αποτελεί ο William James, τον οποίον ήδη αναφέραμε, και η πνευματική παράδοση που άφησε, ο μαθητής του G. Stanley Hall (1844-1924) και ο μαθητής αυτού του τελευταίου James McKeen Cattell (1860-1944), ο οποίος επηρεάστηκε και από τον Galton. Στους λειτουργιστες που ενδιαφέρθηκαν για το πρόβλημα του εγγενούς-

214

περιβαλλοντικού περιλαμβάνονται οι William Mc Dougall (υπέρμαχος της ύπαρξης ενστικτων) και Edward L. Thorndike (1874-1949). Βεβαίως πρέπει να αναφερθεί και ο James Mark Baldwin για τον οποίον προηγουμένως μιλήσαμε. Ενδιαφέρουσα επίσης Εξαίρεση αποτελούν οι τρεις ιδρυτές της σχολής του Gestalt, Max Wertheimer (1880-1943), Kurt Kofka (1886- 1941) και Wolfgang Koehler (1887-1967), οι οποίοι παρατήρησαν ότι στις αισθητηριακές αντιλήψεις συνέβαλαν ουσιαστικά εγγενείς μηχανισμοί. Το συνειδητό τμήμα πρέπει να έχει διαμορφωμένη μια οργανωμένη εγγενή δομή που συμβάλλει στην διαμόρφωση του αντλήματος. Αυτό το Καντιανής προέλευσης. μοντέλο κληρονομήθηκε αργότερα και στην Γνωσιακής επιστήμη. γενικά οι ψυχολόγοι έμειναν απόμακροι όχι μόνο από τον δαρβινισμό αλλά και από τις φυσιοκρατικές σπουδές της ζωικής συμπεριφοράς, οι οποίες ουδέποτε απετέλεσαν τμήμα της επιστημονικής ψυχολογίας του ανθρώπου . Αρκετά αργά άρχισαν οι μελέτες για την ευφυΐα των πρωτευόντων, στην αρχή σε εργαστήρια υπό συνθήκες τεχνητές, όπως σε εργαστήριο της Λωρίδας (Robert Yorkers), αργότερα υπό συνθήκες πιο φυσικές, στην Τενεριφη, από τον Koehler. πολύ αργότερα συνεχίστηκε αυτή η παράδοση με παρατηρήσεις στη φύση. Σε αυτήν τηνκατηγορια ανήκει και το έργο της Jane Gondola με παρατηρήσεις των χιμπατζήδων της Τανζανίας, και της Dian Fossey που παρατήρησε την συμπεριφορά των ορεινών γοριλών της Κεντρώας Αφρικής. όμως οι έρευνες αυτές δεν ενσωματώθηκαν εγκαίρως στον κύριο κορμό της ανθρώπινης ψυχολογίας. Η επαναστατική αλλαγή στον γειτονικό κλάδο της δαρβινικής ηθολογίας των ζωών άφησε ανεπηρέαστη την ψυχολογία του ανθρώπου. από την ηθολογία ζωών ως την εξελικτική ψυχολογία ενώ στα χρόνια του ’50 ο Theodosius Dobzhansky διετεινετο ότι «Κατ’ επανάληψιν μερικοί βιολόγοι γελοιοποιήθηκαν με το να προβάλουν ως λυσιν των ανθρώπινων κοινωνικών και πολιτικών προβλημάτων την θεμελίωση τους στην παραδοχή ότι ο άνθρωπος δεν είναι τίποτε παραπάνω από ζώο. Πόσο επικίνδυνος είναι Αυτός ο σφαλερός τρόπος επίλυσης των προβλημάτων φαίνεται από τους καρπούς τέτοιων λαθών, όπως είναι η ρατσιστική θεωρία», Αντίστοιχα ανεπτυσσετο και αργότερα τύχαινε γενικής αποδοχής με την βράβευση τους το 1973 με το βραβείο Nobel οι απόψεις των Karl von Frisch (1886-1982) , Konrad Lorenz (1903-1989) και Nikolaas Tinbergen (1907-1988). Οι δυο τελευταίοι είναι οι ιδρυτές της ηθολογίας των ζωών. είχαν προηγηθεί τούτων και τους είχαν εμπνεύσει οι Julian Huxley (1887-1975, ζωολόγος και εκ των υποστηρικτών της συνθετικής θεωρίας, εγγονός του πιστού φίλου του Δαρβίνου και μελετηρού του

215

ανθρώπου T.H.Huxley και αδελφός του μυθιστοριογράφου Alders), Oscar Heinroth (1871-1945 διευθυντής του ζωολογικού κήπου του Βερολίνου) και Jacob von Huexkuell (1864-1944, διευθυντής του ζωολογικού κήπου του Αμβούργου). Ο Huxley ήταν και Αυτός παρατηρητής της συμπεριφοράς των πτηνών. Ο Heinroth, καθηγητής του Lorenz, είναι εκείνος που πρώτος κατενόησε τον μηχανισμό της αποτύπωσης (imprinting) για τον οποίον ο Lorenz Έγινε διάσημος. σύμφωνα με αυτόν ένας νεοσσός πάπιας η αλλού είδους, ενωρίς αλλά σε καθορισμένη χρονική περίοδο της ανάπτυξης του, ακολουθεί ένα κινούμενο αντικείμενο, το οποίον του "αποτυπώνεται" ως το πρότυπο του είδους στο οποίον ανήκει. Πρόκειται για μια έγγραφη συμπεριφοράς με σημαντικές συνέπειες στη μετέπειτα ζωή του πτηνού και στην σεξουαλική συμπεριφορά του, που βασίζεται σε μια εγγενή ικανότητα να μπορεί να "αποτυπώνει". ένας Άλλος μηχανισμός τον οποίον ο Lorenz μελέτησε είναι οι τελετουργίες που προηγούνται της συνουσίας. Ο άρρην προβαίνει σε ορισμένες εκδηλώσεις , στις οποίες μπορεί να μην ανταποκριθεί η θηλυκή , όποτε παύει Κάθε περαιτέρω διαδικασία , ή στην περίπτωση που θα ανταποκριθεί, κάνοντας μιαν απαντητική εκδήλωση, η απάντηση αυτή συνιστά ένα εκλυτικο στοιχείο, ένα πυροδοτικό ερέθισμα, της περαιτέρω δράσης του άρρενος. έτσι από την πρόκληση του ενός φύλου στην απόκριση του αλλού, που συνιστά νέο ερέθισμα προς το πρώτο φύλο κ.ο.κ. ολοκληρώνεται μια εγγεγραμμένη ακολουθία δραστηριότητας που καταλήγει στην συνουσία. Για τον Lorenz τα ένστικτα είναι γραμμένα γενετικά, πλην όμως η ολοκλήρωση της διαδικασίας είναι ανοικτή, με την έννοια ότι η ακολουθία πράξεων συνεχίζεται μόνον με την ύπαρξη ανταπόκρισης στο προηγηθέν ερέθισμα. Σε Αυτό ξεχωρίζουν οι ηθολόγοι από τους ψυχολόγους ζωών, από τους τροπισμούς του Jacques Loeb (1859-1924) και από τα αυτόματα αντανακλαστικά του Ivan Pavlov. Οι ηθολόγοι είναι δαρβινιστές και πιστεύουν ότι τα ένστικτα και οι συμπεριφορές είναι γενετικά γραμμένες, προέρχονται από μακρά εξελικτική διαδικασία επιλογής που καθιστά τα άτομα πιο προσαρμοσμένα στον τρόπο διαβίωσης τους. Τα γονίδια έχουν μιαν εξελικτική ιστορία μακροχρόνιας επιλογής. Ο Niko Tinbergen είναι ολλανδός που σταδιοδρόμησε στην Αγγλία. Και Αυτός συνδέεται με τους άγγλους δαρβινιστές, νέος κινηματογραφεί τα πειράματα του Kettlewell που σκοπών έχουν να αποδείξουν την δράση της φυσικής επιλογής επί των μελάνων μορφών των πεταλούδων σε περιβάλλοντα ρυπασμένα από την βιομηχανία, από το κάψιμο του άνθρακα που μαύρισε τις επιφάνειες των κορμών των δένδρων. υπό αυτές τις συνθήκες η επιλογή δρα υπέρ των μελάνων μορφών, οι οποίες ευκολότερα κρύβονται από τους διώκτες τους, ενώ σε περιβάλλοντα χωρίς ρύπανση η επιλογή ευνοεί τις λευκές μορφές που προσαρμόζονται χρωματικά στους ασπριδερούς λειχήνες στους κορμούς των δένδρων. Ο Kettlewell σχεδίασε και εξετελεσε πειράματα ελευθέρωσης ατόμων διάφορου χρωματικού τύπου σε διαφορετικά περιβάλλοντα και αυτά

216

κινηματογράφησε ο Tinbergen. Το κύριο όμως ενδιαφέρον του ήταν η παρατήρηση της συμπεριφοράς των πτηνών. Ενδιαφέρθηκε ιδιαιτέρως με την μεθοδολογία της ηθολογίας ενώ ο Lorenz ασχολήθηκε περισσότερο με την οργάνωση της ηθολογικής ερευνάς (είχε μεγάλες διοικητικές ικανότητες) και με την διάδοση των ιδεών τους. Κοντά σε αυτούς ο μεγαλύτερος τους στην ηλικία von Frisch Έγινε γνωστός για τις μελέτες του στις μέλισσες και για την ανακάλυψη της γλώσσας των μελισσών με την οποίαν οι εργάτριες ειδοποιούν άλλες για το είδος, την κατεύθυνση και την απόσταση από την κυψέλη του αποθέματος τροφής που ανακάλυψαν. Για αυτήν την επικοινωνία αυτή εκτελούν χορούς (τον κυκλικό, τον δρεπανοειδή, τον χορό με κινούμενη την κοιλιά). Διάφορα υποείδη μελισσών διαφέρουν στους χορούς τους και από διασταυρώσεις μεταξύ τους απεδείχθη ότι οι διάφορες αυτές κληρονομούνται. Το 1960 ο Lorenz στο βιβλίο του “On Aggression” (Για την επιθετικότητα) εξηγεί την προσαρμοστική φύση της, ως και την μετατροπή ορισμένων επιθετικών δραστηριοτήτων (λ.χ. μεταξύ αρρένων που διεκδικούν το ίδιο θηλυκό) σε μια ανέξοδη τελετουργία (reutilization) που προφυλάσσει τα άτομα από τραύματα ή και θάνατο. Στη συνεχεία των ηθολόγων μπορεί να αναφερθούν και Ορισμένοι συγγραφείς και επιστήμονες που διαμόρφωσαν ένα ευνοϊκότερο κλίμα για την βιολογική ερμηνεία ψυχολογικών-κοινωνικών φαινομένων. πρώτος ο θεατρικός συγγραφεύς και ηθολόγος Robert Array το 1967 στο βιβλίο του “The Territorial Imperative” προβάλλει την καθολική ανάγκη του ανθρώπου αλλά και άλλων ζωών για χωροκρατεια (επικράτηση σε ορισμένο χώρο, τον οποίον θεωρεί "ιδιοκτησία" του), ανάγκη την οποίαν θεωρεί γενετικά καθορισμένη. Οι Lionel Tiger και Robin Fox, δυο ανθρωπολόγοι, το 1970 δημοσιεύουν το έργο τους “The Imperial Animal”. Φθάνομε στο αποκορύφωμα με τα δυο πρώτα βιβλία του Desmond Morris (άγγλου ηθολόγου, μαθητή του Τinbergen, που γεννήθηκε το1928 και σήμερα ζει), το “ The Naked Ape” του 1967 και το “ The Human Zoo” του 1969. Με αυτά τα βιβλία ο άνθρωπος ερμηνεύεται ως ένα πρωτεύον, ένα είδος γυμνού πίθηκου. Ο Morris θεωρεί Ακόμη και τις επικλήσεις προς τον Θεό, τις στάσεις προσευχής και άκρας ταπείνωσης που καταδεικνύουν σεβασμό και λατρεία στο Υπέρτατο Ων, ότι είναι «γενετικά» η μάλλον «εξελικτικά» κατάλοιπα της συμπεριφοράς των μελών μιας ομάδας κυνηγών προς τον αρχηγό της ομάδας. Η διαφαινόμενη εισβολή του βιολογικού στο κοινωνικό ήταν εμφανής, δεν προκάλεσε όμως τις αντιδράσεις τις οποίες πυροδότησε εξ χρόνια αργότερα, το 1975, η έκδοση του βιβλίου “Sociobiology” (Κοινωνιοβιολογια) από τον E.O.Wilson (αμερικανού, μελετηρού των μυρμηγκιών και της συμπεριφοράς τους, γεννήθηκε το 1928, ζει). Το κλίμα είχε αρχίσει να αλλάζει. Ο Noam Chomsky (αμερικανός γλωσσολόγος που γεννήθηκε το 1928, ζει) είχε υποστηρίξει το εγγενές της ικανότητας εκμαθήσεως της γλώσσας από το 1957 (στο έργο του “Syntactic Structures”) και είχε ασκήσει το 1959 αυστηρή κριτική στις

217

μπηχεβιοριστικες απόψεις περί γλώσσης του B.F.Skinner (1904-1990, αμερικανού μπηχεβιοριστη ψυχολόγου ). γράφει ο Chomsky ότι «εφ’ όσον οι γραμματικές των φυσικών γλωσσών δεν είναι μόνο πολύπλοκες και αφηρημένες, αλλά επίσης πολύ περιορισμένες στην ποικιλία τους, ιδιαίτερα στα βαθύτερα στρωματά (τους), καθίσταται αναγκαίο να διαμφισβητηθεί η ευρέως διαδεδομένη παραδοχή ότι αυτά τα συστήματα είναι προϊόντα «εκμάθησης» υπό κάποια σημαίνουσα Σημασία αυτού του όρου . είναι απολύτως δυνατό μια συγκεκριμένη γραμματική να αποκτάται δια της διαφοροποιήσεως ενός σταθερά καθηλωμένου εγγενούς σχήματος, μάλλον παρά δια της αργής ανάπτυξης νέων επί μέρους τμημάτων, πρότυπων, η συνειρμών….και το λιγοστό που γνωρίζομε για τη δομή της γλώσσας υποδεικνύει ότι η ορθολογική [αυτή] υπόθεση μπορεί να αποδειχθεί κατά βασιν γόνιμος και ορθή στις γενικές γραμμές της”. Το εγγενές μιας βαθιάς, βαθέως στρώματος, γραμματικής είχε προταθεί με πειστικό τρόπο. υπήρξαν όμως και άλλες εξελίξεις στην καθαυτό βιολογία που έπαιξαν στη συνεχεία καθοριστικό ρόλο. Το 1962 ο σκότος ζωολόγος V.C.Wynne –Edwards είχε υποθέσει ότι οι πληθυσμοί έχουν την ικανότητα να ελέγχουν οι ίδιοι το μέγεθος τους ώστε να επιβιώνουν. ένας τέτοιος έλεγχος θα προήρχετο από την δράση της φυσικής επιλογής επί των πληθυσμών. Εκείνοι οι πληθυσμοί θα διετηρουντο οι οποίοι θα είχαν την ικανότητα ελέγχου του μεγέθους τους ενώ οι άλλοι θα εξέλιπαν. όμως η ιδέα του πληθυσμού ως πρωταρχικού αντικειμένου (μονάδας) επί του οποίου δρα η επιλογή, απεδείχθη εσφαλμένη από τον George Williams. Και πολύ δαπανηρή είναι από απόψεως ατόμων που πεθαίνουν, και μη αληθοφανής, δηλαδή δεν θα μπορούσε εξελικτικά να διατηρηθεί . όντως αν παρουσιαζόταν, από μεταλλαγή, μια νέα μορφή που δεν θα υπήκοε στον περιορισμό γέννησης νέων ατόμων σε συνθήκες υπερπληθυσμού, από τη ίδια την φυσική επιλογή θα διεσπειρετο και τελικά θα επικρατούσε στον πληθυσμό. Παρουσιάζεται όμως η ακόλουθη δυσκολία . Τα κοινωνικά χαρακτηριστικά, που επιτρέπουν σε μια κοινωνία να επιβιώνει, είναι εκείνα που συχνά στρέφονται εναντίον της βραχυχρόνιας ωφέλειας των ατόμων σε όφελος εκείνης του συνόλου. Πως θα μπορούσε να ερμηνευθεί η παρουσία και καθήλωση στους πληθυσμούς αλτρουιστικών χαρακτηριστικών από την φυσική επιλογή; Ο J. B. S. Haldane φαίνεται (από απόκρυφο ανέκδοτο του) ότι είχε βρει ή τουλάχιστον διείδε την απάντηση. όταν προκλητικά ρωτήθηκε αν θα έδινε τη ζωή του για την Βασίλισσα (ήταν γνωστός άθεος και κομμουνιστής) απάντησε ότι για την Βασίλισσα δεν ντο πρόθυμος να θυσιάσει τη ζωή του, θα σκεφτόταν όμως να την δώσει για να σώσει δυο ομοθαλη αδέλφια του η τέσσερα πρώτα ξαδέλφια του. Αυτό που υπαινισσετο ήταν ότι με την Βασίλισσα δεν είχε κοινή Καταγωγή, το γονίδια τους μόνο τυχαία θα ήταν όμοια , στατιστικώς όμως Κάθε ομοθαλης αδελφός του μοιραζόταν μαζί του 50% κοινά γονίδια, ώστε δυο αδελφοί του στατιστικά τον

218

εκπροσωπούσαν πλήρως από απόψεως Γενετικής σύστασης, το ίδιο τέσσερα πρώτα εξαδέλφια του. Η επιλογή αυξάνει στην επόμενη γενιά την εκπροσώπηση των αλληλομορφων του ατόμου που επιλέγεται, Αυτό είναι το αποτέλεσμα της. Ο William Hamilton (άγγλος γενετιστής και εξελικτικός) το 1964 πρότεινε ότι πρέπει, περιγράφοντας την φυσική επιλογή, σε αυτές τις περιπτώσεις να θεωρούμε όχι την απλή fitness του ατόμου (δηλαδή μια μέτρηση του αριθμού των απόγονων που αφήνει την επόμενη γενιά) αλλά μιαν διευρυμένη έννοια της, την inclusive fitness. όντως στις μέλισσες οι εργάτριες, στείρες θηλυκές, δεν γεννούν παιδία αλλά δαπανούν μεγάλο μέρος της ζωής τους περιποιούμενες τις αδελφές τους. Το βιολογικό σύστημα αναπαραγωγής των μελισσών είναι ιδιόρρυθμο. Τα αρσενικά προέρχονται από παρθενογένεση, δηλαδή έχουν από ένα μόνο αντίγραφο Κάθε γονίδιου και τούτο προέρχεται από την μητέρα τους, ενώ τα θηλυκά είναι προϊόντα γονιμοποίησης ενός ωάριου της μητέρας τους από ένα σπερματοζωάριο του πατέρα τους. Οι βασίλισσες, τα γόνιμα θηλυκά, διασταυρώνονται με ένα μόνο αρσενικό. από Αυτό προκύπτει ότι όλα τα θηλυκά στην κυψέλη, εργάτριες και μέλλουσες βασίλισσες, έχουν την ίδια μητέρα και τον ίδιο πατέρα , από την μητέρα παίρνουν τα μισά τους γονίδια, δηλαδή μοιράζονται κατά 50% όμοια γονίδια για τα 50% των γονίδιων τους, ενώ από τον πατέρα τους παίρνουν όλα το ίδιο σετ, δηλαδή για τα αλλά 50% έχουν όλες όμοια γονίδια. ώστε μεταξύ τους συνολικά έχουν 75% όμοια γονίδια ενώ αν οι εργάτριες είχαν παιδία θα είχαν μόνο 50% κοινά με αυτά γονίδια. από απόψεως επιλογής, δηλαδή εκπροσώπησης των γονίδιων τους στην επόμενη γενιά, συμφέρει να ασχολούνται με την εκτροφή των αδελφών τους παρά με την παραγωγή παιδιών τους. Στην αλτρουιστική πράξη ο πράτων διακινδυνεύει - μειώνονται οι δυνατότητες του να αφήσει απόγονους στην άλλη γενιά - ενώ αντιθέτως κερδίζει ευνοώντας άτομα γενετικώς όμοια με Αυτό. Το ποτέ συμφέρει η επιτέλεση μιας αλτρουιστικής πράξης εξαρτάται από έναν ισολογισμό γονίδιων, κέρδη έναντι ζημιών. Αν τα κέρδη υπερτερούν των ζημιών τότε εξελικτικά συμφέρει ο αλτρουισμός. Δεν είναι πιο σημαντικό να αφήσεις απόγονους αν μπορείς εμμέσως να πολλαπλασιάσεις τα γονίδια σου. Το 1966 και ο Williams υιοθετεί αυτήν την προσπέλαση. Οι ανορθόδοξες αυτές απόψεις εκίνησαν την μελέτη ενδιαφερουσών αλλά μέχρι τότε αγνοημένων μορφών επιλογής. Ο Trivers εξετάζει περιπτώσεις συγκρούσεως «γενετικών» συμφερόντων μεταξύ μητέρας και τεκνού της. Το συμφέρον του τεκνού είναι να απολαμβάνει της προσοχής και προστασίας της μητέρας όσο περισσότερο χρόνο είναι τούτο δυνατόν, ενώ το συμφέρον της μητέρας πολλές φορές αντίκειται, την συμφέρει να αποκοπεί νωρίτερα από το τεκνό της για να τεκνοποιήσει εκ νέου, αν το τεκνό είναι πια ικανό να επιβιώσει μόνο του. όπως παρατήρησαν άλλοι ερευνητές οι πληθυσμοί ενός είδους πουλιού που ζει σε δασική περιοχή, δηλαδή με λιγοστή τροφη, γεννούσαν μια φορά τον χρόνο και φρόντιζαν επί μακρύτερο χρόνο τους νεοσσούς τους ενώ άτομα πληθυσμών Κοντά σε έλη, σε τόπους

219

πλούσιους σε τροφη, γεννούσαν δυο φορές και φρόντιζαν πιο λίγο καιρό τα παιδία τους. από εκεί μέχρι την θεωρία του εγωιστικού γονίδιου του Richard Dawkins (άγγλου εξελικτικού) η απόσταση είναι μικρή. Για τον Dawkins ο πρωταρχικός στόχος της επιλογής είναι το γονίδιο και όχι ο οργανισμός. Ο οργανισμός αποτελεί απλώς το όχημα που μεταφέρει τον αναπαραγωγές, το γονίδιο (“The Selfish Gene”, 1976). Το βιβλίο του υπέστη κριτική από τους περιβαλλοντιστες γενετιστές ως παρακολούθημα του έργου του E. O. Wilson “Sociobiology”, το 1975, έργο που υπέστη την πρώτη και σφοδρότερη επίθεση. Η Κοινωνιοβιολογια ήταν μια προσπάθεια πρώτα σύνδεσης και μετά ερμηνείας των κοινωνικών φαινομένων και θεσμών με βιολογικούς και μάλιστα δαρβινικούς όρους. αποτελεί στην ιστορία των ιδεών μια μεγάλη τομή, μια τομή που δεν ήρθε μόνη της, η πνευματική ατμόσφαιρα είχε κατάλληλα προετοιμασθεί, υπήρξε μια προσπάθεια επανευρεσεως του νήματος που πρώτος ο Δαρβίνος είχε ακολουθήσει. O Wilson είναι εντομολόγος και μελετητής των κοινωνιών των εντομών, ιδίως των μυρμήγκων, θέμα για το οποίο έγραψε ενδιαφέροντα βιβλία (για τις κάστες των εντομών). Στο βιβλίο του ασχολείται τόσο με τις κοινωνίες των ζωών (και τούτο το τμήμα αποτελεί το Μεγαλύτερο μέρος της Κοινωνιοβιολογιας) όσο και του ανθρώπου. Θεώρησε, όπως και άλλοι προ αυτού, ότι τα χαρακτηριστικά έχουν προέλθει από μακρά επιλογή στο μεγάλο χρονικό διάστημα που ο άνθρωπος ήταν κυνηγός τροφοσυλλεκτης (όντως από την απαρχή της γεωργίας ως σήμερα έχουν μόλις περάσει 3.000 γενιές! διάστημα σχετικά μικρό για να μονιμοποιηθούν εκ της επιλογής χαρακτηριστικά - τα περισσότερα θα πρέπει να προέρχονται από το πολλαπλάσιο διάστημα χρόνου κατά το οποίον ο άνθρωπος ζούσε ως κυνηγός-τροφοσυλλεκτης). Ο Ουίλσον αναφέρει ομάδα τέτοιων χαρακτηριστικών, εκ των οποίων αλλά έχουν σχέση με την προσωπικότητα και αλλά με το κοινωνικό σύστημα (επιθετικό κυριαρχικό σύστημα, απαγόρευση ομομιξιας, σχηματισμός ομάδων 10-100 ανθρώπων, υπεργαμια, κ.α.) που κατ' αυτόν αποτελούν το υπόβαθρο των σημερινών κοινωνικών δομών. Το αρχικό γενετικό σχήμα του Ουίλσον ήταν κάπως απλοϊκό αλλά αργότερα δημοσίευσε πιο εκλεπτυσμένες εκδοχές του. ενώ τα βιβλία του Morris είχαν περάσει από αυτής της πλευράς χωρίς επιθετικό σχολιασμό η Κοινωνιοβιολογια ξεσήκωσε σειρά επιθέσεων, κυρίως από τους μαρξιστές βιολόγους του Πανεπιστήμιου Harvard, τους R. C. Lewontin, S. Gould, R. Levins κ.α.. και συνοδεύτηκε από την εκδήλωση εκ μέρους νεοφώτιστων ζηλωτών φοιτητών ακόμα και θερμών επεισοδίων. Η κριτική, της οποίας τα αιτία ήσαν κυρίως πολιτικά, θεωρούσε ότι μια επάνοδος στο βιολογικό θα μας έφερνε πίσω στην εποχή κατά την οποίαν είχαν εκδηλωθεί τέτοιες απαράδεκτες ενέργειες όπως αυτές στον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο και θα διευκόλυνε την ανάπτυξη του ρατσισμού με την παροχή σε αυτόν ψευδό-επιστημονικών βάσεων. Βέβαια η άποψη αυτών των επιστημόνων, που μπορούμε να τους χαρακτηρίσομε ως περιβαλλοντιστες, είναι ότι τα κοινωνικά Φαινόμενα δεν μπορούν να

220

αναχθούν σε ένα βιολογικό επίπεδο γιατί τότε χάνει κανείς τα ουσιώδη χαρακτηριστικά τους. μπορεί μόνο να ερμηνευθούν με κοινωνικές οικονομικές έννοιες, δεν είναι αναγώγιμα σε απλά βιολογικά Φαινόμενα και στοιχεία . παρά τις κριτικές υπήρξαν πολλοί συγγραφείς που ακολούθησαν το κοινωνιοβιολογικο ρεύμα. μέσα σε Αυτό το κλίμα η ηθολογία μεταλλάσσεται, αντικαθίσταται από την οικολογία της συμπεριφοράς (Krebs). αυτή η τελευταία κάνει χρήση των αριστοποιητικων τεχνικών (optimization techniques): ποια λ.χ. είναι η αποδοτικότερη συμπεριφορά για συλλογή τροφής ώστε το πτηνό να αποκομίσει το Μεγαλύτερο ενεργειακό όφελος. Η παραδοχή όπισθεν της οποίας στηρίζεται η αναζήτηση των άριστων λύσεων είναι ότι η επιλογή είναι όντως παντοδύναμη, Υπάρχει τεραστία γενετική ποικιλότητα για οποιοδήποτε χαρακτηριστικό συμπεριφοράς και σχετικά γρήγορα η επιλογή αποκαθιστά στον σύνολο πληθυσμό ενός είδους μια γενετικά γραμμένη άριστη συμπεριφορά . Η αγγλική σχολή των νεοδαρβινιστων εξελικτικών παύει να ασχολείται με την γενετική πλευρά (την γενετική των πληθυσμών), θεωρώντας την ως λεπτομέρεια στερούμενη πρωταρχικού ενδιαφέροντος, αφού ούτως ή άλλως η επιλογή θα καταλήξει στο άριστο γενετικό αποτέλεσμα . Σε Αυτό επίσης τείνει και η εφαρμογή της θεωρίας των παιγνίων, όπως την επινόησε ο άγγλος εξελικτικός και μαθητής του J. B. S. Haldane, ο John Maenad Smith (theory of games) στα τέλη της δεκαετίας του ’70. πηγή εμπνεύσεως του ήταν το βιβλίο των O.Morgenstern (οικονομολόγου) και J. von Neuman (διάσημου μαθηματικού) “Theory of Games and Economic Behavior” (1944, δεύτερη έκδοση το 1947). Σε αυτήν την θεωρία οι παίκτες ενός παιγνίου ακολουθούν ορισμένες στρατηγικές. Σε ένα παιχνίδι δυο παικτών κατά το οποίον ότι κερδίζει ο ένας το χάνει ο Άλλος (ένα παιχνίδι μηδενικής αθροίσεως , zero sum game) όταν Κάθε παίκτης αγνοεί ποια στρατηγική θα ακολουθήσει ο Άλλος, μπορεί εν τούτοις να ελαχιστοποιήσει το χάσιμο του όταν είναι γνωστός ο πίνακας που δίδει τα κέρδη - ζημίες των δυο παικτών για τους συνδυασμούς όλων των δυνατών στρατηγικών. Το ασφαλέστερο είναι να επιλέξει εκείνη την στρατηγική η οποία ανεξαρτήτως της στρατηγικής την οποίαν θα επιλέξει ο συμπαίκτης του θα του αποφέρει την Μικρότερη δυνατή ζημία (στρατηγική maximim, maximum of the minima, ενώ του συμπαίκτη του παιγνίου μηδενικής αθροίσεως η στρατηγική minimax, δηλαδή του minimum of the maxima). Βέβαια οι στρατηγικές δεν είναι απαραιτήτως σταθερές (μόνιμες), μπορεί να είναι μικτές, δηλαδή να εξαρτώνται από την στρατηγική που θα επιλέξει ο αντίπαλος. Τέτοια παίγνια μελέτησε με μαθηματικά υποδείγματα ο John Maenad Smith. Δυο άτομα του ίδιου είδους που ανταγωνίζονται για κάποιο αγαθό (λ.χ. χώρο) μπορούν να συμπεριφερθούν ως περιστερές (μη επιθετική στρατηγική) η ως γεράκια (επιθετική). Στον πίνακα τα αποτελέσματα φανερώνονται σε τιμές fitness, δηλαδή τι αναμένεται να κερδίσουν η χάσουν οι παίκτες με την συμπεριφορά τους αυτή, κέρδη η ζημίες εκπεφρασμένες σε αριθμό

221

τεκνών τους. φαίνεται ότι δεν Υπάρχει σημείο εξελικτικής ισορροπίας ενός τέτοιου συστήματος όπως Αυτό που προηγουμένως αναφέραμε. Αντίθετα αν προστεθεί η παρουσία μιας μικτής στρατηγικής, εκείνης του αστου, που συνίσταται σε στρατηγική περιστεράς όταν ο παίκτης δεν είναι προηγουμένως κάτοχος του χώρου που διαμφισβητείται κατά το εν λόγω παίγνιο και σε στρατηγική γερακιού όταν έρχεται ο αντίπαλος να σου αμφισβητήσει τον χώρο του οποίου είσαι ήδη κάτοχος, το υπόδειγμα δείχνει ότι σε αυτήν την στρατηγική του αστου καταλήγει δια της φυσικής επιλογής ο πληθυσμός (όλα τα άτομα του) και αυτή η στρατηγική δεν αντικαθίσταται από καμία άλλη εκ των δυο εναλλακτικών. Ο πληθυσμός είναι απρόσβλητος, στεγανός στην «μόλυνση» από άλλη στρατηγική. Πρόκειται για μια στρατηγική ESS (Evolutionary Stable Strategy, Εξελικτικά Σταθερή Στρατηγική), όπως ο John Maynard Smith την ονόμασε. Η αναζήτηση κατά πόσον η φυσική επιλογή σταθεροποιεί και καθηλώνει στους φυσικούς πληθυσμούς (fixation) τέτοιες στρατηγικές που τα υποδείγματα δείχνουν ότι είναι ESS αποτελεί ένα τρόπο ερεύνησα της ορθότητας αυτού του ερευνητικού προγράμματος. Τόσον οι αριστοποιητικες τεχνικές, που χρησιμοποιούνται στην οικολογία της συμπεριφοράς, όσον και εκείνες των οποίων γίνεται χρήση στη θεωρία των παιγνίων προϋποθέτουν το προς επιλυσιν πρόβλημα. Τα πτηνά κατά τη συλλογή τροφής έχουν ως πρόβλημα την αποκόμιση του μέγιστου αριθμού σπορών ή το μέγιστο βάρος σπορών αναλίσκοντας την ελάχιστη ενέργεια, πραγματοποιώντας την ελάχιστη μετακίνηση. ένα άλλο πρόβλημα τους είναι η οικειοποίηση και διαφύλαξη ζωτικού χώρου ή η κατάκτηση του με τις ελάχιστες ζημίες και τα λιγότερα τραύματα. εάν όμως παρατηρηθεί στη φύση ότι τα άτομα ακολουθούν μια διαφορετική συμπεριφορά από εκείνη την οποίαν τα αριστοποιητικα υποδείγματα υποδεικνύουν, τότε οι ερευνητές τείνουν να υποπτευθούν ότι το πρόβλημα που το ζώο αντιμετωπίζει είναι διαφορετικό από εκείνο που υπέθεσαν αρχικά, ότι είναι πιο πολύπλοκο από ότι νόμιζαν. πρέπει ενδεχομένως να συνυπολογισθεί ότι το πτηνό, συλλέγοντας σπόρους δεν μπορεί επί μακρό διάστημα να απομακρύνεται από την φωλιά του αφήνοντας εκτεθειμένους τους νεοσσούς του σε διώκτες κ.ο.κ. καθιστώντας ολοένα περισσότερο περίπλοκο το πρόβλημα μέχρις ότου συμπέσει η αναμενόμενη συμπεριφορά με εκείνη που παρατηρείται στη φύση, ακολουθείται μια διαδικασία επαλήθευσης η οποία εκ των πρότερων αποκλείει την διάψευση της αριστοποιητικης συμπεριφοράς. Πρόκειται για έναν λανθασμένο τρόπο έλεγχου της αρχικής υπόθεσης, μια ερευνητική τακτική εξαιρετικά (η και ολοκληρωτικά) αποδυναμωμένη. αυτήν την κριτική ασκούν, μεταξύ άλλων, οι Gould και Lewontin στο γνωστό τους δοκίμιο “Spandrels of San Marco and the Panglossian paradigm: A critique to the adaptationist programme”. επίσης τονίζουν ότι, Αντίθετα με όσα πιστεύει η αγγλική σχολή, υπάρχουν και άλλες διαδικασίες, μη επιλεκτικές, που μπορούν να διαμορφώσουν τα χαρακτηριστικά των

222

ατόμων, διαδικασίες ιστορικές. Η επιλογή δεν είναι παντοδύναμη ούτε μπορεί να λύσει όλα τα προβλήματα με τον άριστο τρόπο. τονίζουν ότι χρειάζεται μια επιστροφή στην κλασσική γενετική των πληθυσμών. Η θεωρία των παιγνίων χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα, ακόμα για να δείξει ότι, Αντίθετα από ότι πιστευόταν, χαρακτηριστικά συμπεριφοράς για συνεργασία, αλληλοβοήθεια, μπορούν υπό ορισμένες συνθήκες να υποκαταστήσουν τον απλό ανταγωνισμό. Η ερευνά άρχισε με το δίλημμα του φυλακισμένου. Πρόκειται για δυο κατηγορούμενους για αδικήματα σοβαρά. Αν ένας εκ των δυο τους ομολογήσει και έτσι επιβαρύνει τον άλλον, θα τιμωρηθεί ελαφρότατα, αν και οι δυο ομολογήσουν θα τιμωρηθούν με Μεγαλύτερη ποινή. όμως την Μεγαλύτερη ποινή θα επισύρει η μη ομολογία του ενός ενώ ο Άλλος θα έχει ομολογήσει . Σε ένα τέτοιο σύστημα συμφέρει τον κατηγορούμενο να ομολογήσει και να αποφύγει την μέγιστη ποινή επί τη προκόψει της πιθανότατης ομολογίας του αλλού. Βέβαια η ιδανική γι’ αυτούς περίπτωση είναι και οι δυο να μην ομολογήσουν. τούτο μας εισάγει στην λεγόμενη αλληλοβοήθεια. είναι γνωστό το “TIT for TAT”, σε βοηθώ αναμένοντας ότι και εσύ θα κανείς το ίδιο σε δεδομένη περίπτωση. Ο αθετών την ανταπόδοση, ο εξαπατώ τις νόμιμες προσδοκίες, πρέπει να ανιχνεύεται και να εξοστρακίζεται. ορισμένες νυχτερίδες που τρέφονται με αίμα, όταν βρουν ένα θηλαστικό γεμίζουν το στομάχι τους με Μεγαλύτερη ποσότητα από ότι χρειάζονται για να τραφούν. Δεν είναι βέβαιο ότι Κάθε μέρα θα μπορέσουν να τραφούν. Αν όμως μείνουν χωρίς τροφη για ορισμένο χρονικό διάστημα θα πεθάνουν από ασιτία. έχουν λοιπόν εφαρμόσει το σύστημα παροχής τροφής σε άτομα που την χρειάζονται, εξεμώντας στο στόμα τους την περίσσεια τροφής που συνέλεξαν. Και τούτο με την προσδοκία μελλοντικής ανταπόδοσης. μεταξύ άλλων ο Robert Axelrod μελέτησε τις συνθήκες παρουσίας ανταποδοτικής συμπεριφοράς αναφέροντας πάλι στην επικαιρότητα τις αντιλήψεις του ρώσου πρίγκιπα Πιοτρ Κροποτκιν, αναρχικού και συγγραφέα, που έδρασε στο γύρισμα του περασμένου αιώνα. τούτο μπορεί να γινει με ένα επαναληπτικο TIT for TAT, δηλαδή η κατ επανάληψιν για τους ιδιους παίκτες της διαδικασίας παροχής ή όχι ευνοϊκης πράξης με ενδεχομενη καταγραφή ανταποδόσεως ή μη ανταποδόσεως. Μελετήθηκαν Διάφορα υποδείγματα στρατηγικών, η καλη, κατά την οποίαν ανταποδιδεις και το καλό και το κακό ανάλογα με την συμπεριφορά του αλλού, η λεγόμενη Joss, κατά την οποία αρχικά ανταποδίδεις και αργότερα , περιστασιακά λιποτακτείς (δεν ανταποδίδεις), η γενναιόδωρη στην οποίαν , Αντίθετα από την Joss, περιστασιακά απαντάς σε μιαν λιποταξία του αλλού με βοήθεια, τέλος η Pavlov, στην οποίαν ο παίκτης έχει μόνο πρόσφατη μνήμη των συμβαινόντων, αν έχει κέρδη παραμένει ανταποδοτικός, αν όχι τότε παύει να ανταποδίδει. Αλτρουιστικοί συμπεριφορά μπορεί να βασίζεται λοιπόν σε ευεργετήσει συγγενών ατόμων ή αν τα ευεργετούμενα άτομα δεν είναι συγγενή σε προσδοκία ανταπόδοσης. τελευταία όμως (το

223

2001) ο Robert Axelrod και συνεργάτες του πρότειναν και έναν άλλον μηχανισμό, ευεργεσία σε άτομα όμοια. Με αυτόν τον μηχανισμό δημιουργείται μια κοινότητα, μέσα στην ευρύτερη κοινότητα, ατόμων με κοινά συμφέροντα και αλληλοϋποστηριζομενα. Eίναι προφανές ότι με τα παιχνίδια αυτά προσεγγίζονται οι κοινωνικοί θεσμοί και οι δυνάμεις συνοχής της κοινωνικής ομάδος. Δεν χρειάζεται πια η ανακάλυψη μηχανισμού επιλογής μεταξύ ομάδων, η μεταξύ ομάδων συγγενών ατόμων (kin selection) για να αιτιολογηθεί η αλτρουιστική συμπεριφορά. αυτή προκύπτει από την αναμενόμενη ωφελεία ή την εξ ίσου αναμενόμενη τιμωρία σε περίπτωση απατής ή προδοσίας. Στην δεκαετία του ’80 αναγνωρίσθηκε ότι ο νεοδαρβινισμός, κυρίως η επιλεκτική διαδικασία σε αυτοαναπαραγομενες μονάδες, είναι η μόνη μηχανική και τυφλή διαδικασία που παράγει τάξη και πολύπλοκες λειτουργικές δομές σε ένα μηχανοκρατουμενο σύμπαν. αργότερα Βέβαια ακολουθώντας τον Ilya Prigogine, με την θερμοδυναμικη των μη αντιστρεπτών συστημάτων, και τον Stuart Kaufmann, μαθητή του Maynard Smith, με την χρήση της θεωρίας του χάους, υπεστηριχθη ότι δεν χρειάζεται επιλεκτική διαδικασία για την δημιουργία τάξης αλλά αυτή μπορεί να παραχθεί αφ' εαυτής, από μόνη της. μέχρι σήμερα οι εξελικτικοί δεν έδωσαν μεγάλη προσοχή σε τέτοιου είδους προτάσεις δεδομένου ότι η μεταλλαγή συνδυασμένη με την επιλογή μπορεί να ερμηνεύσει ικανοποιητικά τα βιολογικά και εξελικτικά Φαινόμενα. έτσι χρησιμοποιήθηκαν επιλεκτικοί μηχανισμοί σε πλήθος κλάδων και ο νεοδαρβινισμός επεξετεινε τον χώρο εφαρμογής του λίγο πολύ σε όλες τις πειθαρχίες εκτός των καθαρά βιολογικών τομέων (ανοσοβιολογία , οικολογία , ιατρική), στην ψυχολογία , τον νευρωνικό δαρβινισμό του G.M. Edelman, την ηθική, την αισθητική κ.ο.κ. Οι πιο ακραίες εφαρμογές του αφορούν την εξελικτική επιστημολογία, την προσπάθεια δηλαδή ερμηνείας της ιστορίας της επιστήμης ως μιας διαδικασίας κατά την οποίαν οι επιστημονικές θεωρίες υποβάλλονται σε διαρκή διαδικασία επιλογής, από την οποίαν μόνο οι επιτυχείς “επιβιώνουν”. Μια προωθημένη μορφή αυτής της εξελικτικής επιστημολογίας μελετά την νόηση και τους νοητικούς μηχανισμούς ως προϊόντα της εξελίξεως. Μια ενδιαφέρουσα έκφραση αυτής της τελευταίας μορφής αποτελεί η εξελικτική ψυχολογία. Η εξελικτική ψυχολογία κατά τους οπαδούς της η εξελικτική ψυχολογία αποτελεί τον ελλείποντα κρίκο μεταξύ της εξελικτικής βιολογίας αφ ενός και των επιστήμων του ανθρώπου αφ' έτερου (ανθρωπολογίας, κοινωνιολογίας, ιστορίας, οικονομικής και επιστήμων Ψ [ψυχολογίας, ψυχιατρικής, ψυχανάλυσης] κ.α.). Η ανθρώπινη νόηση θεωρείται προϊόν επιλογής (προσαρμογής) στις συνθήκες που επικρατούσαν στο Πλειστοκαινο, κατά την μακρά

224

περίοδο κατά την οποίαν οι άνθρωποι συνιστούσαν μικρές ομάδες κυνηγών-τροφοσυλλεκτων. Οι ψυχολογικοί μηχανισμοί αποτελούν προσαρμογές στις συνθήκες αυτής της περιόδου. Η συνήθης εκδοχή που υποστηρίζουν οι κοινωνικοί επιστήμονες από την εποχή των Durkheim και Boas είναι η ακόλουθη. όλες οι ανθρώπινες ομάδες είναι όμοιες γενετικά για τα σημαίνοντα νοητικά χαρακτηριστικά , δεν υπάρχουν σημαντικές διάφορες μεταξύ ομάδων. Τα νεαρά άτομα μοιάζουν μεταξύ τους, όχι όμως κατ’ ανάγκην τα ώριμα άτομα. Την διαφορετική συμπεριφορά των ενήλικων αποκτούν τα νεαρά άτομα κατά την ανάπτυξη τους. Πρόκειται για μια κοινωνική εκπαίδευση, εκμάθηση. Η κουλτούρα διαμορφώνει το άτομο, το οποίον δημιουργείται δια της κοινωνίας στην οποίαν ζει και συμμετέχει. Η προέλευση της «κουλτούρας» είναι μη βιολογική, δηλαδή η συμπεριφορά, οι παραδόσεις, η γνώση, οι σημαντικοί συμβολισμοί, η κοινωνική οργάνωση, οι οικονομικές σχέσεις, ο κόσμος των προθέσεων μας , τα σημειωτικά συστήματα, τα προγράμματα έλεγχου, όλα αυτά είναι κοινωνικά κατασκευάσματα, κοινωνικά κατασκευασμένες πραγματικότητες. Η κοινωνία είναι ο δημιουργός, όχι το άτομο. έτσι προκύπτουν ορισμένες αναδυόμενες ιδιότητες στο επίπεδο της ομάδας, ιδιότητες αυτόνομες, αυτοδημιουργουμενες. Η ανθρώπινη φύση δεν διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε αυτά εκτός του ότι έχει την ικανότητα να συμμετέχει σε μια “κουλτούρα”. εκτός τέτοιων γενικών ικανοτήτων η ανθρώπινη φύση είναι εξαιρετικά εύπλαστη, αποτελεί σχεδόν μια tabula rasa. κατά τους εξελικτικούς ψυχολόγους ο μπηχεϋβιορισμός του Skinner είναι η επιτυχέστερη θεσμική έκφραση αυτής της εκδοχής. Σε αντιθέσω προς αυτήν οι εξελικτικοί ψυχολόγοι θεωρούν ότι η ανθρώπινη νόηση είναι το σύνολο προσαρμοστικών εξελικτικών μηχανισμών που επιτρέπουν την γρήγορη, την άμεση διαχείριση πληροφοριών και την δυνατότητα κατάλληλης και ταχείας απάντησης στα ερεθίσματα που δέχεται το άτομο. Πρόκειται για αλγόριθμους που επιτρέπουν την άμεση επίλυση σημαντικών προβλημάτων επιβίωσης και αναπαραγωγής, όπως είναι η επιλογή του ταιριού, η εκμάθηση γλώσσας, η συνεργατικοτητα κ.ο.κ. αυτά τα προβλήματα δεν μπορούν να επιλυθούν με γενικές ικανότητες, με χρήση γενικών αλγόριθμων. ήδη ο φιλόσοφος Ludwig Wittgenstein είχε σημειώσει ότι με την δεικτική μέθοδο είναι αδύνατο να προσδιορισθεί ακριβώς ότι μια ορισμένη λέξη έχει ως νόημα ένα συγκεκριμένο είδος αντικειμένων, διοτι μπορεί να υποδεικνύομε το μέγεθος των δεικνυομενων αντικειμένων η μια άλλη τους ιδιότητα. Η παράθεση πολλών “όμοιων” αντικειμένων δεν βοηθοί αποτελεσματικά, διοτι άλλες κοινές ιδιότητες μπορεί να συνδέουν τα κατά σειράν δεικνυομενα αντικείμενα. Και όμως τα παιδία μαθαίνουν γρήγορα, εύκολα και σωστά, ενώ τους παρέχονται λίγες, ανεπαρκείς, πολύ φτωχές πληροφορίες. Αυτό σημαίνει ότι έχουν εκ των πρότερων τέτοιες

225

έγγραφες ώστε να καθοδηγείται η αντίληψη τους προς ορισμένες κατηγoρίες εννοιών. Οι εξελικτικοί ψυχολόγοι θεωρούν ότι αυτοί οι αλγόριθμοι είναι γενετικοί και απαντώνται σε όλα τα άτομα του ανθρώπινου είδους. αυτή η παραδοχή δεν επιτρέπει να αποδοθεί στους εξελικτικούς ψυχολόγους η κατηγορία του ρατσισμού. Οι γενετικές έγγραφες αναφέρονται σε εξειδικευμένους αλγόριθμους μάλλον παρά σε γενικές ικανότητες. Δεν Υπάρχει γενετικός πολυμορφισμός γι’αυτες τις έγγραφες, διοτι θα κατέστρεφε τις εξειδικευμένες αυτές δυνατότητες. άλλο το εύπλαστων και άλλο να στερείται θεμελίων μια ικανότητα. Η ύπαρξη θεμελίων εξασφαλίζει δημιουργικότητα αλλά και την δόμηση, δεν αποτελεί περιορισμό τους. Για τους εξελικτικούς ψυχολόγους οτιδήποτε γενετικό ποικίλλει είναι επιφανειακό (στο μικροεπιπεδο των βιοχημικών παραλλαγών), το σημαντικότερο τμήμα των γενετικών καταβολών παραμένει αναλλακτο από ανθρώπου εις ανθρώπων. Το πρόβλημα ανιχνεύσεως των μηχανισμών αυτών είναι ένα πρόβλημα αντίστροφο από το πρόβλημα του μηχανικού, δηλαδή η ανίχνευση από την δομή, ή από την ιδιαιτερότητα, των εξελικτικών της αιτιών που οδήγησαν σε αυτήν (η αναζήτηση από την λύση του, από τον φαινότυπο, του προβλήματος και όχι, όπως κάνουν οι μηχανικοί ή όσοι ασχολούνται με την θεωρία των παιγνίων, από το πρόβλημα η αναζήτηση της δομής, του φαινοτύπου θα λέγαμε, που αποτελεί τη λύση του). Οι προσαρμογές αυτές εκδηλώνονται σε ορισμένη(ες) ηλικία(ες), καθορίζονται ηλικιακά. Η συμπεριφορά αποτελεί φαινόμενο ή δραστηριότητα , προϊόν μηχανισμών χειρισμού πληροφοριών. Το γνωσιακο είναι διακίνηση πληροφορίας (οι «υψηλές» νοητικές διαδικασίες, ο συλλογισμός, η συγκίνηση, η προθετικοτητα αποτελούν διακινήσεις πληροφοριών. Η προσαρμογή επιτρέπει την ανασυγκρότηση από διάσπαρτα ερεθίσματα πολύ επακριβών υποδειγμάτων των επικρατουσων τοπικών συνθηκών. εδώ η εξελικτική επιστημολογία συναντά Καντιανά μοντέλα και τις απόψεις της σχολής Gestalt, υπερβαίνει τον ορθολογισμό, και συμπλέει με την Τσομσκιανη ψυχογλωσσολογία.. Οι εγγενείς έγγραφες επιτρέπουν να αναγνωρίζομε τα είδη των φυτών και των ζωών, να αντιλαμβανόμεθα την αιτιότητα, τα στέρεα αντικείμενα ως συμπαγή, έχοντα όρια, κινούμενα ως ενότητες. Το να είναι ορισμένα αντικείμενα όμοια είναι λιγότερο σημαντικό από το να ανήκουν σε ένα κατηγόρημα (σε ένα είδος). Οι προσαρμογές αυτές θέτουν πλαίσια αναφοράς στον κόσμο, καθορίζουν ποια στοιχεία του κοινωνικό-πολιτισμικό περιβάλλοντος θα παρακολουθηθούν, ποιες παρατηρήσεις θα κατηγοριοποιηθούν, θα αναπαρασταθούν, θα συσχετισθουν. Ο J.Tooby, αμερικανός ανθρωπολόγος και εξελικτικός ψυχολόγος, και η Leda Cosmides, εξελικτος ψυχολόγος, δίνουν με ένα παράδειγμα μια παραστατική εικόνα της ενσωμάτωσης στο νοητικό μας όργανο των σημαντικών για την fitness μεταβλητών ή στοιχείων του περιβάλλοντος μας. Έστω ότι μια σφαίρα μπιλιάρδου ανακλάται σε επιφάνειες. Ο

226

παίκτης έχει ως στόχο να την οδηγήσει προς μιαν οπή. Αν όλες οι επιφάνειες κινούνται στοχαστικά, τυχαία, ενώ μόνο μια από τις επιφάνειες παραμένει Σταθερή, τότε η φυσική επιλογή θα παραβλέψει τις άλλες και θα εστιασθεί στην ακίνητη, θα καθορίσει την γωνία προσπτώσεως προς αυτήν, γωνία η οποία επιτρέπει στην σφαίρα να ακολουθήσει διαδρομή που θα την οδηγήσει στην οπή. Δια της φυσικής επιλογής θα ενσωματωθεί γενετικά το στοιχείο Αυτό του περιβάλλοντος ενώ θα αγνοηθεί η ύπαρξη των άλλων επιφανειών, των άλλων στοιχείων. από το περιβάλλον βλέπομε και παρατηρούμε εκείνα τα στοιχεία που έχομε ενσωματώσει αγνοώντας τα αλλά, όσα δεν είναι χρήσιμα. όπως ακριβώς ο βάτραχος κατέχει έναν γενετικά γραμμένο ανιχνευτή εντομών από τα οποία τρέφεται. Η κίνηση και το μέγεθος του κινουμένου αντικειμένου τον προειδοποιούν ότι Πρόκειται για έντομο, ώστε να ετοιμασθεί να πετάξει έξω την γλώσσα του να το φάει. αγνοεί αλλά αντικείμενα, που δεν εμπίπτουν σε αυτές τις προδιαγραφές , τα αντικείμενα αυτά δεν υπάρχουν στον κόσμο της αντίληψης του βατράχου. Η ενσωμάτωση αυτή των στοιχείων του περιβάλλοντος θυμίζει την διαλεκτική σχέση που ο Lewontin ήδη έχει περιγράψει. Ο οργανισμός υφίσταται την επίδραση του περιβάλλοντος δια της φυσικής επιλογής η οποία τον μετέβαλλε στο διάστημα γενεών που προϋπήρξαν και η οποία εξακολουθεί να τον μεταβάλλει. Συγχρόνως όμως και ο οργανισμός μεταβάλλει το περιβάλλον του ώστε να το καταστήσει καλύτερα βιώσιμο από αυτόν [οι κάστορες χτίζουν φράγματα, οι άνθρωποι σπίτια κλπ, τα δένδρα εκκρίνουν ουσίες που παρεμποδίζουν αλλά να φυτρώσουν γύρω τους και να τα ανταγωνισθούν κ.ο.κ.]. Ο Lewontin oονομάζει την σύνολοι τούτη διαδικασία κατασκευή, δηλαδή το αποτέλεσμα αυτής της κυκλικής αλληλεπίδρασης , της διαλεκτικής σχέσεως οργανισμου-περιβάλλοντος. ορισμένες λοιπόν ικανότητες είναι έμφυτες, όπως μεταξύ άλλων η ικανότητα δόμησης μιας θεωρίας του νου (theory of mind), δια της οποίας Κάθε άνθρωπος να αναγνωρίζει ότι οι άλλοι άνθρωποι δεν είναι απλά αντικείμενα αλλά έχουν τις ιδιότητες και τον νοητικό κόσμο όπως έχει Αυτός ο ίδιος, ότι δηλαδή έχουν κίνητρα, επιθυμίες, σκέψεις, προτιμήσεις κ.ο.κ. πράγμα που του επιτρέπει να ερμηνεύει ικανοποιητικά την συμπεριφορά τους και εν μέρει να προβλέπει την συμπεριφορά τους. Τα αυτιστικά παιδία, κατά τον Baron-Cohen, δεν έχουν καταφέρει να δομήσουν θεωρία του νου, βρίσκονται σε ένα σολιψιστικο, δικό τους κόσμο. Με την εξελικτική ψυχολογία επανέρχεται “πρόσω ολοταχώς” το βιολογικό στο προσκήνιο της ψυχολογίας. τρόπος δράσεως των γονίδιων μέχρι στιγμής συναντήσαμε πρώτα το απλοϊκό Μενδελιανο σχήμα αντιστοιχίας γονίδιου-χαρακτηριστικού. Ακολούθησε η περισσότερο εκλεπτυσμένη άποψη του Schmalhausen, μια ποιο εύπλαστη εικόνα της σχέσης γονίδιων-φαινοτύπου. Έπαψε να θεωρείται γενετικό το εγγενές ,

227

Αυτό με το οποίον γεννιέσαι, διοτι κληρονομικά χαρακτηριστικά παρουσιάζονται σε οποιαδήποτε ηλικία (εξαρτάται κυρίως από το χαρακτηριστικό). Τα χαρακτηριστικά διαμορφωνονται κατά την οντογένεση σε οποιοδήποτε στάδιο της, είτε κατά την εμβρυϊκη αναπτυξιακή πορεία, είτε κατά την μετεμβρυϊκη τοιαυτη. Δεν έχει νόημα η ερώτηση ποιο είναι σημαντικότερο στην διαμόρφωση του φαινοτύπου, ο γονοτυπος ή το περιβάλλον. όπως δεν έχει νόημα η ερώτηση αν για την δόμηση ενός πέτρινου τοίχου είναι σημαντικότερες οι πέτρες ή η εργασία. Προφανώς χρειάζονται και πέτρες για να χτιστεί και εργασία για να τοποθετηθούν οι πέτρες. Κατ΄αυτον τον τρόπο σε όλους τους οργανισμούς τα χαρακτηριστικά διαμορφωνονται από τις γενετικές τους καταβολές (το DNA) και από το περιβάλλον στο οποίον αναπτύσσονται και διαβιώνουν. Η ερώτηση η οποία θα είχε νόημα είναι η ακόλουθη. Δεδομένης της ποικιλίας των μορφών σε πιο αίτιο θα πρέπει να αποδοθεί αυτή η ποικιλία, σε γενετικές διάφορες των ατόμων ή σε διάφορες περιβαλλόντων στα οποία ανατράφηκαν. όπως πολλοί πέτρινοι τοίχοι που διαφέρουν μπορεί να διαφέρουν σε υλικά η σε εργασία η και στα δυο. Η απάντηση αφορά ορισμένο πληθυσμό, μπορεί δηλαδή να διαφέρει από πληθυσμού σε πληθυσμό του ίδιου είδους. Ο Ronald Fisher επαινούσε μια τεχνική, την ανάλυση της διακύμανσης, για να απαντηθεί ποσοτικά Αυτό το ερώτημα. Ο Fisher υποθέτει ότι η γενετική συνεισφορά (G) και η περιβαλλοντική (Ε) αθροιστικά διαμορφώνουν το χαρακτηριστικό (P), δηλαδή P=G+Ε. τότε οι διακυμάνσεις, που μετρούν την ποικιλότητα, αθροίζονται επίσης: Var(P) = Var(G) + Var(E) + Cov (G,E) όπου Cov(G,E) δηλώνει την συνδιακυμανση του γενετικού με το περιβαλλοντικό. όταν τιμές του G συνδυάζονται τυχαία με εκείνες του Ε τότε η συνδιακυμανση είναι μηδέν, όχι όμως όταν ο συνδυασμό τους δεν είναι τυχαιοποιημένος. ένα παιδί, που φαίνεται ταλαντούχο, απολαμβάνει μιας ιδιαίτερης προσοχής και του δίνονται περισσότερες ευκαιρίες αναπτύξεως του ταλέντου του από τους γονείς του από όσες δίνονται σε αδέλφια του με μέτριες ικανότητες. Σε αυτήν την περίπτωση έχομε μια θετική συσχέτιση. Τι συμβαίνει όμως το ίδιο στην περίπτωση κατά την οποίαν τα χαρακτηριστικά δεν αποτελούν αποτελέσματα της αθροιστικής δράσεως του γενετικού και του περιβαλλοντικού παράγοντος, λ.χ. όταν αποτελούν το γινόμενο μιας τέτοιας δράσεως; Η λύση που προτάθηκε ήταν η αλλαγή κλίμακας, ώστε οι επί μέρους επιδράσεις να αθροίζονται, στην περίπτωση που προανεφερθη η αλλαγή αυτή κλίμακας συνίσταται στην μετατροπή των μετρήσεων σε λογαριθμική κλίμακα. μπορούν σε άλλες περιπτώσεις, στις οποίες η αθροιστικότητα δεν ισχύει, να δοκιμασθούν άλλες αλλαγές κλίμακας, όπως η μετατροπή του μετρουμένου χαρακτηριστικού, λαμβανόμενης της τιμής του ως εφαπτομένης, σε τόξο (γωνία) που έχει την τιμή αυτής της εφαπτόμενης (arctg) η και άλλες μετατροπές, με την ελπίδα ευρέσεως μιας κλίμακας η οποία θα αποκαθιστά την προσθετικοτητα . πολλές φορές (όχι Βέβαια

228

πάντα) τούτο καθίσταται δυνατόν. Η άποψη αυτή του Fisher δεν διαφέρει πολύ από την bean bag genetics. Στις δεκαετίες ‘50-’60 ο εντομολόγος και μελετητής της συμπεριφοράς των στρατιωτικών μυρμήγκων T. C. Schneirla (μαζί με τον Lehrman) προάγει τις επιγενετιστικες απόψεις, θεωρεί δηλαδή ότι στο επίπεδο της διαμόρφωσης των χαρακτηριστικών βρίσκονται τα ενδιαφέροντα Φαινόμενα ενώ είναι αδύνατος ο διαχωρισμός των γενετικών από τους περιβαλλοντικούς παράγοντες. Πρόκειται για αιτίες που δεν μπορούν να διαχωριστούν, αλλά που συμφύονται (συνίστανται από μια σύμφυση, coalescence) σε ένα περίπλοκο και δυναμικό γίγνεσθαι (σε μια οντογενετικη διαδικασία). Ο Schneirla αρνείται την δυνατότητα διαχωρισμού των αιτιών, βλέπει την ύπαρξη σύμπραξης, συγκαθορισμου μάλλον παρά μια ανεξάρτητης συνεισφοράς ή μια προσθετικοτητας των δράσεων των γενετικών και περιβαλλοντικών παραγόντων, η ακόμα μιας αλληλεπίδρασης μεταξύ τους. αρνείται την έννοια της αλληλεπίδρασης. Κατ’ αυτόν η ανάπτυξη δεν αποτελεί την αναπότρεπτο εκτύλιξη μιας διαδικασίας αλλά αποτελεί μια ποικίλλουσα διαδικασία αλυσιδωτών αντιδράσεων κατά το οντογενετικο γίγνεσθαι. από τον Schneirla στα νευρωνικά δίκτυα η απόσταση είναι μικρή. Οι νέοι επιγενετιστες κατάγονται πνευματικά από αυτόν. έναν ενδιάμεσο σταθμό αποτελούν οι απόψεις του K. Lorenz, ο οποίος επαναφέρει την εξελικτική διαδικασία στο προσκήνιο, τουλάχιστον ως προς τα γονίδια που ελέγχουν συμπεριφορές. Πρόκειται για έγγραφες με μακριά φυλογενετική ιστορία, προϊόντα επιλογής, που προσδίδουν στο άτομο προσαρμοστικότητα. Κληρονόμοι αυτού του εξελικτικού Καντιανισμού είναι οι σύγχρονοι εξελικτικοί ψυχολόγοι. ήδη αναφέραμε τις απόψεις των Tooby και Cosmides για την μέσω της φυσικής επιλογής ενσωμάτωση τμημάτων ή στοιχείων του περιβάλλοντος στο αντιληπτικό και εν γενεί στο νοητικό μας όργανο. Γι’αυτους δεν ισχύει η διάκριση μεταξύ του βιολογικού, που είναι εσωτερικό του οργανισμου, και του περιβάλλοντος που βρίσκεται στο εξωτερικό του και αποτελεί το μη βιολογικό τμήμα. Η εξελικτική διαδικασία οργανώνει την σχέση του γενετικού αποθέματος με επαναλαμβανόμενα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος. πρέπει εδώ επίσης να σημειωθεί και πάλιν ότι κατ’αυτους οι γενετικές έγγραφες είναι ειδικοί αλγόριθμοι, που σκοπών έχουν την άμεση επίλυση των προβλημάτων που προκύπτουν, και όχι γενικές ικανότητες η γενικοί αλγόριθμοι, οι οποίοι επιτρέπουν αργότερα την εξειδίκευση για την επίλυση ορισμένης ομάδος προβλημάτων. Η μοριακή γενετική προσδιορίζει στο μοριακό επίπεδο τον τρόπο δράσεως των γονίδιων. γνωρίζομε ότι στη μεγάλη τους πλειοψηφία Κάθε γονίδιο παράγει μιαν ειδική πρωτινή, είτε δομική, είτε ένζυμο, ή που διαδραματίζει ελεγκτικό ρόλο στο γενετικό πρόγραμμα. υπάρχουν Βέβαια λίγα γονίδια, τα οποία παράγουν RNA μη μεταφραζόμενο σε πρωτεΐνη (όπως το ριβοσωμικο). διάφορες τεχνικές (μεταξύ άλλων του knock out, ή K.O., με την οποίαν απαλείφεται το γονίδιο από τον

229

γονότυπο και ακολούθως παρατηρείται το αποτέλεσμα της έλλειψης του) προσφέρουν μικρή βοήθεια για την διαπίστωση της αλυσίδας αιτιών-αποτελεσμάτων που καταλήγει (όταν καταλήγει) σε φαινοτυπικο χαρακτηριστικό. πολλές φορές ο οργανισμός έχει γενετικές εφεδρείες που επιτρέπουν να μην εκδηλώνονται οι βλαβερές συνέπειες μιας γονιδιακης απουσίας (ελλείψεως). Ο M. Morange παρομοιάζει τον οργανισμό με ένα σκάφος. Στα συνήθη σκάφη έχει δοθεί μεγάλη προσοχή για την ασφάλεια των επιβατών, Κάθε μέρος του πλοίου είναι αρμονικά συνταιριασμένο με τα υπόλοιπα, υπάρχουν πολλές δικλείδες ασφάλειας, ώστε αν κάποιο τμήμα υποχωρήσει η βλάβη να μην αποβεί σημαντική, αλλά να κρατηθεί το σκάφος γερο. Αντίθετα στα αγωνιστικά σκάφη ορισμένα τμήματα έχουν συγκεντρώσει την προσοχή των κατασκευαστών. είναι σε σημαντικό βαθμό τροποποιημένα ώστε να επιτρέπονται μεγαλύτερες αποδόσεις εις βάρος της ασφάλειας του σκάφους. Η βλάβη τους μπορεί να έχει ολέθριο αποτέλεσμα, να βυθισθεί το καράβι. είναι άραγε αυτά τα τμήματα περισσότερο σημαντικά από τα αλλά τμήματα του; Ναι, αν έχομε ως κριτήριο την ανταγωνιστικότητα του. όχι όμως σε απόλυτο κριτήριο. Αν με την κτηθεισα πείρα δυνηθούν τροποποιούμε να καταστούν ανθεκτικότερα χωρίς να προδώσουν τον πρωταρχικό τους ρόλο τα σκάφη θα καταστούν πιο αξιόπιστα, λιγότερο ευαίσθητα. Τα γονίδια που δεν «φαίνονται» χάρις στη δράση της φυσικής επιλογής είναι τα ανθεκτικά στοιχεία του σκάφους, ενώ τα γονίδια που ανιχνεύομε είναι τα ευαίσθητα στοιχεία του. τούτο δεν σημαίνει ότι τα ευαίσθητα γονίδια είναι τα μόνα υπόλογα για την δόμηση του οργανισμου, απλώς αποτελούν τα γονίδια που εύκολα ανιχνεύομε. όπως τα Φώτα κυκλοφορίας (όταν σβήσουν μπλοκάρουν την κυκλοφορία των αυτοκίνητων) δεν είναι εκείνα που κινούν τα αυτοκίνητα (όπως θα μπορούσε δικαίως να νομίσει ένας εξωτερικός παρατηρητής) έτσι και τα γονίδια που αλλοιώνουν ένα χαρακτηριστικό δεν είναι κατ’ ανάγκην εκείνα που είναι υπεύθυνα για την ύπαρξη των χαρακτηριστικών του. Η ανάπτυξη των νευρωνικών δικτύων άνοιξε για τους επιγενετιστες νέους ορίζοντες . Ο συνετισμός υποστηρίζει ότι το δίκτυο των συνδέσεων των νευρώνων διαμορφώνει κυκλώματα και προτιμητέους αγωγούς, των οποίων η λειτουργία αποτελεί τις νοητικές ικανότητες και τις συμπεριφορές μας. μπορεί κανείς να πειραματισθεί με ηλεκτρονικά ανάλογα των δικτύων (που κι’αυτα ονομάσθηκαν νευρωνικά δίκτυα) για να μελετήσει τις δυνατότητες τους. Τα ανάλογα αυτά συνίστανται από σειρές στοιχείων που μεταξύ τους επικοινωνούν (συνδέονται). Η μεταφορά μηνύματος πραγματοποιείται με ηλεκτρισμό, Κάθε στοιχείο δέχεται (input) ερέθισμα και το μεταδίδει σε άλλο στοιχείο που το εκδηλώνει (output). απλά νευρωνικά δίκτυα αποτελούνται από δυο σειρές στοιχείων (εκείνων που δέχονται το ερέθισμα και το μεταβιβάζουν, και εκείνων στα οποία εκφράζεται, εξωτερικεύεται η πληροφορία). φάνηκε πως η παρεμβολή μιας επί πλέον σειράς στοιχείων (μιας σειράς κρυμμένων στοιχείων, αφού μόνον τα της πρώτης σειράς

230

δέχονται ερεθίσματα και ως εκ τουτου επικοινωνούν με τον “έξω κόσμο”, καθώς και εκείνα της τρίτης σειράς που προς τα έξω εκδηλώνουν την πληροφορία) καθιστά το δίκτυο ικανό να επιλύσει αναγκαία προβλήματα. Ο τρόπος εκμάθησης από το δίκτυο ανάγεται στην επιλογή κατάλληλων συντελεστών, που ονομάζονται βάρη, μεταδόσεως της ηλεκτρικής ενέργειας. Το αποτέλεσμα διαρκώς συγκρίνεται με το προσδοκώμενο και τα βάρη αλλάζουν, έτσι ώστε να αποδίδεται πιστότερα το προσδοκώμενο αποτέλεσμα . Η παρακολούθηση της “εκπαίδευσης” των δικτύων για ορισμένου τύπου προβλήματα (λ.χ. την εκμάθηση του αόριστου στα ομαλά και ανώμαλα αγγλικά ρήματα) παρουσιάζει συχνά τις ιδιαιτερότητες που παρατηρούνται κατά την πορεία εκμαθήσεως του ίδιου στόχου από παιδία. Με αυτές τις παρατηρήσεις οι συνδετιστες αποφαίνονται ότι πολύπλοκοι αλγόριθμοι μπορούν να δομηθούν με εκμάθηση, ότι δηλαδή δεν παρίσταται ανάγκη να είναι καταλεπτώς εκ προοιμίου γενετικά εγγεγραμμένοι Οι συνδετιστες επικαλούνται και άλλες ιδιαιτερότητες που καθιστούν τα νευρωνικά δίκτυα αποτελεσματικά. Χρησιμοποιούν μη γραμμικά συστήματα, χρονικές προϋποθέσεις, και επωφελούνται από το γεγονός ότι είναι ευκολότερο να δομήσεις ένα πολύπλοκο σύστημα σταδιακά, δηλαδή να αρχίσεις όταν το σύστημα είναι μικρού μεγέθους και βαθμηδόν να εξελίσσεται σε Μεγαλύτερο, όπως συμβαίνει με το ανθρώπινο εγκέφαλο, παρά να προσπαθήσει κανείς να διαμορφώσει το ίδιο σύστημα όταν είναι ήδη μεγάλο και πολύπλοκο . Επιχειρηματολογούν ότι μπορεί να δομηθούν “σπονδυλωτές” (modular) ικανότητες (αλγόριθμοι) από ένα αρχικά μη σπονδυλωτό σύστημα. Ο μεγάλος εχθρός των συνδετιστων είναι η παραδοχή εγγενών (κληρονομικών) αναπαραστάσεων ή καταλεπτων εγγραφών, είναι πιο ελαστικοί ως προς την ύπαρξη εγγενών ιδιοτήτων, άλλωστε δεν μπορούν να κάνουν και αλλιώς, αφού από κάπου πρέπει να αρχίσει το δίκτυο (στοιχεία, συνδέσεις, μηχανισμοί συγκρίσεως επιτυγχανομενου και προσδοκώμενου αποτελέσματος), προσπαθούν όμως κατά το δυνατόν να περιορίσουν την εξειδίκευση και Σημασία των εγγραφών αυτών. Εξηγούν το ότι σε Διάφορα άτομα διάφορες εκμαθήσεις καταλήγουν στο ίδιο αποτέλεσμα ως αποτέλεσμα των περιορισμών (constraints), άλλωστε επικαλούνται το γεγονός ότι στην λεπτή δομή (όπως φανερώνεται από σύγχρονες απεικονιστικές τεχνικές) διάφοροι άνθρωποι διαφέρουν στις λεπτομέρειες εντοπισμού λειτουργιών, Ακόμη και τα μονοζυγωτικα δίδυμα μεταξύ τους. Οι εγγενείς περιορισμοί αποτελούν άλλη ομάδα γενετικών εγγραφών την οποίαν επικαλούνται. Οι συνδετιστες κατά κάποιο τρόπο συνδέουν τις γενικές δυνατότητες που η μοριακή γενετική και η αναπτυξιακή βιολογία μας φανερώνουν και τις ακριβείς «εγγενείς» συμπεριφορές που παρατηρούνται, αντικαθιστούν την αλυσίδα αιτιών-αποτελεσμάτων με την εκμάθηση νευρωνικών δικτύων. Τα δίκτυα αυτά εικονογραφούν το εφικτό μιας τέτοιας προτάσεως, αλλά η τελική απόδειξη αναμένεται και θα προσαχθεί μόνον όταν το ίδιο το βιολογικό υλικό μελετηθεί κατ' ανάλογο τρόπο. εδώ ίσως αξίζει τον κόπο να σημειωθεί ότι Υπάρχει

231

δυνατότητα συνδέσεως των συνδετιστων με τους εξελικτικούς ψυχολόγους αν παρατηρηθεί ότι για αυτούς τους τελευταίους Σημασία έχει να υπάρχουν «εξ αρχής» εξειδικευμένοι αλγόριθμοι, δεν έχει μεγάλη Σημασία αν είναι γενετικά γραμμένοι λεπτομερώς ή αν είναι γενετικά δοσμένη η δυνατότητα διαμόρφωσης τους μέσω μηχανισμών, όπως αυτοί τους οποίους επικαλούνται οι συνδετιστες, οι οποίοι όμως πρέπει να δημιουργούνται Αρκετά ενωρίς. γονίδια συμπεριφοράς και νοήσεως είναι πλούσια η βιβλιογραφία στην οποίαν περιγράφονται γενετικά δεδομένα αφορώντας την συμπεριφορά και την νόηση τόσο στον άνθρωπο όσο και στα ζώα . από τα ζώα Μελετήθηκαν ιδιαίτερα η δροσόφυλλα (το πειραματικό υλικό του T.H. Morgan και της σχολής του) καθώς και το ποντίκι. Με μια τεχνική διαχωρισμού ο Seymour Benzer κατάφερε να απομονώσει μεταλλαγές γονίδιων συμπεριφοράς στη δροσόφυλλα (την μιγά του ξυδιού, των φρούτων και άλλων ζυμουμενων φυτικών υλικών, την Drosophila melanogaster). αυτές οι μεταλλαγές καθιστούσαν τις μύγες νωχελικές, υπερκινητικες, επιρρεπείς σε συγκινήσεις (ένα δυσάρεστο ερέθισμα τις κατέστειλε), υφισταμένες παράλυση σε Θερμοκρασία ανώτερη των 25 βαθμών, αμνησίκακες, αποτυγχάνοντας μια γόνιμη συνουσία. Το γονίδιο fruitless, καθιστούσε τα άρρενα ανίκανα για συνουσία, λόγω απουσίας του μυός του Lawrence. Τα γονίδια dunce και rutabaga παρεμποδίζουν τον σωστό μεταβολισμο του κυκλικού αδενοσινομονοφωσφορικου οξέος (camp) και έτσι επηρεάζουν την σεξουαλική συμπεριφορά της μιγάς. γενικά η έλλειψη μιας ένωσης ή η παρεμπόδιση μιας κανονικής μεταβολικής οδού επηρεάζουν χαρακτηριστικά χωρίς να είναι πάντα κατ' ανάγκην υπεύθυνα για την κατασκευή μιας δομής ή για την έγγραφη μιας συμπεριφοράς (βλέπε πιο πάνω την παρομοίωση με τα Φώτα κυκλοφορίας). Τα πιο εντυπωσιακά γονίδια είναι εκείνα που έχουν επίδραση στον κιρκάδιο ρυθμό (τον βιολογικό ρυθμό του μερόνυχτου). Το πρώτο από αυτά που ανακαλύφθηκε, ήταν το per (period). αυτού του γονίδιου υπάρχουν διάφοροι αλληλομορφοι, ο καθένας από τους οποίους συνδέεται με μια ορισμένη διάρκεια του ημερήσιου αυτού ρυθμού (λ.χ. 24 ώρες ή μεγαλύτερες περιόδους). Το ίδιο γονίδιο καθορίζει την χρονική διάρκεια του «τραγουδιού» της άρρενος δροσοφιλας, όταν «φλερτάρει» την θηλυκή. αργότερα ανακαλύφθηκαν και αλλά γονίδια, το Tim, το clock, κ.α. φαίνεται ότι τα προϊόντα του ενός (πρωτεΐνες) παρεμποδίζουν ή παροτρύνουν την έκφραση των προϊόντων των άλλων. έτσι το τελικό αποτέλεσμα, η διάρκεια του ρυθμού, αποτελεί το προϊόν της αλληλεπίδρασης των γονιγιων αυτών, ενώ η μεταβολή ενός εξ αυτών μεταθέτει τη θέση ισορροπίας τους (στις ποσότητες πρωτεϊνών που συντίθενται) και έτσι εμφανίζεται ότι μονοσήμαντα καθορίζει την

232

διάρκεια ενώ ο καθορισμός είναι στην πραγματικότητα το αποτέλεσμα της ισορροπίας μεταξύ πολλών γονίδιων. Στα ποντίκια , πειράματα τεχνητής επιλογής έδωσαν γενετικά ομοιόμορφες σειρές που χαρακτηρίζονται από διάφορες συμπεριφορές. Το ίδιο ισχύει και για διάφορες ομομικτικες σειρές. τούτο δείχνει ότι οι συμπεριφορές είναι γενετικά καθορισμένες, αφού όλα τα άτομα έχουν την ίδια γενετική δομή και την ίδια συμπεριφορά. Οι σειρές διαφέρουν στην εκδήλωση λ.χ, «φόβου», που οι ερευνητές μετρούν με τον αριθμό αφοδεύσεων αυτών των ποντικών όταν διατρέχουν ένα ανοιχτό (χωρίς κάλυμμα) πεδίο. Υπάρχει και ένα γονίδιο αντίστοιχο (ομόλογο) του γονίδιου per της δροσοφιλας. ορισμένα γονίδια έχουν απομονωθεί που σχετίζονται με συμπεριφορές . γονίδια υποδοχέων της ντοπαμινης (ενός νευροδιαβιβαστου), μιας προτείνεις που είναι ο υποδοχέας της, της D4, συνδέεται με απάθεια ή με υπερκινητικοτητα . Στον άνθρωπο έχει αποδοθεί στο αντίστοιχο γονίδιο η τάση εξάρτησης σε ουσίες, όπως τα ναρκωτικά, ή η τάση στον αλκοολισμό. επίσης ο βαθμός προσοχής, η τάση προς κατάθλιψη. ένα άλλο γονίδιο που συμμετέχει στην δομή υποδοχέα ενός νευροδιαβιβαστου, του Ν-μεθυλ-D-ασπαρτικου (το γονίδιο για την πρωτινή NR2B του υποδοχέα NMDA) σε ποντίκια γενετικά κατασκευασμένα έτσι ώστε να την παράγουν σε αυξημένη ποσότητα μόνο στον ιππόκαμπο, φαίνεται να αυξάνει την ευφυΐα ή τουλάχιστον την ικανότητα εξεύρεσης λύσεων σε προβλήματα και την ταχύτητα της μάθησης (Y.Tang, E. Shimizu, G.R.Dube, C.Rampon, G.A.Kerchner. M. Zhuo, G. Liu & J.Z.Tsien 1999). Η a-CAMK II (μια έλλειψη της άλφα μορφής της Ca–καδμοδουλινης-κινασης 2) θεωρήθηκε ότι παρεμπόδιζε την εκμάθηση στοιχείων του χώρου και τον προσανατολισμό. Αυτό το συμπέρασμα προήλθε από πειράματα εκμάθησης της εύρεσης μιας πλωτής εξέδρας (πλατφόρμας) κάτω όμως από την επιφάνεια του νερού σε μια δεξαμενή, πλατφόρμα την οποίαν έπρεπε να βρουν τα ποντίκια κολυμπώντας σε ένα θόλο νερό. όμως ο Balkan με επιχειρήματα υποστήριξε ότι δεν επρόκειτο για προσανατολισμό στο χώρο αλλά για Διάφορα κινητικότητα ς (υπερκινητικοτητα ορισμένου γονότυπου ποντικών). διάφορες κινητικότητας μπορούν να οφείλονται και σε γονίδια τα οποία συνδέονται με τους νευροδιαβιβαστες. ορισμένα άτομα ενός εντόμου, του δάκου της ελιάς , που ήσαν ετεροζυγωτα για ορισμένο γονίδιο (μιαν ακετυλοχολινεστεραση) έδειχναν Μεγαλύτερη κινητικότητα από τα ομοζυγωτα γι’αυτο το γονίδιο. Στα ποντίκια τα γονίδια fos φαίνεται να επηρεάζουν, δια της δράσεως της προτείνεις τους στον ιππόκαμπο, τη μητρική συμπεριφορά . Στον άνθρωπο έχουν περιγράφει γονίδια που είναι υπεύθυνα για την εμφάνιση παθολογικών καταστάσεων στην συμπεριφορά ή τον ψυχικό κόσμο . Μια μορφή απολιποπρωτεινης (η Ε, στο χρωματόσωμα 19) η οποία διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη διακίνηση των λιπών, συνδέεται με την όψιμη εμφάνιση της νόσου Altzheimer. Ο

233

ντοπαμινεργικος υποδοχείς D2 (στο χρωματόσωμα 11) συνδέεται με την τάση προς αλκοολισμό και εξάρτηση από ναρκωτικές ουσίες . Η χορεία του Huntington, μια, εκδηλουμενη συνήθως στην μεταπαραγωγικη ηλικία, σοβαρή ασθένεια με κινητικές ανωμαλίες που καταλήγει στο θάνατο, οφείλεται στην αλλοίωση της τυπικής μορφής ενός γονίδιου με την προσθήκη επαναλήψεων της τριάδας των βάσεων CAG (κυστινηςαδενινης-γουανινης). Η φαινυλκετονουρια (στο χρωματόσωμα 12, την οποίαν ο Garrod στις αρχές του αιώνα είχαν ήδη περιγράψει και της οποίας την κληρονομικότητα είχε κατανοήσει) αν δεν ελεγχθεί προκαλεί ιδιωτεία.. Για την σχιζοφρένεια θεωρήθηκε ύποπτο ένα τμήμα (6p22-24) του χρωματοσώματος 6, ενώ για την ομοφυλοφιλία το χρωματόσωμα Χ όταν προέρχεται από την μητέρα (τμήμα q28). από την διαφορετική συμπεριφορά (κοινωνικότητα) των ατόμων με το σύνδρομο Turner (έχουν ένα χρωματόσωμα Χ [καρυοτυπος ΧΟ] και είναι μη κανονικά θήλεα άτομα) αναλόγως της προελεύσεως του Χ (από μητέρα ή από πατέρα , το ένα Χ είναι ανενεργό στη μια των δυο περιπτώσεων) θεωρήθηκε ότι Υπάρχει γονίδιο στο Χ για την κοινωνικότητα. άλλο γονίδιο είναι το υπεύθυνο για την μυοπάθεια του Duchess (στο χρωματόσωμα Χ), άλλο για το σύνδρομο Lesch-Nyham (έλλειψη της υποξανθινης φωσφοριβοζυλτρανσφερασης, HPRT, στο χρωματόσωμα X και στο τμήμα q26-27) που εκδηλώνεται με δυσκολίες στην εκμάθηση , υβριστική συμπεριφορά και αυτοτραυματισμούς, άλλο είναι το γονίδιο για την νευροφιβροματωση (NFM-1) η οποία χαρακτηρίζεται με διανοητικη επιβράδυνση. έχει αμφισβητηθεί η ύπαρξη των γονίδιων υπεύθυνων για την σχιζοφρένεια , για την ομοφυλοφιλία και για την κοινωνικότητα . ένα τμήμα των νοητικών καθυστερήσεων, και μάλιστα των σοβαρών, φαίνεται να αποδίδεται σε τυχαία ατυχήματα κατά τα αρχικά σταδία της ανάπτυξης ενώ οι ελαφρότερες καθυστερήσεις αποδίδονται μάλλον σε γενετικά αιτία. έχει χυθεί πολλή μελανή για την γενετική της «γενικής Γνωσιακής ικανότητας». Αυτό που συνήθως μετριέται είναι ο «βαθμός ευφυΐας» (I.Q.) ανάλογα με την επιτυχία σε δοκιμασίες τις οποίες πρώτος επινόησε ο Alfred Binet (1857-1911) και άλλοι τις βελτίωσαν. αυτές οι δοκιμασίες βασίζονται κυρίως στις γλωσσικές ικανότητες, στη επίλυση προβλημάτων, όπως είναι η εύρεση συμμετριών κ.ο.κ. έχει υποστηριχθεί και εν μετρώ τεκμηριωθεί ότι υπάρχουν διάφορων ειδών ευφυές, ο Howard Gardner υπεστήριξε ότι υπάρχουν οκτώ ειδών ευφυές: η λεκτική-γλωσσική, η λογικό-μαθηματική, η μουσική, εκείνη της αντιλήψεως του χώρου, η σωματική-κιναισθητική, εκείνη της αντιλήψεως και κατανοήσεως των ψυχικών καταστάσεων του εαυτού μας και των άλλων, η φυσιοδιφική (της αναγνώρισης και ταξινόμησης φυσικών αντικειμένων) και η υπαρξιακή. όπως και να έχει το πράγμα μόνο οι τρεις πρώτες (και κυρίως οι δυο) έχουν μελετηθεί και συνήθως αναφέρονται ως η γενική Γνωσιακής ικανότητα (g). έχει καταβληθεί προσπάθεια να προσδιορισθεί το μέγεθος του τμήματος διακυμάνσεως που είναι γενετικό προσθετικό. πολλές αντιρρήσεις προσεβλήθησαν από

234

τους περιβαλλοντιστες σε αυτήν την προσπάθεια, ορισμένες από τις οποίες πρέπει σοβαρά να ληφθούν υπ’οψιν. Στις εκτιμησεις χρησιμοποιούνται τα μονοζυγωτικα δίδυμα , τα οποία έχουν ακριβώς τον ίδιο γονότυπο, κυτταροπλασμα και μιτοχονδρια, αναπτυχθηκαν Συγχρόνως στην ίδια μητρα (σε μεγάλο βαθμό σε ίδιο εμβρυϊκο περιβάλλον) και αν δεν αποχωρισθηκαν νωρίς, στο ίδιο οικογενειακό περιβάλλον. Τα μη μονοζυγωτικα δίδυμα έχουν τα μισά γονίδια κοινά (την μίση προσθετική και το ένα τέταρτο της μη προσθετικής Γενετικής διακύμανσης), το ίδιο εμβρυϊκο και οικογενειακό περιβάλλον (αν δεν χωρίσθηκαν νωρίς) αλλά διαφέρουν ως προς τούτο το τελευταίο από εκείνο των μονοζυγωτικων διοτι οι γονείς συχνά τείνουν να συμπεριφέρονται με όμοιο τρόπο σε αυτά (δηλαδή να μην ξεχωρίζουν απολύτως τα μονοζυγωτικα ως διακριτά άτομα, διοτι μοιάζουν υπερβολικά μεταξύ τους και είναι δύσκολο να τα ξεχωρίσουν). Τα ομοθαλη αδέλφια έχουν την ίδια γενετική ομοιότητα με εκείνη των διζυγωτικων δίδυμων αλλά υπέστησαν κάπως διαφορετικά εμβρυϊκά περιβάλλοντα (άλλη κύηση στην ίδια μητρα) και οικογενειακά (διαφορά χρόνου κατά τον οποίον εξετραφησαν), εάν πάλι αποχωρισθηκαν νωρίς, διαφέρουν και στο οικογενειακό περιβάλλον. μπορεί να χρησιμοποιηθούν και άλλοι βαθμοί συγγένειας, και να συγκριθούν μεταξύ τους επίσης μη βιολογικά αδέλφια (εξ υιοθεσίας) κ.ο.κ. από την ανάλυση υπερδιακοσιων τέτοιων μελετών κατέστη φανερό ότι το γενετικό προσθετικό τμήμα είναι περιορισμένο, αποτελεί περίπου το ένα τρίτο της συνόλου διακύμανσης, ενώ είναι σημαντικό το τμήμα της περιβαλλοντικης εμβρυϊκής διακύμανσης, ίσο σχεδόν με 20%! Αυτό είχε παραβλεφθεί στις πρώτες αναλύσεις και συγχεόταν με το γενετικό τμήμα το οποίον έτσι υπελογιζετο ίσο με το 60-70% της συνόλου διακύμανσης ή και ανώτερο αυτού. είναι σημαντικό επίσης το εύρημα ότι μια διαταραχή κατά την εγκυμοσύνη (από ασθένειες της μητέρας κ.α.) επηρεάζει την συμμετρία του σώματος των παιδιών και τα καθιστά λιγότερο προσαρμοσμένα (E.B.Furlow, T.Armijo-Prewitt, S.W.Gangestad & R.Thornhill 1997, S.Blinkorn 1997). είναι επίσης αξιοπαρατήρητο ότι με την πάροδο της ηλικίας τα αδέλφια ή οι μονοζυγωτικοι δίδυμοι φαίνονται να μοιάζουν Ακόμη περισσότερο στους συντελεστές ευφυΐας, ενώ θα περίμενε κανείς το αντίθετο αφού το μετέπειτα περιβάλλον τους διαφέρει. Η Αύξηση της ομοιότητας απεδόθη στην ενεργοποίηση γονίδιων, τα οποία παρέμεναν σιωπηλά κατά την εφηβεία η κατά τα πρώτα νεανικά χρόνια. Η επίδραση από τους υιοθετουντες γονείς στα υιοθετημένα παιδία τους φαίνεται να είναι ασήμαντη. από τις διάφορες συνιστώσες της ευφυΐας (λεκτική κατανόηση, λεκτική ευχέρεια, ορθολογικός συλλογισμός, αντίληψη του χώρου) φαίνεται ότι η ταχύτητα αντιλήψεως έχει ένα Μεγαλύτερο συντελεστή κληρονομικότητας. ορισμένα χαρακτηριστικά της προσωπικότητας Μελετήθηκαν επίσης αλλά τα δεδομένα είναι πολύ περιορισμένα. φαίνεται να Υπάρχει κάποια γενετική επίδραση στην εκδήλωση της σχιζοφρένειας, της κατάθλιψης

235

και της μανιοκατάθλιψης, της εξωστρέφειας και της νεύρωσης, της φιλικότητας, της αντικοινωνικής συμπεριφοράς κ.ο.κ. Τα αποτελέσματα αυτά αμφισβητούνται από πολλούς. Πίνακας 1 Εκτιμήσεις συνδιακυμανσεων-διακυμάνσεων του συντελεστού ευφυΐας κατά τους B.Devlin, M.Daniels & K.Roeder (1997). λόγω της μεθόδου εκτίμησης μπορεί να μην αθροίζονται τα ποσοστά στο 100%. Δίδονται και τα περιθώρια μεταξύ των οποίων η πραγματική εκτίμηση μπορεί να ευρίσκεται. προσθετική γενετική 0.34 (0.27-0.40) Μη προσθετική γενετική 0.15 (0.09-0.20) μητρική (σε δίδυμους) 0.20 (0.15-0.24) μητρική (σε αδέλφια) 0.05 (0.01-0.08) περιβαλλοντική κοινή 0.17 (0.13-0.21) πρέπει και πάλιν να τονισθεί ότι η τεχνική της κατάτμησης της διακύμανσης αναφέρεται πάντα σε ένα μελετωμενο πληθυσμό, εκτιμά σε αυτόν τον πληθυσμό τι τμήμα της φαινοτυπικης ανομοιότητας που παρατηρείται είναι αυτού του είδους. Αν ο πληθυσμός είναι μονομορφικος για γονίδια που διαδραματίζουν πολύ σημαντικό ρόλο, αυτά δεν θα ανιχνευθούν, δηλαδή δεν άπαντα αυτή η τεχνική στο ερώτημα αν τα χαρακτηριστικά είναι κληρονομικά παρά μόνο στο βαθμό που παρατηρείται μια γενετική ανομοιομορφία σε αυτά. Ο εντοπισμός ενός περίεργου γονίδιου (αλληλομορφου που δρα ως κυρίαρχος) και το οποίον φαινόταν να καθορίζει ορισμένες γραμματικές ικανότητες έδωσε λαβή σε αντιπαραθέσεις . Η Myrna Gopnik το 1990 περιέγραψε μια οικογένεια, μέλη της οποίας είχαν αδυναμία, μια μερική γραμματική τυφλότητα, αδυνατούσαν δηλαδή από παραδείγματα να γενικεύουν, να σχηματίζουν τον πληθυντικό άγνωστων λέξεων στα αγγλικά ή να σχηματίζουν τους αόριστους ομαλών αγγλικών ρημάτων. Μάθαιναν αυτούς τους τύπους ως ανεξάρτητα λήμματα του λεξικού τους. αργότερα άλλοι ερευνητές παρατήρησαν ότι τα άτομα αυτά παρουσίαζαν και άλλες ανωμαλίες που αφορούσαν την κατανόηση και την λεκτική έκφραση, ώστε να μην Πρόκειται για ένα γονίδιο «γραμματικής», όπως αρχικά είχαν υποτεθεί. τελευταία το γονίδιο έχει ανιχνευθεί, είναι γνωστό το ένζυμο που παράγει και ότι το γονίδιο Αυτό φαίνεται να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη δόμηση κέντρων του εγκέφαλου στα ποντίκια. Οι ομοιότητες σε «ψυχικά» χαρακτηριστικά του ανθρώπου με τα ζώα έχουν τα τελευταία χρόνια μελετηθεί και απέδωσαν ενδιαφέροντα αποτελέσματα . ήδη από μερικές δεκαετίες ο D.R.Griffin σε βιβλία του είχε πειστικά υποστηρίξει ότι πολλά ζώα δείχνουν ευφυΐα, συμπεριφορές που ταυτίζονται με τις ευφυείς συμπεριφορές του ανθρώπου. Επιλύουν

236

προβλήματα κατά τρόπο που δείχνει ότι συνέλαβαν την λύση εκ των πρότερων, πριν την εφαρμόσουν, και όχι με μια μέθοδο δόκιμηςαπόρριψης λανθασμένων εκβάσεων (όπως ο E.Thorndike θα υπέθετε) αλλά ότι όντως μετά από σκέψη, ενσυνείδητα, επινοούν αυτήν την λύση. Πεινασμένα κοράκια στα οποία παρουσιάζεται τροφη κρεμασμένη σε σχοινί η ελατήριο από ένα οριζόντιο λεπτό δοκάρι και την οποίαν δυσκολεύονται να ραμφίσουν (χρειάζεται το κρέας να βρίσκεται σε στέρεο υπόστρωμα και να συγκρατείται με τα νύχια τους για να το ραμφίσουν) μπόγου να λύσουν το πρόβλημα πως θα φανέ το κρέας, όχι όμως όλα τους, ούτε όσα το λύνουν το κάνουν κατά τον ίδιο τρόπο. ορισμένα κινώντας το σχοινί το περιστρέφουν γύρω από το δοκάρι, το τυλίγουν στο δοκάρι ως ότου το κρέας σταθεί πάνω του και τότε το συγκρατούν με τα νύχια τους και το ραμφίζουν. αλλά πάλι με το πόδι τους το μαζεύουν λίγο λίγο το σχοινί συγκρατώντας το με το άλλο τους πόδι ωσότου το κρέας φθάσει στο πόδι τους και το καθηλώσουν για να το ραμφίσουν. Πίθηκοι τοποθετούν Διάφορα αντικείμενα το ένα πάνω στο άλλο και σκαρφαλώνουν πάνω τους για να μπορέσουν να φθάσουν ένα αντικείμενο που βρίσκεται ψηλά, ή για να υπερπηδήσουν ένα ψηλό χώρισμα. ορισμένα ζώα πραγματοποιούν χρήσιμες επινοήσεις που υιοθετούνται από την ομάδα και μεταβιβάζονται από γενιά σε γενιά. ένας σπίνος πρώτος ανακάλυψε ότι ραμφίζοντας και τρυπώντας έτσι το αλουμινένιο κάλυμμα των γυάλινων μπουκαλιών του γάλακτος που απέθετε ο γαλατάς μπορούσε να πιει και μάλιστα την παχιά κρεμά η οποία μαζευόταν στην επιφάνεια του. Μια πιθηκινα βρήκε ότι μπορούσε να καθαρίσει από το χώμα τις πατάτες με τις οποίες ετρεφετο πλένοντας θες στο ποτάμι. ζώα Χρησιμοποιούν εργαλεία, χιμπατζήδες Χρησιμοποιούν κλαδάκια με τα οποία ενοχλούν τους τερμίτες στις φωλιές τους, τους αναγκάζουν να ανέβουν στο κλαδάκι, που τότε το γλύφουν , και έτσι τους τρώνε. άλλοι χιμπατζήδες Χρησιμοποιούν πέτρες για να σπαζουν σκληρούς καρπούς. τέλος Ορισμένοι ανθρωποειδείς Πίθηκοι (χιμπατζήδες, οραγγουταγκοι και, μετά από εκμάθηση, γορίλες) αναγνωρίζουν τον εαυτό τους στον καθρέφτη (πράγμα που δεν μπορούν να κάνουν οι σκύλοι και οι γάτες). κατά πόσον τούτο αποτελεί απόδειξη ότι έχουν μια θεωρία του νου (Theory of Mind, ToM) στασιάζετε . Ο Gordon Gallup, Jr. άπαντα θετικά (δηλαδή ότι οι χιμπατζήδες αναγνωρίζουν τους άλλους χιμπατζήδες ως υποκείμενα που έχουν σαν και εκείνους δικές τους επιθυμίες, σκοπούς κλπ, ένα αντίστοιχο είδος με την folk psychology των ανθρώπων), ενώ ο Daniel J.Povinelli άπαντα αρνητικά στηριζόμενος σε πειραματικά δεδομένα. Το γεγονός ότι χιμπατζήδες (αλλά και άλλοι ανθρωποειδείς) έχουν την ικανότητα να εξαπατούν τους όμοιους τους (λ.χ. αποκρύπτοντας ένα απόθεμα τροφής που βρήκαν) συνηγορεί με την άποψη ότι μπορεί να έχουν μια θεωρία του νου. Υπάρχει και διχοστασία για την γλωσσική ικανότητα των bonbons (υπάρχουν δυο είδη χιμπατζήδων, ο μεγάλος, ο Pan troglodytes, και ο μικρός, ο bonbon, ο Pan paniscus). Έγιναν επανειλημμένες προσπάθειες

237

εκμαθήσεως συμβολών, που αντιστοιχούν σε λέξεις και φαίνεται ότι οι χιμπατζήδες “έμαθαν” το νόημα λίγων εκατοντάδων λέξεων, αν και αμφισβητείται το γεγονός, ότι δηλαδή αντιλαμβάνονται το νόημα τους, διοτι οι απαντήσεις τους θα μπορούσε να αποτελέσουν εκμάθηση μάλλον απαντήσεων με τη μέθοδο της ανταμοιβής σε ορισμένο ερέθισμα και όχι εκμάθηση του νοήματος. Τα τελευταία όμως δεδομένα της E. Sue Savage-Rumbaugh στηρίζουν την υπόθεση της εκμάθησης του νοήματος. έχει επίσης επισημανθεί ότι διάφοροι πληθυσμοί χιμπατζήδων (Μελετήθηκαν πάνω από 30) έχουν ο καθένας τους άλλη «κουλτούρα», άλλο «πολιτισμό», δηλαδή Χρησιμοποιούν αλλά τεχνήματα και έχουν άλλες συνήθειες συμπεριφοράς, που μεταβιβάζονται με εκμάθηση στους νεώτερους. Σε τούτο φαίνεται να Υπάρχει μια μακρινή ομοιότητα με τους ανθρώπους . Οι ομοιότητες των ανθρώπων με τους ανθρωποειδείς πίθηκους, κυρίως με τους χιμπατζήδες, και οι αυξημένες ανομοιότητες με πιο απομακρυσμένους πίθηκους (τόσο στις γλωσσικές ικανότητες, όσο και σε άλλες συμπεριφορές) συνηγορεί με την ιδέα ότι υπάρχουν γενετικές ομοιότητες υπεύθυνες για αυτές τις φαινοτυπικες ομοιότητες, άρα και ότι οι αντίστοιχες ικανότητες του ανθρώπου έχουν, τουλάχιστον μια απώτερη, κληρονομική βάση. Μια τελική παρατήρηση για το εγγενές. Το «εγγενές» ή το «έμφυτο» είναι όροι ανεπιτυχείς και ξεπερασμένοι. κληρονομικά χαρακτηριστικά δεν είναι Προφανώς μόνο όσα εμφανίζονται στη γέννηση η ενωρίς στον βίο. γνωρίζομε ότι η χορεία του Huntington ή η εμφάνιση φαλάκρας είναι κληρονομικά χαρακτηριστικά αλλά παρουσιάζονται συχνά σε μεταπαραγωγικη ηλικία.. Γυρνώντας στο σχήμα που εικονίζει τις αιτιολογικές άλσους που συνδέουν την ανώμαλη κερατίνη (και ως εκ τουτου το Ανώμαλο φτέρωμα) στις Όρνιθες θα μπορούσαμε να διερωτηθούμε κατά πόσον η Ταχυκαρδία σε αυτά τα άτομα είναι κληρονομική. Με τον συνήθη ορισμό Προφανώς είναι: άτομα με αυτήν την ανωμαλία φτερών αναπτύσσουν υπό τις συνηθεις συνθήκες Ταχυκαρδία ενώ κανονικά άτομα όχι, και τούτο «κληρονομείται». Ο αντίλογος Βέβαια είναι ότι αν αλλαγουν οι περιβαλλοντικές συνθήκες (εκτροφή σε υψηλότερη Θερμοκρασία , ένδυση των απογυμνωμένων ορνίθων) η Ταχυκαρδία μπορεί να εξαφανισθεί. σύμφωνα με μια αντιμετώπιση η οποία θα ήθελε την "ανεξαρτησία" των κληρονομικών χαρακτηριστικών από περιβαλλοντικές συνθήκες μόνο τα πρωτογενή προϊόντα των γονίδιων θα μπορούσαν να θεωρηθούν κληρονομικά χαρακτηριστικά. Μια πιο επισταμένη όμως θεώρηση θα απέκλειε και αυτά . όντως στο οπερονιο των Francois Jacob και Jacques Monod το πρωτογενές προϊόν ορισμένων γονίδιων Υπόκειται σε περιβαλλοντικό έλεγχο (η παρουσία κάποιου είδους σακχάρου

238

δεσμεύει την παρεμπόδιση παραγωγής ένζυμου που εποικοδομεί Αυτό το σάκχαρο). Αν θέλομε να Είμαστε στο έπακρο συνεπείς θα έπρεπε να θεωρήσομε κληρονομικό μόνο το DNA, την ακολουθία των βάσεων του (και πάλιν ίσως όχι!). τότε το πρόβλημα τι είναι φύση (κληρονομικό) και τι περί-βάλλον χάνει το νόημα του. Μήπως τούτο αποδεικνύει ότι το δοκίμιο Αυτό στερείται νοήματος και λόγου υπάρξεως; Δεν το νομιζω. Η διαδρομή επλουτηνε την αντίληψη μας για το, λανθασμένα ίσως, τιθέμενο πρόβλημα . «Η Ιθάκη μας έδωσε το ωραίο ταξίδι» όπως θα τόνιζε ο ποιητής.

239

Κεφάλαιο 5 Φιλοσοφία του Νου Δρακούλης Νικολινάκος

240

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ Φιλοσοφία του Νου ...............................................................241 Τα γενικά προβλήματα της φιλοσοφίας του νου .........................242 Θεωρίες για τη Φύση των Νοητικών Φαινομένων .......................243 Ο Δυϊσμός ............................................................................243 Ο Συμπεριφορισμός ...............................................................244 1. Ο Οντολογικός Συμπεριφορισμός 245 2. Ο Φιλοσοφικός Συμπεριφορισμός 246 Η Θεωρία Ταυτότητας Τύπων (ΘΤΤ) .........................................248 Ο Αναγωγιστικός Υλισμός (ΑΥ) ................................................251 Ο Εξαλειπτικός Υλισμός ..........................................................255 Ο λειτουργισμός....................................................................259 Τα βασικά χαρακτηριστικά του λειτουργισμού............................259 α) Δυο επίπεδα περιγραφής 260 β) Η πολλαπλή πραγμάτωση και η σχετική ανεξαρτησία της ψυχολογίας 261 Επίλογος ..............................................................................267 Βιβλιογραφία ........................................................................268

Φιλοσοφία του Νου

241

Ένας από τους πιο βασικούς στόχους της απόκτησης γνώσης είναι η κατανόηση του εαυτού μας. Ο στόχος αυτός παρουσιάζεται από την αρχή της φιλοσοφικής σκέψης και εκφράζεται άμεσα με το Σωκρατικό “γνώθι σ’ αυτόν.” Η σύγχρονη φιλοσοφία του νου μπορεί να θεωρηθεί ως απόγονος της Σωκρατικής παράδοσης εφ’ όσον προσπαθεί να διατυπώσει ικανοποιητικές απαντήσεις στα προβλήματα τα οποία απαρτίζουν την επιδίωξη του στόχου της αυτογνωσίας λαμβάνοντας ως αντικείμενο μελέτης το νου και τα διάφορα νοητικά φαινόμενα που τον απαρτίζουν. Το πλαίσιο της φιλοσοφίας του νου μέσα στο οποίο εκφράζονται τα διάφορα φιλοσοφικά ερωτήματα και προβληματισμοί ως προς τη φύση του νου έχει διαμορφωθεί από δυο κυρίως παράγοντες: την φιλοσοφική σκέψη από την εποχή του Descartes και τη σύγχρονη επιστήμη. Η φιλοσοφική σκέψη δεν είναι αποκομμένη από τα ευρήματα των επιστημών. Έχει συνδεθεί με τους διάφορους επιστημονικούς κλάδους που απαρτίζουν τη γνωσιακή επιστήμη, όπως τη νευροεπιστήμη, τη ψυχολογία, την εξελικτική βιολογία, την τεχνητή νοημοσύνη, κλπ., οι οποίοι έχουν προσφέρει πολλά για την ανάπτυξη καινούργιων απόψεων για την φύση των νοητικών φαινομένων. Μέσα σ’ αυτό το πλαίσιο εχει αναπτυχθεί η φιλοσοφία του νου και μέσα σε αυτό το πλαίσιο θα διατυπώσουμε τους προβληματισμούς για το νου και τις νοητικές λειτουργίες. Τα γενικά προβλήματα της φιλοσοφίας του νου Το κεντρικό πρόβλημα είναι οντολογικό και εκφράζεται με το ακόλουθο ερώτημα: ποια είναι η φύση των νοητικών φαινομένων, ποια είναι η δομή του νου; Ο όρος “νοητικά φαινόμενα” αναφέρεται σε αντικείμενα όπως η σκέψη, το συναίσθημα, η διάθεση, η επιθυμία, ο πόνος, οι νοητικές εικόνες, οι ποιότητες των εμπειριών που προέρχονται από τα αισθητηριακά συστήματα, κλπ., δηλαδή, σε όλες αυτές τις καταστάσεις οι οποίες απαρτίζουν την καθημερινή μας ψυχολογική ζωή. Γενικότερα, το ερώτημά μας αφορά τις νοητικές καταστάσεις, νοητικά γεγονότα, και νοητικές διαδικασίες που απαρτίζουν το νου. Το οντολογικό πρόβλημα είναι συνυφασμένο με ένα άλλο καίριο ερώτημα το οποίο αφορά τη σχέση μεταξύ νοητικών και φυσικών φαινομένων, μια σχέση η οποία έχει χαρακτηρισθεί ως προβληματική από τον Descartes και μετά. Αυτό το πρόβλημα είναι πιο γνωστό ως το πρόβλημα νους-σώμα και συνιστά το κέντρο γύρω από το οποίο έχει εξελιχθεί η φιλοσοφία του νου. Υπάρχουν διάφορες θεωρίες που προσπαθούν να δώσουν απάντηση σε αυτά τα προβλήματα και ταυτοχρόνως να επιτρέψουν την κατανόηση του νου ως ένα μέρος του φυσικού μας κόσμου. Θα παρουσιάσω μερικές

242

από τις ποιο βασικές θεωρίες, τον τρόπο που κατανοούν αυτά τα προβλήματα καθώς και τον τρόπο με τον οποίο προσπαθούν να τα επιλύσουν. Θεωρίες για τη Φύση των Νοητικών Φαινομένων Η θεωρία η οποία είναι ευρέως διαδεδομένη είναι ο δυϊσμός σύμφωνα με τον οποίο υπάρχουν δύο τύποι ουσιών οι οποίοι διέπουν όλο το σύμπαν, νοητικές και φυσικές. Ο δυϊσμός αντιπαρατίθεται στο μονισμό κατά τον οποίο όλα τα φαινόμενα είναι φτιαγμένα από μια ουσία. Η θεωρία του μονισμού που θα εξετάσουμε είναι ο φυσικαλισμός. Κατ’ αυτήν την άποψη υπάρχει μόνο ένα είδος ουσίας από την οποία συγκροτείται όλος ο κόσμος, η ύλη. Δηλαδή, όλα τα φαινόμενα είναι φυσικά φαινόμενα. Υπάρχουν διάφορες εκδοχές του φυσικαλισμού και θα εξετάσουμε την αντιμετώπιση των νοητικών φαινομένων από αυτές. Ο Δυϊσμός Κατά το δυϊσμό, η ουσιώδης φύση του νου είναι κάτι το μη-φυσικό και γι’ αυτό το λόγο δεν δύναται να υπαχθεί στη επιστημονική έρευνα. Ο δυϊσμός στη σύγχρονη φιλοσοφία είναι άμεσα συνδεδεμένος με τη σκέψη του Descartes ο οποίος προώθησε μια συγκεκριμένη μορφή δυϊσμού, το δυϊσμό ουσιών ή τον Καρτεσιανό δυϊσμό. Κατά την άποψη αυτή, όλος ο κόσμος αποτελείται από δυο είδη ουσιών. Το ένα είδος είναι η ύλη, της οποίας το πιο ουσιώδες χαρακτηριστικό είναι ότι εκτείνεται στο χώρο, δηλαδή, έχει μήκος, πλάτος, ύψος και καταλαμβάνει κάποια θέση στο χώρο. Το άλλο είδος είναι ο νους, ο οποίος είναι μια εντελώς διαφορετική ουσία εφ’ όσον δεν εκτείνεται στο χώρο και επομένως δεν έχει κάποια θέση στο χώρο, και του οποίου η ουσιώδης δραστηριότητα είναι η σκέψη. Η σύνδεση των δύο ουσιών γίνεται μέσω ενός αδένα στον εγκέφαλο, της επίφυσης. Επομένως, ο κάθε άνθρωπος αποτελείται από δυο ξεχωριστές ουσίες, από ένα μηφυσικό νου και από ένα υλικό σώμα. Κάθε μια από αυτές τις ουσίες μπορεί να υπάρξει ανεξάρτητα από την άλλη και από άλλα αντικείμενα. Ο νους είναι ανεξάρτητος από το σώμα και είναι προσωρινά συνδεδεμένος μαζί του. Κατά τον Descartes, το γεγονός ότι οι δύο αυτές ουσίες είναι τόσο διαφορετικές δεν τις εμποδίζει να διατηρούν αιτιακές σχέσεις μεταξύ τους. Όταν κάποιο αντικείμενο ερεθίζει τα αισθητηριακά όργανα δημιουργείται κάποια νοητική κατάσταση που αφορά το αντικείμενο, και αντίθετα, κάποια νοητική κατάσταση όπως μια επιθυμία, μπορεί να θέσει το σώμα μας σε κίνηση για να επιτευχθεί κάποιος στόχος. Όλες οι νοητικές μας καταστάσεις είναι καταστάσεις αυτής της μη-φυσικής ουσίας και ο πραγματικός μας εαυτός είναι αυτή η σκεπτόμενη ουσία.

243

Η θεωρία αυτή όμως οδηγήθηκε σε αδιέξοδο γιατί η σχέση που πρότεινε μεταξύ το νου και το σώμα παρέμεινε προβληματική. Το βρίσκουμε δύσκολο να κατανοήσουμε πως έχει αιτιακές επιρροές πάνω σε, και επηρεάζεται από, φυσικά σώματα, μια ουσία εκτός χώρου, χωρίς μάζα και μορφή. Αν δυο οντότητες έχουν αιτιακές σχέσεις τότε θα θέλουμε να μάθουμε το πως επιτυγχάνεται η σχέση αυτή, δηλαδή, ποιος είναι ο αιτιακός μηχανισμός που την υποστηρίζει. Χωρίς τη γνώση ή την πιθανότητα εύρεσης τέτοιου μηχανισμού η απλή υπόθεση της ύπαρξης κάποιας αιτιακής σχέσης δεν είναι εξηγητικά επαρκής. Σε αντίθεση, παρατηρούμε ότι η σύγχρονη νευροεπιστήμη παρέχει πολλές πληροφορίες για τον εγκέφαλο και για τον τρόπο με τον οποίο οι διάφορες νευρωνικές καταστάσεις επηρεάζουν, και να επηρεάζονται από, τις νοητικές μας καταστάσεις χωρίς να υποθέτει την ύπαρξη κάποιας άυλης ουσίας. Δηλαδή, η επιστήμη έχει εξηγητικές επιτυχίες χωρίς να προτείνει μη-υλικές αιτίες. Ο δυϊσμός όμως δεν μας επιτρέπει να κατανοήσουμε τα γεγονότα που μελετά η νευροεπιστήμη και η υπόθεση ότι υπάρχουν αιτιακές σχέσεις μεταξύ των δυο τύπων φαινομένων δεν προσφέρει κάποια εξηγητική βοήθεια. Με άλλα λόγια, ο δυϊσμός δεν καταφέρνει να μας εξηγήσει πως τα νοητικά φαινόμενα σχετίζονται με το σώμα και ως εκ τούτου δεν μας επιτρέπει να κατανοήσουμε τον νου ως μέρος της φύσης. Ο νους, μέσα στα πλαίσια του δυϊσμού, παραμένει ένα μυστήριο. Οι εξηγητικές αποτυχίες του δυϊσμού οδήγησαν στην δημιουργία υλιστικών θεωριών οι οποίες αντέδρασαν στις βασικές θέσεις του δυϊσμού.

Ο Συμπεριφορισμός Ο συμπεριφορισμός είναι μια από τις απόψεις που αντιδρούν στο δυϊσμό εκφράζοντας μια υλιστική μεταχείριση των νοητικών καταστάσεων. Κατά το συμπεριφορισμό, οι νοητικές μας εκφράσεις δεν αναφέρονται σε κάποια εσωτερικά και ιδιωτικά συμβάντα ή καταστάσεις αλλά σε δημοσίως προσιτά και διυποκειμενικώς επαληθεύσιμα γεγονότα. Πιο συγκεκριμένα, οι νοητικές έννοιες θα πρέπει να εξηγηθούν με αναφορές σε γεγονότα που αφορούν δημοσίως παρατηρήσιμη συμπεριφορά. Η μεθοδολογική πλευρά του συμπεριφορισμού ήταν το γενικό κίνητρο για όλες τις μορφές του συμπεριφορισμού. Μεθοδολογικά ο συμπεριφορισμός εκφράζει τον τρόπο σύμφωνα με τον οποίο θα πρέπει η ψυχολογία να διευθύνει το επιστημονικό της έργο έτσι ώστε να διατηρήσει την επιστημονικότητά της. Κατά την άποψη αυτή, τα μόνα δεδομένα τα οποία είναι αποδεκτά σε μια επιστημονική ψυχολογία είναι

244

τα συμπεριφορικά δεδομένα. Ο κάθε επιστημονικός όρος θα πρέπει να καθορίζεται εργασιακά, έτσι ώστε να κατορθώσουμε να έχουμε μια αντικειμενική εξέταση των διαφόρων επιστημονικών θεωριών και επομένως να μπορούμε να διαλέγουμε τις καλύτερες θεωρίες. Αν αναφερόμαστε σε ιδιωτικές νοητικές καταστάσεις, οι οποίες δεν είναι δυνατόν να παρατηρηθούν από όλους, τότε χάνεται η αντικειμενικότητα και, ταυτοχρόνως, η επιστημονικότητα της έρευνας. Αναφορές σε εσωτερικές νοητικές καταστάσεις δεν είναι αποδεκτές και η οποιαδήποτε γλωσσική συμπεριφορά θα πρέπει να μεταφρασθεί σε συμπεριφορικούς όρους. Μια συνέπεια της θέσης αυτής είναι ότι οι εσωτερικές νοητικές καταστάσεις δεν είναι αντικείμενα μελέτης από τη ψυχολογία. Όλοι οι οργανισμοί είναι μαύρα κουτιά των οποίων η εσωτερική δομή δεν δύναται να ερευνηθεί. Οι μόνες γενικεύσεις που δυνάμεθα να κάνουμε αφορούν τις συσχετίσεις μεταξύ ερεθισμάτων και αντιδράσεων. Ο συμπεριφορισμός παρουσιάζεται στις δυο ακόλουθες μορφές: τον οντολογικό συμπεριφορισμό και το φιλοσοφικό συμπεριφορισμό. 1. Ο Οντολογικός Συμπεριφορισμός Υπό αυτή τη μορφή ο συμπεριφορισμός είναι μία άποψη για τα ψυχολογικά φαινόμενα. Σύμφωνα με αυτήν τη θέση οι νοητικές καταστάσεις δεν είναι τίποτα άλλο παρά παρατηρήσιμη συμπεριφορά, π.χ., ο πόνος δεν είναι τίποτα άλλο παρά αναστεναγμοί, βογκητά, ουρλιαχτά, συσπάσεις προσώπου, κλπ. Επομένως, η συμπεριφορά είναι αναγκαία και επαρκής για τον πόνο: πόνος = αναστεναγμοί+ βογκητά+ συσπάσεις προσώπου, κλπ. Με αυτό τον τρόπο ο συμπεριφορισμός παρέχει τον ορισμό του πόνου και ο ορισμός αυτός έχει την ακόλουθη μορφή: Π=Σ1+Σ2+Σ3.... Η κάθε μια από τις ιδιότητες που αναγράφονται στη δεξιά πλευρά του ορισμού είναι αναγκαίες για τον πόνο και όλες μαζί είναι επαρκείς. Τα διάφορα προβλήματα όμως που προέκυψαν με αυτή την θεωρία οδήγησαν στην απόρριψη της. Το πρώτο πρόβλημα είναι ότι η συμπεριφορά δεν είναι αναγκαία για τον πόνο εφ’ όσον μπορούμε να πονάμε χωρίς να έχουμε τα ανάλογα συμπεριφοριστικά χαρακτηριστικά, π.χ., μπορούμε να φανταστούμε την ύπαρξη μιας κοινωνίας υπέρσπαρτιατών που δεν επιτρέπουν στον εαυτό τους οποιαδήποτε τυπική συμπεριφορά όταν πονούν αλλά παρά ταύτα έχουν όλες τις ψυχολογικές καταστάσεις που έχουμε εμείς. Το δεύτερο πρόβλημα είναι ότι η συμπεριφορά δεν είναι επαρκής για τον πόνο διότι κάποιος μπορεί να προσποιηθεί ότι πονάει χωρίς να έχει και τις ανάλογες νοητικές καταστάσεις, π.χ. ένας ηθοποιός. Επίσης, η προσπάθεια αποβολής του νοητικού λεξιλογίου δεν ήταν επιτυχής εφ’ όσον πολύ συχνά το λεξιλόγιο του συμπεριφορισμού δεν ήταν τίποτα άλλο παρά μεταμφίεση μιας γλώσσας με νοητικούς όρους.

245

3. Ο Φιλοσοφικός Συμπεριφορισμός Κατά το φιλοσοφικό συμπεριφορισμό τα φιλοσοφικά προβλήματα είναι αποτελέσματα γλωσσικών ή εννοιολογικών συγχύσεων και η κύρια μορφή θεραπείας που προτείνεται είναι η προσεκτική ανάλυση της γλώσσας στην οποία εκφράζεται κάποιο πρόβλημα. Τέτοια ανάλυση θα πρέπει να συνοδεύεται με το κριτήριο της σημασίας σύμφωνα με το οποίο η σημασία μιας πρότασης συνδέεται με τις καταστάσεις, που θα πρέπει να παρατηρηθούν, για να δείξουμε ότι η πρόταση είναι αληθής. Παραδείγματος χάρη, η πρόταση “υπάρχει μόνο ένα πράγμα” δεν συμφωνεί με το κριτήριο της σημασίας, επειδή δεν γνωρίζουμε ποιες παρατηρήσεις θα πρέπει να κάνουμε, ώστε να αποφασίσουμε, αν η πρόταση είναι αληθής ή ψευδής. Προτάσεις αυτού του είδους δεν έχουν σημασία. Αυτή η προσέγγιση ισχύει και στην αντιμετώπιση του νου. Κατά το φιλοσοφικό συμπεριφορισμό, θα πρέπει να αναλύσουμε το λεξιλόγιο που χρησιμοποιούμε όταν μιλάμε για νοητικές καταστάσεις. Ο φιλοσοφικός συμπεριφορισμός είναι μια θέση για την σημασία ψυχολογικών εκφράσεων. Κατ’ αυτήν τη θέση, η σημασία του κάθε ψυχολογικού όρου μπορεί να ορισθεί από συμπεριφορικούς ή φυσικούς όρους. Δηλαδή, στην πραγματικότητα, όταν μιλάμε για επιθυμίες, πεποιθήσεις, κλπ., δεν κάνουμε τίποτα άλλο παρά να μιλάμε για υπάρχοντες και δυνητικούς σχηματισμούς συμπεριφοράς, οι οποίοι μπορούν να εκφραστούν με ένα λεξιλόγιο το οποίο αποτελείται από όρους συμπεριφορικούς και φυσικούς. Οποιαδήποτε πρόταση αναφέρεται σε νοητικές καταστάσεις μπορεί να μεταφρασθεί, χωρίς να χαθεί τίποτα από το περιεχόμενο της μεταφραζόμενης πρότασης, σε μια σύνθετη πρόταση η οποία αναφέρεται σε παρατηρήσιμη συμπεριφορά και σε φυσικά φαινόμενα. Αυτή η σύνθετη πρόταση είναι συνώνυμη ή ισότιμη με τη μεταφρασθείσα πρόταση. Δηλαδή, κάθε ψυχολογική έκφραση μπορεί να ορισθεί σε συμπεριφορικούς και φυσικούς όρους και εκφράσεις. Οι ψυχολογικοί όροι καθημερινής χρήσης πρέπει να έχουν τέτοιου τύπου εργασιακούς ορισμούς εάν είναι να διατηρήσουν την σημασία τους. Εάν δεν μπορούμε να κάνουμε τέτοια μετάφραση τότε η πρόταση μας δεν έχει σημασία. Για αυτούς τους λόγους, κατά τον φιλοσοφικό συμπεριφορισμό, οι νοητικές καταστάσεις είναι συμπεριφορικές προδιαθέσεις ή τάσεις. Το να πονάει κάποιος είναι ισότιμο με το να έχει την προδιάθεση να αντιδράσει με συγκεκριμένο τρόπο, αν κάποιες συγκεκριμένες συνθήκες είναι παρούσες, δηλαδή, να ουρλιάξει, να βογκήξει, να αναστενάξει, να απαντήσει ‘ναι’ στη ερώτηση αν πονάει, να αποτραβηχτεί από την φωτιά, κλπ. Επομένως, “η Μαρία έχει πονόδοντο”= “η Μαρία έχει την προδιάθεση να κάνει μορφασμούς, να κλάψει, να μην τρωει, να κρατάει

246

με το χέρι της το σαγόνι της, όταν την ρωτήσουμε ‘τι συμβαίνει;’ αυτή να απαντήσει ‘έχω πονόδοντο’, κλπ.” Οι προδιαθεσιακές ιδιότητες είναι οικείες επειδή παρουσιάζονται στα αντικείμενα της καθημερινής ζωής. Μερικά παραδείγματα τέτοιων ιδιοτήτων είναι: το να είναι κάτι ελαστικό, το να είναι κάτι διαλυτό, το να είναι κάτι εύθραυστο, κλπ. Για παράδειγμα, η πρόταση “το ποτήρι είναι εύθραυστο” είναι ισότιμη εξ΄ ορισμού με την πρόταση “αν το αφήναμε από το χέρι μας, αν το πετάγαμε στο τοίχο, αν το χτυπάγαμε με σφυρί, κλπ., θα έσπαζε.” Η δεύτερη πρόταση παρουσιάζει τις διάφορες καταστάσεις οι οποίες θα εκδήλωναν αν ο όρος “εύθραυστο” είναι εφαρμόσιμος στη συγκεκριμένη περίπτωση. Διάφορα όμως προβλήματα προέκυψαν και με αυτή την εκδοχή του συμπεριφορισμού που οδήγησαν στην έκλειψή του. Ένα πρόβλημα είναι ότι ο φιλοσοφικός συμπεριφορισμός ταυτίζει νοητικές καταστάσεις με παρατηρήσιμη ή δυνητικά παρατηρήσιμη συμπεριφορά. Αλλά η σχέση μεταξύ συμπεριφοράς και νοητικών καταστάσεων είναι ενδεχομενική εφ’ όσον μπορούμε να έχουμε το ένα μέλος της σχέσης χωρίς το άλλο. Ένα ρομπότ του 3.001 μπορεί να έχει την σωστή συμπεριφορά αλλά να είναι τηλεκατευθυνόμενο. Ένα άτομο σε κώμα να έχει πλήρη διαύγεια και σχεδόν όλο το ρεπερτόριο νοητικών καταστάσεων. Επίσης, δεν φαίνεται ότι για κάθε νοητική φράση συνεπάγεται κάποια συγκεκριμένη συμπεριφορά. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τις προτασιακές στάσεις, π.χ., επιθυμίες και πεποιθήσεις, όπου η σύνδεση μεταξύ νοητικών καταστάσεων και συμπεριφοράς είναι πολύπλοκη. Μπορεί κάποιος να βρίσκεται σε κάποια νοητική κατάσταση χωρίς να επιδείξει την ανάλογη συμπεριφορά επειδή υπάρχουν άλλες νοητικές καταστάσεις οι οποίες ματαιώνουν τη πραγμάτωση της συμπεριφοράς. Για παράδειγμα, η Λόλα μπορεί να θέλει να πιει ένα ποτήρι ουίσκι αλλά να αρνηθεί να το δεχτεί, όταν της το προσφέρουν, επειδή πιστεύει ότι έχει πιει αρκετά, ότι έχει να οδηγήσει και έχει πιει πάνω από το επιτρεπτό όριο, θυμήθηκε ότι έχει πάρει φάρμακα, κλπ. Αλλά το ίδιο πρόβλημα φαίνεται να ισχύει και για αισθητηριακές καταστάσεις όπως ο πόνος. Ο πόνος στους ανθρώπους μπορεί να αποτελείται από ένα ρεπερτόριο συμπεριφορών, το οποίο αποτελείται από βογκητά, κουλούριασμα στο πάτωμα, ουρλιαχτά, δάκρυα, κλπ. Αλλά υπάρχουν ζώα που δεν έχουν την δυνατότητα να επιδείξουν μερικούς τύπους συμπεριφοράς επειδή δεν έχουν τα κατάλληλα όργανα, π.χ., τα φίδια Δε μπορούν να βογκήξουν επειδή δεν έχουν φωνητικές χορδές. Αλλά από αυτό δε συνεπάγεται ότι δεν πονούν. Φαίνεται ότι για κάθε τύπο συμπεριφοράς που συνήθως συνδέεται με τον πόνο μπορεί κάλλιστα να υπάρχει κάποιος οργανισμός ο οποίος να μην μπορεί να παρουσιάσει τη συγκεκριμένη συμπεριφορά αλλά παρά ταύτα να έχει την εμπειρία του πόνου. Επομένως, δεν υπάρχει κάποιο συγκεκριμένος

247

τύπος συμπεριφοράς που συνεπάγεται από κάποια νοητική κατάσταση είτε αυτή είναι αίσθηση είτε αυτή είναι προτασιακή στάση. Επίσης, ο συμπεριφορισμός προσπαθεί να δώσει αναγκαίες και επαρκείς συνθήκες των νοητικών καταστάσεων με συμπεριφορικούς όρους αλλά δε φαίνεται ότι έχουμε τη δυνατότητα να αποβάλουμε το ψυχολογικό λεξιλόγιο από τέτοιου είδους περιγραφές. Αυτό είναι εμφανές στο ακόλουθο παράδειγμα: “η Λόλα θέλει να πιει ουίσκι” = “αν κάποιος έδινε ουίσκι στη Λόλα τότε αυτή θα το έπινε, κλπ.” Εδώ προϋποτίθενται ορισμένες συνθήκες όπως ότι η Λόλα πρέπει να αναγνωρίσει το ουίσκι ως ουίσκι, να πιστεύει ότι το ουίσκι την κάνει να αισθάνεται ευχάριστα, ότι το ουίσκι δεν της κάνει κακό, ότι το ουίσκι είναι προτιμότερο από το ούζο, κλπ. Οι περιγραφές αυτών των συνθηκών όμως χρησιμοποιούν ψυχολογικό λεξιλόγιο που αναφέρεται σε άλλες επιθυμίες, πεποιθήσεις, προτιμήσεις, κλπ. Επίσης, η λεκτική συμπεριφορά του υποκειμένου, π.χ., ‘θέλω ουίσκι’, στη ερώτηση ‘τι θέλεις να πιεις;’ προϋποθέτει νοητικές καταστάσεις, εφ’ όσον το υποκείμενο πρέπει να καταλάβει την ερώτηση, πρέπει να καταλαβαίνει Ελληνικά, πρέπει να επιθυμεί να εκφράσει με τη συγκεκριμένη πρόταση την επιθυμία της να πιει ουίσκι, πρέπει να επιθυμεί να πει την αλήθεια για την κατάσταση του, κλπ. Δηλαδή, δεν καταφέρνουμε με αυτές τις περιγραφές να αποβάλουμε αναφορές σε επιθυμίες, πεποιθήσεις, κλπ., δηλαδή σε νοητικές καταστάσεις. Η Θεωρία Ταυτότητας Τύπων (ΘΤΤ) Στη δεκαετία του ’50 παρουσιάζεται μια καινούργια θεωρία, η θεωρία ταυτότητας τύπων, η οποία επηρεασμένη από τις ανακαλύψεις στις νευροεπιστήμες επιχειρεί μια καινούργια αντιμετώπιση της σχέσης νουςσώμα. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, οι νοητικές καταστάσεις δεν είναι τίποτα άλλο παρά εγκεφαλικές καταστάσεις με τις οποίες συσχετίζονται. Οι νοητικές και οι εγκεφαλικές καταστάσεις δεν συσχετίζονται απλώς μεταξύ τους αλλά ταυτίζονται και, επομένως, ο νους ταυτίζεται με τον εγκέφαλο, ο νους είναι ο εγκέφαλος. Αυτή η θέση είναι αποτέλεσμα των διαφόρων παρατηρήσεων σύμφωνα με τις οποίες η νοητική μας ζωή φαίνεται να είναι άμεσα εξαρτώμενη και οριζόμενη από τη δομή και τη λειτουργία του εγκεφάλου έτσι ώστε αν εξαφανίζαμε την εγκεφαλική δομή γνωρίζουμε ότι θα εξαφανιζόταν κάθε ύπαρξη νοητικής ζωής. Δηλαδή, η εγκεφαλική κατάσταση Ε είναι αναγκαία και επαρκής για την παρουσία της νοητικής κατάστασης Ν και επομένως ο κάθε τύπος νοητικών καταστάσεων είναι ταυτόσημος με κάποιο τύπο φυσικών καταστάσεων στον εγκέφαλο, δηλαδή, το κάθε νοητικό φαινόμενο είναι φυσικό φαινόμενο, π.χ., ο πόνος= η πυροδότηση των ινών τύπου-C. Η σχέση ταυτότητας μεταξύ νοητικών και εγκεφαλικών καταστάσεων είναι παρόμοια με τις θεωρητικές ταυτότητες που υπάρχουν στις επιστήμες όπως η σχέση ταυτότητας που ισχύει για το νερό και το χημικό τύπο

248

Σχόλιο [d2]: Η2Ο ή για τη θερμότητα και τη μέση μοριακή κινητική ενέργεια ή για τον κεραυνό και την ηλεκτρική εκκένωση.

Κατά αναλογία, οι όροι του καθημερινού μας εννοιολογικού πλαισίου μπορεί να αναχθούν στη ορολογία μιας ανεπτυγμένης νευροεπιστήμης, έτσι ώστε οι αρχές αυτού του καθημερινού εννοιολογικού πλαισίου να αντικατοπτριστούν από τις αρχές της νευροεπιστήμης. Όταν κατορθώσουμε να εντάξουμε το νοητικό μας λεξιλόγιο στη νευροεπιστήμη αυτή του μέλλοντος τότε μπορούμε να θεωρήσουμε ότι οι νοητικές καταστάσεις είναι ταυτόσημες με εγκεφαλικές καταστάσεις. Πιο συγκεκριμένα οι ταυτότητες αυτές έχουν τον εξής χαρακτήρα. Ένας συγκεκριμένος τύπος νοητικών καταστάσεων, π.χ., ο πόνος, ο φόβος κλπ., δεν είναι τίποτα άλλο παρά ένα συγκεκριμένο και μοναδικό πρότυπο πυροδότησης νευρώνων: Πόνος= Νευρωνική κατάσταση  Φόβος= Νευρωνική κατάσταση . ή Ψ1=Ν1, Ψ2=Ν2, ......... Επομένως, η νευροεπιστήμη, κατά την ΘΤΤ, θα ανακαλύψει ένα προς ένα αντιστοιχίες μεταξύ νευρωνικών και νοητικών καταστάσεων. Όταν επιτευχθούν αυτές οι διαθεωρητικές ταυτότητες όλο το εννοιολογικό πλαίσιο του κοινού νου που αφορά τα νοητική φαινόμενα, δηλαδή η ψυχολογία του κοινού νου, θα έχει αναχθεί στη νευροεπιστήμη. Με την ταύτιση των νοητικών και των ψυχολογικών φαινομένων επιλύεται ένα βασικό πρόβλημα που έχουμε κληρονομήσει από τον Descartes, το πρόβλημα της νοητικής αιτιότητας, δηλαδή, το πως τα νοητικά φαινόμενα εξασκούν τις αιτιακές τους δυνάμεις. Με την ταύτιση των δυο τύπων φαινομένων η αιτιότητα είναι απλά η αιτιότητα ανάμεσα σε υλικά, φυσικά, φαινόμενα και δεν είναι άλλο πια ένα μυστήριο. Με αυτό τον τρόπο επιλύονται τα βασικότερα προβλήματα που δημιουργήθηκαν με την δυϊστική οντολογία. Το βασικότερο επιχείρημα που παρουσιάστηκε ενάντια της ΘΤΤ είναι το επιχείρημα της πολλαπλής πραγμάτωσης των νοητικών φαινομένων. Τα νοητικά φαινόμενα φαίνεται να μπορούν να πραγματώνονται σε διαφορετικές οντότητες (ή στη ίδια οντότητα αλλά σε διαφορετικά χρονικά σημεία) από διαφορετικούς τύπους φυσικών καταστάσεων. Αλλά αυτό έρχεται σε αντίθεση με τη ΘΤΤ η οποία υποστηρίζει ότι το κάθε νοητικός τύπος έχει ένα μοναδικό φυσικό τύπο (H. Putnam 1980). Επομένως, ένας συγκεκριμένος τύπος νευρωνικής κατάστασης δεν φαίνεται να είναι αναγκαίος για την ύπαρξη μιας συγκεκριμένης νοητικής κατάστασης.

249

Επίσης, φαίνεται ότι η ΘΤΤ είναι σοβινιστική διότι όταν υποστηρίζει ότι ένας τύπος ψυχολογικής κατάστασης, π.χ., ο πόνος, ταυτίζεται με ένα συγκεκριμένο τύπο νευρωνικής κατάστασης Ν (Π=Ν), τότε συνεπάγεται ότι ο οποιοσδήποτε άλλος οργανισμός βρίσκεται στην ίδια ψυχολογική κατάσταση θα πρέπει να είναι στον ίδιο τύπο νευρωνικής κατάσταση και τανάπαλιν. Αλλά είναι μάλλον επιστημονικά αδύνατο ότι όλοι οι οργανισμοί που έχουν την εμπειρία του πόνου να πραγματώνουν τον ίδιο τύπο νευρωνικής κατάστασης. Οι υποστηρικτές της ΘΤΤ έχουν απαντήσει ότι η θεωρία δεν είναι υποχρεωμένη να επιμένει σε αυτό τον τύπο ταυτοτήτων (Kim 1996). Είναι δυνατόν να ανακαλύψουμε ταυτότητες για κάθε είδος οργανισμών έτσι ώστε η ψυχολογική κατάσταση του πόνου σε ένα είδος να ταυτίζεται με ένα συγκεκριμένο τύπο νευρωνικής κατάστασης, π.χ., πόνος στα δελφίνια= Ν1 πόνος στους χιμπατζήδες= Ν2 κλπ. Επομένως, ο πόνος ταυτίζεται με τη διάζευξη των διαφόρων τύπων φυσικών καταστάσεων που παρατηρείται στις διάφορες οντότητες, π.χ., Πόνος= πόνος στα δελφίνια ή πόνος στους χιμπατζήδες ή .... Ψ1= Ν1 v Ν2 v Ν3.... Μια νοητική ιδιότητα Ν μπορεί να πραγματώνεται επί των φυσικών ιδιοτήτων Φ1, Φ2, Φ3, ..., και να ισχύουν οι ακόλουθες σχέσεις μεταξύ τους: Φ1Ν, Φ2Ν, Φ3Ν, ...., όπου η κάθε φυσική ιδιότητα είναι επαρκής για την πραγμάτωση της Ν αλλά δεν είναι αναγκαία εφ’ όσον η Ν μπορεί να πραγματωθεί από κάποια άλλη φυσική ιδιότητα. Η ένωση όμως όλων αυτών των ιδιοτήτων Φ μπορεί να ανακαλυφθεί να είναι ένα πεπερασμένο σύνολο ιδιοτήτων και επομένως η Φ να γίνει αποδεκτή ως νόμιμη ιδιότητα η οποία συγκροτείται από την διάζευξη ιδιοτήτων, δηλαδή, Φ= Φ1v Φ2 v Φ3.... Τότε η Φ μπορεί να θεωρηθεί ως ταυτόσημη με την ιδιότητα Ν ( Φ= Ν). Η απάντηση αυτή όμως φαίνεται να είναι προβληματική. Αν και η θεωρία κάνει τις ανωτέρω διακρίσεις, ακόμα ισχυρίζεται ότι υπάρχει κάτι το κοινό μεταξύ των ψυχολογικών καταστάσεων που παρουσιάζονται στα διάφορα είδη, δηλαδή, ο πόνος στα δελφίνια έχει κάτι το κοινό με τον πόνο στους χιμπατζήδες. Επομένως, οφείλει να προσδιορίσει ποια είναι αυτά τα κοινά χαρακτηριστικά μεταξύ των ψυχολογικών καταστάσεων ενός συγκεκριμένου τύπου και ποια είναι η νευρωνική κατάσταση με την οποία ταυτίζονται. Με αυτό τον τρόπο το αρχικό πρόβλημα επανέρχεται. Επίσης η διαζευκτική ιδιότητα με την οποία ταυτίζεται η νοητική ιδιότητα είναι προβληματική. Δεν είναι καθόλου σίγουρο αν η διαζευκτική ιδιότητα με ένα τεράστιο αριθμό διαζευγμάτων μπορεί να θεωρηθεί ως γνήσια ιδιότητα έτσι ώστε να εισαχθεί στην οντολογία μας.

250

Επίσης, η προσπάθεια δημιουργίας ορισμού όπου γίνεται αναφορά σε μια διαζευκτική ιδιότητα η οποία έχει ένα άπειρο αριθμό διαζευγμάτων, είναι προβληματική επειδή η βασική προϋπόθεση για να έχουμε ένα ορισμό δεν τηρούνται. Όταν δίνουμε ένα ορισμό δίνουμε μια εξίσωση όπου στην αριστερή πλευρά βάζουμε την λέξη ή έκφραση που θα ορίσουμε και στη δεξιά πλευρά περιγράφουμε όλες τις ιδιότητες που πρέπει να έχουν τα αντικείμενα στα οποία αναφέρεται ο όρος ή η έκφραση που προσπαθούμε να ορίσουμε. Δηλαδή, για να εξηγήσουμε την έννοια μιας φράσης ή ενός όρου πρέπει να δείξουμε τι κοινό υπάρχει μεταξύ των αντικειμένων στα οποία ισχύει ο όρος ή φράση. Όταν εκθέτουμε αυτές τις ουσιώδεις ιδιότητες οι οποίες συγκροτούν το αντικείμενο τότε έχουμε τις αναγκαίες και επαρκείς συνθήκες που το κάνουν αυτό που είναι. Θέλουμε επίσης ο ορισμός μας να μην είναι κυκλικός, να είναι θετικός και να μην έχει αοριστίες. Δηλαδή, το γεγονός ότι ο ορισμός μας πρέπει να περιγράφει τα ουσιώδη χαρακτηριστικά του είδους λεει ότι θα πρέπει να επιτρέψει να αναγνωρίσουμε τα αντικείμενα στα οποία αναφέρεται ο όρος μας. Αλλά όταν ο ορισμός μας δεν είναι ένα πεπερασμένο σύνολο, όπως στη δική μας περίπτωση, τότε γίνεται αόριστος διότι δεν περιγράφει όλες τις αναγκαίες και επαρκείς συνθήκες οι οποίες μας υποδεικνύουν εάν κάποιο αντικείμενο ή ιδιότητα ανήκει σε αυτή την κατηγορία. Επίσης, δεν έχουμε λόγο να πιστεύουμε στην ύπαρξη τέτοιων πεπερασμένων διαζεύξεων εάν λάβουμε υπόψη την πλαστικότητα του εγκεφάλου. Όσο απομακρυνόμαστε από τους αισθητηριακούς υποδοχείς τόσο μειώνονται οι πιθανότητες να ανακαλύψουμε μια κοινή φυσική δομή η οποία υποστηρίζει μια συγκεκριμένη νοητική κατάσταση στα μέλη ενός είδους ή ακόμα και στο ίδιο άτομο σε διαφορετικά χρονικά σημεία. Αυτά είναι μερικά από τα προβλήματα που αντιμετωπίζει η ΘΤΤ με το πρόβλημα της πολλαπλής πραγμάτωσης των νοητικών φαινομένων. Αλλά αυτές οι δυσκολίες δεν έχουν αποθαρρύνει τους υποστηρικτές της. Ο λόγος είναι ότι η θεωρία αυτή αναπτύσσεται μέσα στο γενικότερο πλαίσιο του αναγωγιστικού υλισμού το οποίο παρέχει μια γενικότερη μεθοδολογική αντιμετώπιση των φυσικών φαινομένων που υπόσχεται την επιτυχή των εξήγηση και κατανόηση. Μια σύντομη αναφορά στις βασικές πτυχές του αναγωγιστικού υλισμού θα μας επιτρέψει να κατανοήσουμε καλύτερα την έλξη που εξασκεί η ΘΤΤ. Ο Αναγωγιστικός Υλισμός (ΑΥ) Οι ταυτότητες που προτείνει η ΘΤΤ είναι αποτέλεσμα επιτυχημένης διαθεωρητικής αναγωγής. Η διαθεωρητική αναγωγή επιτυγχάνεται όταν μια καινούργια θεωρία κατορθώνει να αρθρώσει αρχές οι οποίες έχουν την ίδια δομή με τις αρχές της παλιάς θεωρίας και μπορεί να εφαρμοστεί

251

στα ίδια φαινόμενα στα οποία εφαρμοζόταν η παλιά θεωρία. Δηλαδή, εκεί που η παλιά θεωρία χρησιμοποιούσε την έννοια της ‘θερμότητας’ η καινούργια θεωρία χρησιμοποιεί την έννοια της ‘μέσης μοριακής κινητικής ενέργειας’. Το κύριο προτέρημα της καινούργιας θεωρίας είναι ότι έχει καλύτερες εξηγητικές και προβλεπτικές ικανότητες από αυτές της παλιάς θεωρίας σε σχέση με ένα συγκεκριμένο πεδίο φαινομένων. Επειδή η καινούργια θεωρία ενσωματώνει την παλιά θεωρία και ταυτοχρόνως είναι πιο αποτελεσματική από αυτή, οι νέοι όροι έχουν την ικανότητα να αναφέρονται στις ίδιες ιδιότητες ή αντικείμενα που αναφέρονται οι όροι της παλιάς θεωρίας. Με αυτό τον τρόπο η επιστήμη, ανακαλύπτοντας αυτές τις ταυτότητες μας πληροφορεί για την πραγματική φύση των πραγμάτων. Η κύρια θέση του αναγωγιστικού υλισμού είναι ότι η φύση αποτελείται από επίπεδα οργάνωσης, ότι το κάθε επίπεδο κατέχεται από αντικείμενα τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από αντικείμενα τα οποία κατέχουν κατώτερα επίπεδα, π.χ. τα όργανα αποτελούνται από κύτταρα, τα κύτταρα αποτελούνται από μόρια, τα μόρια αποτελούνται από άτομα, κ.ο.κ. Το επόμενο βήμα αυτής της θέσης είναι ότι οι προτάσεις των θεωριών που περιγράφουν και εξηγούν τις δραστηριότητες των αντικειμένων στο κάθε επίπεδο πρέπει ν’ αναχθούν σε προτάσεις των θεωριών των κατωτέρων επιπέδων. Η θεωρητική αναγωγή προκύπτει στην περίπτωση που ένα αντικείμενο στο οποίο αναφέρεται κάποιος όρος στο λεξιλόγιο της θεωρίας ενός ανωτέρου επιπέδου συμβαίνει να είναι το ίδιο μ’ ένα αντικείμενο στο οποίο αναφερόμαστε με κάποιο όρο του λεξιλογίου της θεωρίας του κατώτερου επιπέδου. Δηλαδή, το αποτέλεσμα είναι ότι τα δυο αντικείμενα, τα οποία πιστεύαμε ότι υπήρχαν πριν την αναγωγή, παρουσιάζονται να είναι στην πραγματικότητα ένα μετά την αναγωγή. Η αναγωγή επίσης μας δεσμεύει ν’ αποδεχθούμε μόνο αυτά τα αντικείμενα στα οποία αναφέρεται η καινούργια θεωρία, δηλαδή, η θεωρία του κατώτερου επιπέδου. Τα αντικείμενα με τα οποία ασχολείται η θεωρητική αναγωγή είναι συνήθως τύποι ιδιοτήτων και νόμοι. Η αναγωγή τύπων πραγματοποιείται επειδή οι τύποι είναι ταυτόσημοι, π.χ., οι ψυχολογικοί τύποι είναι ταυτόσημοι με νευροφυσιολογικούς τύπους, που σημαίνει ότι οι νοητικές καταστάσεις ή οι ιδιότητες είναι το ίδιο πράγμα με νευρωνικές καταστάσεις ή ιδιότητες. Κατά τη ΘΤΤ είναι δυνατόν αυτές οι ταυτότητες να μην είναι γνωστές μέχρι στιγμής αλλά μελλοντική έρευνα θα τις ανακαλύψει. Αυτή η έρευνα θα παρουσιάσει μια ταξινόμηση των τύπων των εγκεφαλικών καταστάσεων ή ιδιοτήτων, οι οποίοι θα έχουν αντιστοιχία ένα προς ένα με τους τύπους των νοητικών καταστάσεων ή ιδιοτήτων όπως αυτοί θα έχουν ταξινομηθεί από την ψυχολογική θεωρία του μέλλοντος (Churchland 1984). Όταν πραγματοποιηθούν αυτές οι ταυτίσεις τότε όλο το εξηγητικό έργο, το οποίο είχε αναλάβει η παλιά αναχθείσα θεωρία αναλαμβάνεται από τη

252

καινούργια αναγωγική θεωρία, επειδή οι όροι της παλιάς και της καινούργιας θεωρίας αναφέρονται στις ίδιες ιδιότητες, π.χ. η θερμοκρασία είναι μέση μοριακή κινητική ενέργεια. Επιπλέον, η καινούργια θεωρία υποτίθεται ότι θα έχει ένα μεγαλύτερο φάσμα εξηγητικών ικανοτήτων, γιατί οι εξηγήσεις τις θεωρίας του ανώτερου επιπέδου ανάγονται σ’ αυτές της θεωρίας του κατώτερου επιπέδου. Αυτό θα επιτευχθεί επειδή θα υπάρξει επίσης μια αναγωγή νόμων. Δηλαδή, οι νόμοι της θεωρίας του κατώτερου επιπέδου που κυβερνούν τους τύπους που προτείνονται απ’ αυτήν, είναι νόμοι που επίσης κυβερνούν τους τύπους της θεωρίας του ανώτερου επιπέδου. Ταυτοχρόνως, οι νόμοι της αναχθείσας θεωρίας δύναται να παραχθούν από τους νόμους της βασικής θεωρίας. Συνεπώς, η σχέση μεταξύ θεωριών είναι ασύμμετρη, επειδή η νέα θεωρία είναι πιο βασική λόγω της μεγαλύτερης γενικότητας των νόμων της και επειδή μας φέρνει πιο κοντά στους μηχανισμούς οι οποίοι εξηγούν τα φαινόμενα ανώτερων επιπέδων. Στη τελική της μορφή η αναγωγή διεκπεραιώνεται μέσω νόμων γεφύρωσης, οι οποίοι έχουν τη μορφή διπλών υποθετικών προτάσεων που είναι ταυτοχρόνως προτάσεις ταυτότητας. Δηλαδή, η ένωση των όρων των δυο θεωριών σχηματίζει προτάσεις ταυτότητας μεταξύ των κατηγορημάτων των δυο θεωριών, γιατί δηλώνουν ότι οι ιδιότητες στις οποίες αναφέρονται οι όροι της θεωρίας του κατώτερου επιπέδου, είναι αναγκαία και επαρκής για την κατάσταση πραγμάτων, στην οποία αναφέρονται οι όροι της θεωρίας του ανώτερου επιπέδου. Μ’ αυτό τον τρόπο η εξηγητική απόδοση των νόμων της θεωρίας του ανώτερου επιπέδου αναλαμβάνεται από τους νόμους της θεωρίας του κατώτερου επιπέδου ενώ τα είδη της ανώτερης θεωρίας συνδέονται με τα είδη της βασικής θεωρίας ένα προς ένα. Όταν η αναγωγή έχει τελειώσει τότε θα μπορέσουμε να θεωρήσουμε ότι οι ιδιότητες της αναχθείσας θεωρίας είναι ταυτόσημες με τις ιδιότητες της βασικής θεωρίας. Επίσης η αναγωγή πρέπει να εφαρμοσθεί σ’ όλες τις θεωρίες του κάθε επιπέδου καταλήγοντας στα είδη και στους νόμους της φυσικής. Μ’ άλλα λόγια, η ψυχολογία θα πρέπει να αναχθεί στη νευροβιολογία, η οποία θα πρέπει να αναχθεί στη χημεία και η οποία θα πρέπει με τη σειρά της να αναχθεί στη φυσική. Το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας είναι ότι οι νόμοι και η οντολογία της φυσικής αποτελούν το πιο βασικό πλαίσιο μέσα στο οποίο όλα τ’ άλλα ερευνητικά προγράμματα έχουν μεταφραστεί και το οποίο καθιστά οντολογίες και εξηγήσεις, μ’ οποιαδήποτε άλλη ορολογία, περιττές. Δηλαδή, η επιτυχημένη αναγωγή μας παρέχει οντολογική απλότητα εφ’ όσον οι νόμοι γεφύρωσης καταλήγουν στη παροχή ταυτοτήτων μεταξύ των ιδιοτήτων των διαφόρων επιπέδων το οποίο σημαίνει ότι ιδιότητες σε ένα ανώτερο επίπεδο δεν είναι τίποτα παραπάνω από ιδιότητες στο κατώτερο επίπεδο, π.χ., ‘’δεν είμαστε τίποτα άλλο παρά μια δεσμίδα νευρώνων.’’ Δηλαδή, επειδή η αναγωγή θα παρουσιάσει νόμους

253

γεφύρωσης με την μορφή ΝΕ, οι νόμοι αυτοί θα υποστηρίζουν την ταυτότητα των νοητικών και εγκεφαλικών ιδιοτήτων Ν και Ε, π.χ., για κάθε τύπο νοητικής ιδιότητας Ν υπάρχει κάποιος τύπος εγκεφαλικής ιδιότητας Ε η οποία είναι αναγκαία και επαρκής για την Ν. Οι απόψεις αυτές του αναγωγιστικού υλισμού έχουν δεχτεί πολλές επικρίσεις και θα αναφερθώ σε μερικές από αυτές που αφορούν κυρίως τα νοητικά φαινόμενα και τις σχέσεις μεταξύ των επιστημών που τα μελετούν. Οι υποστηρικτές του αναγωγισμού δηλώνουν ότι ένας βασικός λόγος που έχουμε να πιστεύουμε στη βιωσιμότητα της αναγωγιστικής αντιμετώπισης είναι οι επιτυχίες που έχουν διαδραματισθεί στο παρελθόν στους διάφορους επιστημονικούς κλάδους. Αλλά φαίνεται ότι δεν υπάρχουν πολλές επιτυχίες του αναγωγισμού στην πράξη, π.χ., η αναγωγή της Νευτωνικής θεωρίας στη θεωρία της σχετικότητας του Einstein είναι μερική και υπάρχουν διαφωνίες σε πολλά σημεία. Τα περισσότερα παραδείγματα που δίνονται αφορούν μεμονωμένες περιπτώσεις μερικών ειδών όπως αυτά προτείνονται από κάποιες θεωρίες και όχι κάποια ολική διαθεωρητική αναγωγή. Οι επιτυχίες του αναγωγισμού είναι περισσότερο κατ’ αρχήν, δηλαδή είναι κάτι που θα επιτευχθεί στο μέλλον. Ο λόγος είναι ότι στο μέλλον θα έχουμε την τελική θεωρία η οποία θα περιγράφει τα θεμελιώδη σωματίδια και τις θεμελιώδεις αρχές που διέπουν την συμπεριφορά των αντικειμένων αυτών. Το πρόβλημα με αυτό το επιχείρημα είναι ότι η σύγχρονη επιστήμη χαρακτηρίζεται από μια συνεχώς αυξανόμενη παραγωγή επιστημονικών κλάδων οι οποίοι απαρτίζονται από πολλές θεωρίες. Δεν φαίνεται να υπάρχει κάποια τάση προς την αναγωγή των θεωριών αυτών σε μια και μοναδική θεωρία που θα μπορούσε να γίνει η αντιπροσωπευτική θεωρία ενός κλάδου και η οποία με την σειρά της θα μπορούσε στο μέλλον να αναχθεί σε κάποια θεωρία που αφορά ένα κατώτερο επίπεδο οντοτήτων. Επίσης πρόβλημα δημιουργείται με την άποψη ότι η αναγωγική θεωρία θα παρέχει ένα καλύτερο εξηγητικό πλαίσιο εφ’ όσον θα ενσωματώσει τους όρους και τις έννοιες της αναχθείσας θεωρίας. Η αναγωγή υποτίθεται ότι θα δείξει ότι η αναχθείσα θεωρία είχε λανθασμένες και ανεπαρκείς εξηγήσεις των φαινομένων που προσπαθούσε να εξηγήσει. Το πρόβλημα όμως είναι δύσκολο να δούμε πως θα κατορθωθεί να επιτευχθεί αυτός ο στόχος αν λάβουμε υπ’ όψη ότι τα κατηγορήματα της αναγωγικής θεωρίας θα είναι πολύπλοκα λόγω της πολυπλοκότητας της φυσικής βάσης των νοητικών φαινομένων στην οποία πραγματώνονται. Η κάθε νοητική ιδιότητα θα συσχετίζεται με κάποια διαζευκτική φυσική ιδιότητα η οποία με την σειρά της θα απαρτίζεται από ένα άπειρο αριθμό διαζευγμάτων και τα οποία με την σειρά τους θα απαρτίζονται από άπειρες συζεύξεις. Ας υποθέσουμε ότι δεν υπάρχει πρόβλημα με τέτοιες

254

ιδιότητες, δηλαδή, δεχτούμε ότι είναι πραγματικές οντότητες. Φαίνεται όμως ότι θα υπάρξει πρόβλημα με την χρήση των εξηγήσεων που αναφέρονται σε αυτές τις ιδιότητες διότι η πολυπλοκότητά τους θα τις κάνει δύσχρηστες. Τέτοιες δύσχρηστες γενικεύσεις δεν αποτελούν εργαλεία για ένα εξηγητικό πλαίσιο το οποίο υποτίθεται χρησιμοποιείται από την επιστήμη για να επεμβαίνει στα φαινόμενα που εξετάζει, για να κάνει προβλέψεις, κλπ. Επομένως, οι βασικές λειτουργίες που συνήθως αναλαμβάνει μια θεωρία δεν θα είναι εύκολο να διεκπεραιωθούν από την αναγωγική θεωρία. Αυτά είναι μερικά από τα προβλήματα που αντιμετωπίζει ο ΘΤΤ και το αναγωγιστικό πρόγραμμα που την κατευθύνει. Αλλά παραμένει μια βιώσιμη θεωρία παρά τις ατέλειές της και οι υποστηρικτές της προσπαθούν να την αναδιοργανώσουν έτσι ώστε να παραμείνει ένα χρήσιμο καθοδηγητικό εργαλείο για την διερεύνηση και εξήγηση των νοητικών φαινομένων ιδιαίτερα μέσα στα πλαίσια που παρέχει η συνεχώς αναπτυσσόμενη νευροεπιστήμη. Μερικοί από τους πιο ένθερμους υποστηρικτές του αναγωγιστικού προγράμματος θεωρούν ότι αν το αναγωγιστικό πρόγραμμα δεν επιτύχει τότε ή μόνη εναλλακτική λύση που απομένει είναι η εξάλειψη του νοητικού στοιχείου. Ο Εξαλειπτικός Υλισμός Ο εξαλειπτικός υλισμός έχει κυρίως υπερασπισθεί από τον Paul Churchland (1981) (1984) και είναι μια θέση η οποία στρέφεται ενάντια της Ψυχολογίας του Κοινού Νου (ΨΚΝ) (Folk Psychology) και της οντολογίας της. Η ΨΚΝ είναι το πλαίσιο της κοινής λογικής το οποίο χρησιμοποιείται για την εξήγηση της ανθρώπινης συμπεριφοράς. Σύμφωνα με αυτό το πλαίσιο οι άνθρωποι είναι ορθολογικά δρώντα υποκείμενα, των οποίων η συμπεριφορά προκαλείται από τις διάφορες προτασιακές στάσεις, όπως πεποιθήσεις, επιθυμίες, προθέσεις, κλπ. Όταν θέλουμε να εξηγήσουμε μια συγκεκριμένη συμπεριφορά συνήθως επικαλούμαστε αυτές τις στάσεις και γενικές αρχές, όπως π. χ., την αρχή ότι εάν κάποιος επιθυμεί π και αν καμία άλλη επιθυμία δεν υπερισχύσει, και πιστεύει ότι η πράξη Γ θα προκαλέσει π, και ότι η πράξη του εξαρτάται από αυτόν και ότι είναι η καλύτερη του εκλογή, τότε θα εκτελέσει αυτήν την πράξη. Δηλαδή, εξηγούμε τις πράξεις του δρώντος υποκειμένου επικαλούμενοι τις πεποιθήσεις και επιθυμίες του όπως αυτές σχετίζονται με το περιβάλλον. Τα κύρια επιχειρήματα του Churchland κατά της ΨΚΝ, τα οποία συμμερίζονται τα ίδια συμπεράσματα, μπορούν να περιγραφούν ως εξής:

255

1. Η ΨΚΝ χαρακτηρίζεται από μία εξηγητική, προβλεπτική και επεμβατική αποτυχία και έχει παραμείνει στάσιμη για τουλάχιστον εικοσιπέντε αιώνες. 2. Η ΨΚΝ δεν είναι αναγώγιμη στις κατηγορίες των πιο θεμελιωδών φυσικών επιστημών. 3. Η ιστορία διδάσκει ότι οι προηγούμενες θεωρίες του κοινού νου έχουν αποδειχθεί ότι είναι λανθασμένες. Το πρώτο συμπέρασμα που απορρέει από τα ανωτέρω είναι ότι η ΨΚΝ δεν θα δικαιωθεί από την επιστήμη. Ένα επιπλέον συμπέρασμα είναι ότι η ΨΚΝ "είναι μια λανθασμένη και ριζικά παραπλανητική αντίληψη σχετικά με τις αιτίες της ανθρώπινης συμπεριφοράς και της φύσης της γνωσιακής δραστηριότητας....μια διαστρέβλωση των εσωτερικών καταστάσεων και δραστηριοτήτων." Επομένως η ΨΚΝ είναι υποψήφια για εξάλειψη από μια "ώριμη νευροεπιστήμη" (Churchland 1984, σ. 43). Αυτό σημαίνει ότι οι έννοιες της επιθυμίας, της πεποίθησης, της πρόθεσης, κλπ., αποδεικνύονται κενές όπως οι έννοιες του φλογιστού και της μάγισσας, και ότι στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν τα αντικείμενα στα οποία αναφέρονται αυτές οι έννοιες. Οι απόψεις του εξαλειπτικού υλισμού είναι ακραίες και δεν έχουν τύχη μεγάλης αποδοχής. Τα προβλήματα με τα επιχειρήματα είναι πολλά και διάφορα και εδώ θα αναφερθούμε σε μερικά από αυτά. Σχετικά με το πρώτο επιχείρημα, το ότι η ΨΚΝ χαρακτηρίζεται από μια εξηγητική, προβλεπτική, και επεμβατική αποτυχία διότι νοητικά φαινόμενα τα οποία μας είναι πολύ οικεία, π.χ., ο ύπνος, παραμένουν μυστήρια μέσα στο πλαίσιο της ΨΚΝ, δεν ευσταθεί. Ο λόγος είναι ότι η ΨΚΝ φαίνεται να δύναται να εξηγήσει ένα ευρύ φάσμα των νοητικών φαινομένων και συμπεριφοράς του ανθρώπου, εφ’ όσον σημειώνει μεγάλη επιτυχία στην κατανόηση της καθημερινής μας ζωής. Επομένως, δεν χρειάζεται να την θεωρήσουμε αρμόδια για την παροχή εξηγήσεων όλων των νοητικών φαινομένων. Ταυτοχρόνως όμως υπάρχουν νόμιμες επιστημονικές προεκτάσεις της ΨΚΝ οι οποίες παρέχουν κατανόηση αυτών των φαινομένων, π.χ., υπάρχουν θεωρίες για την ανθρώπινη λογική και τα λάθη της, για την αντίληψη, την μνήμη, τη μάθηση, τον ύπνο, τα όνειρα, τις ψυχικές αρρώστιες, κλπ. Σύμφωνα με το δεύτερο επιχείρημα, επειδή είναι πιθανό ότι η θεωρία της ΨΚΝ δεν είναι αναγώγιμη στη νευροεπιστήμη, τότε μάλλον η ΨΚΝ είναι λανθασμένη. Το πρόβλημα με αυτό το επιχείρημα είναι ότι μπορούμε να συμφωνήσουμε με την άποψη ότι ΨΚΝ μάλλον δεν θα αναχθεί στους όρους της σύγχρονης επιστήμης χωρίς να είμαστε αναγκασμένοι να δεχθούμε το συμπέρασμα του επιχειρήματος. Είναι δυνατό, λόγω των προβλημάτων που παρουσιάσαμε προηγουμένως σε σχέση με την ΘΤΤ και το αναγωγιστικό πρόγραμμα, να αποδεχθούμε την σχετική αυτονομία των νοητικών ιδιοτήτων και την μη-αναγωγιμότητα

256

των όρων της ΨΚΝ και με αυτό τον τρόπο να παραδεχθούμε την βιωσιμότητα της ΨΚΝ.11 Κατά το τρίτο επιχείρημα του Churchland, από την ιστορία μπορεί να συναχθεί ένα επαγωγικό μάθημα και αυτό είναι ότι: "θα ήταν θαύμα εάν είχαμε την ΨΚΝ σωστή από την πρώτη στιγμή, όταν έχουμε αποτύχει τόσο άσχημα με όλες τις άλλες θεωρίες.” Γενικά οι παλιές θεωρίες, η Πτολεμαϊκή θεωρία, και ιδιαίτερα οι θεωρίες του κοινού νου, συνήθως αντικαθίστανται από τις νεότερες (1984, σ. 44, 46). Αλλά δεν είναι καθόλου εμφανές ότι η αναλογία είναι επιτυχής εφ’ όσον όταν επιτυγχάνεται μια τέτοια αντικατάσταση δεν υπάρχει μια ολική απόρριψη όλων των προτάσεων της προηγούμενης θεωρίας εφ’ όσον μερικές από τις προτάσεις της ενσωματώνονται στην νέα θεωρία. Στην προκειμένη περίπτωση όμως όπου η ΨΚΝ αντικαθίσταται από την νευροεπιστήμη, η αντικατάσταση υποτίθεται ότι είναι ολική. Επίσης, η νέα θεωρία υποτίθεται ότι προσφέρει κατανόηση των λαθών της παλαιάς θεωρίας. Αλλά από τη στιγμή που θα υπάρξει μια ολική απόρριψη της έννοιας των προτασιακών στάσεων θα είμαστε ανίκανοι να καταλάβουμε τα λάθη της ΨΚΝ μέσα στο νέο νευροεπιστημονικό πλαίσιο. Η αναλογία αποτυγχάνει επειδή η αλλαγή των επιστημονικών θεωριών καταλήγει στη αλλαγή των πεποιθήσεων για ένα συγκεκριμένο κομμάτι του κόσμου και όχι στην ολική εξάλειψη των πεποιθήσεων. Τα παραδείγματα του Churchland αναφέρονται σε μία αλλαγή πεποιθήσεων που αφορά φαινόμενα ορισμένου τύπου και όχι σε μια ριζική αντικατάσταση ενός συστήματος αναπαραστάσεων από ένα νέο σύστημα αναπαραστάσεων. Για να κάνουμε μια σωστή αναλογία, θα πρέπει να διαλέξουμε μια ιστορική περίπτωση όπου τέτοια ριζική αλλαγή έχει λάβει χώρα. Μέχρι στιγμής όμως δεν έχει υπάρξει πολιτισμός ο οποίος έχει παρουσιάσει τέτοια ριζική αλλαγή. Η άποψη ότι η ΨΚΝ είναι θεωρία και ότι πρέπει να δικαιωθεί από την επιστήμη είναι προβληματική. Η βασική υπόθεση η οποία στηρίζει την άποψη αυτή είναι ότι η επιστήμη αποκαλύπτει όλες τις αλήθειες που υπάρχουν. Η υπόθεση βασίζεται στην άποψη πως η ιστορία της επιστήμης δείχνει ότι τα διάφορα φαινόμενα που υπάρχουν τίθενται στην επικράτεια της επιστήμης. Οτιδήποτε μένει έξω από αυτήν την επικράτεια θεωρείται απατηλό και, κατά συνέπεια, απορρίπτεται. 11

Θα πρέπει να προσθέσουμε σε αυτό το σημείο ότι ένα σημαντικό ρόλο στην διαμόρφωση μιας μη-αναγωγιστικής αντιμετώπισης των νοητικών φαινομένων έχει παίξει ο ανώμαλος μονισμός του D. Davidson (1980). Κατ’ αυτή την άποψη αν και τα νοητικά συμβάντα ταυτίζονται με τα φυσικά συμβάντα δεν υπάρχουν ψυχοφυσικοί αυστηροί νόμοι, οι οποίοι να συνδέουν νοητικούς τύπους ιδιοτήτων με φυσικούς τύπους ιδιοτήτων. Αν δεν υπάρχουν τέτοιοι νόμοι τότε οι επιθυμητές ταυτότητες μεταξύ των δύο τύπων ιδιοτήτων δεν είναι εφικτές. Αυτό το επιχείρημα συνιστά ένα μέρος του προβληματισμού που εχει δημιουργηθεί τις τελευταίες δεκαετίες σε σχέση με το αναγωγιστικό πρόγραμμα.

257

Επομένως, εάν οι προτασιακές στάσεις δεν τεθούν υπό επιστημονικό έλεγχο, θα απορριφθούν. Αλλά υπάρχουν φαινόμενα τα οποία δεν γίνονται γνωστά μέσω επιστήμης και είναι μάλλον απίθανο ότι θα γίνουν μέλη οποιασδήποτε επιστημονικής ταξινόμησης. Θα ήταν όμως παράλογο να αρνηθούμε την ύπαρξή τους, π. χ., η σκόνη. Η οντολογική νομιμότητα πολλών φαινομένων διατηρείται και ας έχουν παραμείνει, και μάλλον θα συνεχίσουν να παραμένουν, έξω από την επιστημονική επιτήρηση. Επιπλέον, η επιστήμη δεν είναι η μόνη πρακτική η οποία έχει ανακαλύψει αλήθειες. Οι πρακτικές της φιλολογίας, της φιλοσοφίας και της τέχνης έχουν αποκαλύψει μία ποικιλία αληθειών. Εφ’ όσον φαίνεται μάλλον αναξιόπιστο να αρνηθούμε ότι αυτές οι πρακτικές έχουν ανακαλύψει αλήθειες, θα πρέπει να δεχτούμε ότι ο επιστημονικός λόγoς δεν είναι ο μόνος προμηθευτής γνώσης. Τελικά θα πρέπει να αναφερθούμε στο γενικό κόστος που θα εχει η αποδοχή του εξαλειπτικού υλισμού. Ο Churchland υποστηρίζει ότι αυτή η εννοιολογική επανάσταση θα επιφέρει μεγάλα οφέλη, εφ’ όσον η νευροεπιστημονική κατανόηση των νοητικών αρρωστιών, της μάθησης, των συναισθημάτων, κλπ., θα μας έδινε την δύναμη να ελαττώσουμε την ανθρώπινη δυστυχία. Αλλά δεν είναι καθόλου εμφανές ότι θα υπάρξουν αυτά τα πλεονεκτήματα εφ’ όσον η απόρριψη της ΨΚΝ θα μας οδηγούσε σε περιορισμό της κατανόησης της καθημερινής μας ζωής. Για παράδειγμα, χωρίς προτασιακές στάσεις θα ήμαστε ανίκανοι να κατανοήσουμε οποιαδήποτε πράξη διότι δεν θα μπορούμε να κατανοήσουμε πράξεις οι οποίες γίνονται εκούσια για συγκεκριμένους λόγους. Επομένως, δε θα είχαμε προσδοκίες, προθεσιακές πράξεις, διάκριση μεταξύ σωστών και λανθασμένων πράξεων, σχέδια για το μέλλον και πώς να τα εκπληρώσουμε, κλπ., και συνεπώς θα καταστρεφόταν η όλη προσπάθεια παροχής ψυχολογικών εξηγήσεων από τις διάφορες μορφές της σύγχρονης ψυχολογικής έρευνας. Το ίδιο αποτέλεσμα θα είχαμε και σε πολλές άλλες επιστήμες, οι οποίες χρησιμοποιούν προτασιακές στάσεις για να επιτελέσουν το εξηγητικό τους έργο. Επιπλέον, αν απορρίψουμε την εξήγηση πράξεων μέσω των πεποιθήσεων, η ηθική και το νομικό σύστημα θα έτειναν προς αφανισμό, εφ’ όσον οι έννοιες της υπευθυνότητας, απάτης, λύπης, ελπίδας, δικαιοσύνης, κλπ., θα αδρανούσαν. Επίσης, χωρίς πεποιθήσεις όλες οι γλωσσικές συναλλαγές με τις οποίες μεταφέρονται αληθινές και λανθασμένες απόψεις για τον κόσμο δεν θα είχαν καμία εφαρμογή, διότι δεν θα μας επέτρεπαν να συνδέσουμε το περιεχόμενο των νοητικών μας καταστάσεων με συγκεκριμένες καταστάσεις στον κόσμο. Επομένως, δεν θα είχαμε τρόπο να διακρίνουμε ανάμεσα σε εκφράσεις με νόημα και εκφράσεις χωρίς νόημα, διάκριση που αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό

258

της γλώσσας. Όταν ο Churchland (1981, σ. 83) υποστηρίζει ότι η γλώσσα είναι ένα επιφανειακό και περιφερειακό φαινόμενο, επειδή αποκτήθηκε τελευταία κατά την εξελικτική μας ανάπτυξη και επειδή εδραιώνεται μέσω ικανοτήτων που είναι πιο βασικές, φαίνεται να υποτιμά το κεντρικό ρόλο που έχει η γλώσσα στην κοινωνική μας ζωή και τη γνωσιακή μας οικονομία. Δηλαδή φαίνεται να αγνοεί ότι ο πολιτισμός μας είναι ως επί το πλείστον το αποτέλεσμα της απόκτησης και χρήσης της γλώσσας, η γλώσσα δεν είναι επιφανειακή είτε σε σχέση με το λεξιλόγιο είτε σε σχέση με τη γραμματική της δομή, δεν υπάρχει κοινωνία χωρίς γλώσσα, ότι η απόκτηση και χρήση της γλώσσας εμπλέκονται σε μια ποικιλία κοινωνικών δραστηριοτήτων οι οποίες αποτελούν μια βασική πλευρά της ανθρώπινης ζωής, την κοινωνική της διάσταση, δηλαδή τους κανόνες και αξίες που διαμορφώνουν την ζωή μας. Αν αυτά είναι τα αποτελέσματα της εξαλειπτικής θέσης τότε δημιουργούνται αυτομάτως σοβαρά προβλήματα για το όλο πρόγραμμα. Αν εγκαταλείψουμε την έννοια των προτασιακών στάσεων θα πρέπει να εγκαταλείψουμε επίσης τις έννοιες της λογικής, της δικαιολογίας και του επιχειρήματος, οι οποίες είναι κεντρικές ιδέες για να αποφασίζουμε εάν κάτι είναι λογικά αποδεκτό ή όχι. Συνήθως όταν αποφασίζουμε εάν μια θέση είναι αποδεκτή, μας ενδιαφέρει να γνωρίζουμε εάν είναι δικαιολογήσιμη. Αλλά για να μπορέσουμε να απαντήσουμε τέτοια ερώτηση θα πρέπει να αποδεχτούμε το λεξιλόγιο της ΨΚΝ και την αναφορά της στις νοητικές καταστάσεις με περιεχόμενο. Χωρίς τέτοιο εννοιολογικό σχήμα είναι δύσκολο να φανταστούμε ποια θα ήταν η μορφή μίας εναλλακτικής λύσης. Ο λειτουργισμός Ο λειτουργισμός είναι άλλη μία σύγχρονη απόπειρα να κατανοηθεί ο νους μέσα σε ένα φυσιοκρατικό πλαίσιο που διατηρεί την ΨΚΝ. Το πλαίσιο αυτό διαμορφώθηκε από την δημιουργία των υπολογιστών και την ανάπτυξη του χώρου της τεχνητής νοημοσύνης κατά το δεύτερο ήμισυ του αιώνα μας. Σύμφωνα με τον λειτουργισμό, η θέση της ΘΤΤ ότι οι νοητικές καταστάσεις είναι ταυτόσημες με τις εγκεφαλικές καταστάσεις είναι λανθασμένη διότι δεν έχουμε λόγους να πιστεύουμε ότι για την ύπαρξη νοητικών καταστάσεων πρέπει αναγκαστικά να υπάρχουν εγκέφαλοι. Είναι δυνατόν να υπάρχουν όντα ή αντικείμενα, π.χ., οι υπολογιστές, τα οποία να είναι φτιαγμένα από διαφορετικά υλικά, όπως το πυρίτιο, αλλά παρά ταύτα να έχουν νοητικές καταστάσεις. Για τον λειτουργισμό η υλική υπόσταση ενός οργανισμού δεν είναι τόσο σημαντικό για την ύπαρξη των νοητικών καταστάσεων. Τα βασικά χαρακτηριστικά του λειτουργισμού

259

Ο λειτουργισμός στις διάφορες εκδοχές του υποστηρίζει δυο βασικές θέσεις: α) υπάρχουν τουλάχιστον δυο επίπεδα περιγραφής των νοητικών φαινομένων και β) τα νοητικά φαινόμενα πραγματώνονται με πολλαπλούς τρόπους. α) Δυο επίπεδα περιγραφής Κατά τον λειτουργισμό οι άνθρωποι είναι σαν τους υπολογιστές εφ’ όσον και τα δύο συστήματα μπορούν να περιγραφούν ως έχοντα τουλάχιστον δυο επίπεδα περιγραφής, το λειτουργικό και το φυσικό. Στο λειτουργικό επίπεδο περιγράφουμε τις νοητικές καταστάσεις με όρους που αφορούν τις σχέσεις των με εισροές (inputs), εκροές (outputs) και άλλες νοητικές καταστάσεις. Στο φυσικό επίπεδο περιγράφουμε τις διάφορες καταστάσεις του φυσικού υπόβαθρου που υποστηρίζει τις λειτουργίες αυτές. Η αναγνώριση δυο επιπέδων περιγραφής των νοητικών φαινομένων είναι ανάλογη με την ύπαρξη δυο επιπέδων ανάλυσης των υπολογιστών, το λογισμικό επίπεδο (software) και το φυσικό επίπεδο (hardware). Η περιγραφή του λογισμικού αφορά την ροή και την επεξεργασία των πληροφοριών στη μηχανή. Δηλαδή, οι νοητικές μας λειτουργίες είναι το ίδιο όπως ένα πρόγραμμα στον υπολογιστή, δηλαδή υπολογιστικές επεξεργασίες συμβόλων. Αυτές οι επεξεργασίες όμως δεν μπορούν να υπάρξουν χωρίς να είναι ενσωματωμένες σε κάποιο υλικό αντικείμενο. Στη δική μας περίπτωση οι νοητικές διαδικασίες ενσωματώνονται στον εγκέφαλο ενώ στον υπολογιστή οι υπολογιστικές διαδικασίες ενσωματώνονται στα διάφορα υλικά εξαρτήματα που αποτελούν την μηχανή του υπολογιστή. Η περιγραφή του φυσικού επιπέδου στον άνθρωπο αφορά τις λειτουργίες του εγκεφάλου ενώ στον υπολογιστή αφορά τις διασυνδέσεις μεταξύ των διαφόρων εξαρτημάτων του στη γλώσσα της μηχανικής. Σύμφωνα με αυτή την αντίληψη οι νοητικές ιδιότητες δεν είναι ούτε συμπεριφοριστικές ιδιότητες ούτε φυσικές ιδιότητες αλλά είναι λειτουργικές ιδιότητες. Αυτό που μετράει είναι αυτό που μπορούν να κάνουν αυτές οι ιδιότητες και δεν διαφέρουν από τις ιδιότητες που χαρακτηρίζουν λειτουργικά είδη όπως τα πιόνια στο σκάκι, τις βαλβίδες, κλπ. Δηλαδή, ένα αντικείμενο έχει την ιδιότητα να είναι ένας πύργος επειδή έχει κάποιο λειτουργικό ρόλο να παίξει στο παιχνίδι του σκακιού σε σχέση με τα άλλα πιόνια τα οποία και αυτά έχουν κάποιο συγκεκριμένη λειτουργία και αυτός ο ρόλος συνίσταται στο να επιτρέπεται να κάνει μόνο κάποιες συγκεκριμένες κινήσεις. Ο ρόλος είναι που κάνει τον πύργο αυτό που είναι και όχι από το τι είναι φτιαγμένο, η φυσική του δομή. Κατ' αναλογία, αυτό που κάνει μια νοητική κατάσταση αυτό που είναι είναι ο λειτουργικός της ρόλος.

260

β) Η πολλαπλή πραγμάτωση και η σχετική ανεξαρτησία της ψυχολογίας Τα νοητικά είδη πραγματώνονται από φυσικά είδη. Η σχέση αυτή είναι πολύπλοκη διότι επιτρέπεται η πολλαπλή πραγμάτωση των νοητικών ειδών από τα φυσικά είδη. Μια σκέψη Ψα, π.χ., ‘η Αθήνα είναι η πρωτεύουσα της Ελλάδας,’ μπορεί να παρουσιασθεί στο ίδιο άτομο σε διαφορετικά χρονικά σημεία, ή σε διαφορετικά άτομα, ή σε οργανισμούς που ανήκουν σε διαφορετικά βιολογικά είδη, χωρίς να πραγματώνεται στον ίδιο τύπο νευρωνικής κατάστασης. Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό το οποίο παρουσιάζεται και στις λειτουργίες άλλων τεχνητών αντικειμένων, π.χ., στις βαλβίδες. Με άλλα λόγια, η πολλαπλή πραγμάτωση των νοητικών φαινομένων επιτρέπει την ύπαρξη οργανισμών ή αντικειμένων τα οποία δεν είναι φτιαγμένα από τα ίδια υλικά αλλά έχουν νοητική ζωή. Επομένως, επειδή τα ψυχολογικά είδη πραγματώνονται με πολλαπλούς τρόπους δεν μπορούν να ταυτιστούν με τα φυσικά είδη όπως υποστηρίζει η ΘΤΤ. Το μεθοδολογικό αποτέλεσμα αυτής της θέσης είναι ότι η ψυχολογία μπορεί να συνεχίσει το επιστημονικό της έργο παραμένοντας ανεξάρτητη από τις νευροεπιστήμες, εντοπίζοντας την έρευνά της στο λειτουργικό επίπεδο. Ο λειτουργισμός λαμβάνει διάφορες μορφές. Θα εστιαστώ σε δύο μορφές, στο λειτουργισμό της μηχανής Turing και στο λειτουργισμό των ανθρωπίσκων. 1. Ο Λειτουργισμός της μηχανής Turing Σύμφωνα με αυτή την αντίληψη ο νους είναι μηχανή τύπου Turing και οι νοητικές καταστάσεις είναι καταστάσεις μηχανής Turing, δηλαδή το να έχεις νου είναι το να έχεις μια μηχανή Turing στο κεφάλι σου. Για να κατανοήσουμε τις καταστάσεις μιας μηχανής Turing δεν είναι ανάγκη να γνωρίζουμε από τι είναι φτιαγμένη, εφ’ όσον οι καταστάσεις αυτές μπορούν να πραγματωθούν με ποικίλους τρόπους. Η μηχανή Turing αποτελείται από μια ταινία η οποία είναι διαχωρισμένη σε κομμάτια και στο κάθε κομμάτι υπάρχουν διάφορα σύμβολα. Η ταινία περνάει από ένα μηχάνημα ‘ανάγνωσης’ το οποίο διαβάζει το κάθε κομμάτι και μπορεί, 1) να διαβάσει το σύμβολο στην ταινία, 2)να αλλάξει το σύμβολο στην περιοχή που διαβάζει με ένα άλλο σύμβολο από ένα κατάλογο διαγράφοντας το προηγούμενο σύμβολο αν αυτό προϋπάρχει ή γράφοντας ένα καινούργιο σύμβολο αν το τετράγωνο είναι άδειο, 3) να αλλάξει την ταινία μια θέση προς στα αριστερά ή στα δεξιά. Για να είναι κάτι μηχανή τύπου Turing πρέπει να έχει ένα πεπερασμένο αριθμό εσωτερικών καταστάσεων, εισροών και εκροών. Η μηχανή

261

καθορίζεται από δυο λειτουργίες: η μια αφορά την προβολή των εισροών και καταστάσεων σε εκροές και η άλλη την προβολή εισροών και καταστάσεων σε καταστάσεις. Οι δυο λειτουργίες μπορούν να περιγραφούν από ένα σύνολο υποθετικών προτάσεων όπου η κάθε μια πρόταση περιγράφει τον κάθε συνδυασμό καταστάσεων, εισροών και εκροών. Οι υποθετικές προτάσεις έχουν τον ακόλουθο χαρακτήρα: εάν η μηχανή είναι στην κατάσταση Κ και λάβει εισροή Ι, τότε θα έχει εκροή Ο και θα αλλάξει στη επόμενη κατάσταση Κ΄. Οι προτάσεις αυτές παρουσιάζουν μια αφαιρετική περιγραφή του υπολογιστή και μια οποιαδήποτε υπολογίσιμη συνάρτηση μπορεί να εφαρμοσθεί από ένα τέτοιο σύστημα. Όλες μαζί συνιστούν το πρόγραμμα της μηχανής εφ' όσον λεει στη μηχανή τι να κάνει λαμβάνοντας υπ' όψη δυο κυρίως πράγματα τις εισροές και την εσωτερική κατάσταση που βρίσκεται η μηχανή. Κατά τον λειτουργισμό της μηχανής Turing η ψυχολογία ενός οργανισμού μπορεί να περιγραφτεί από μια πιθανολογική μηχανή Turing, όπου οι νοητικές του καταστάσεις είναι ανάλογες με τις εσωτερικές καταστάσεις της μηχανής. Το κριτήριο αυτό γίνεται κριτήριο για την νόηση: το να έχει κάποιος οργανισμός ή αντικείμενο νου συνίσταται στο να πραγματώνει μια αρκετά πολύπλοκη και πιθανολογική μηχανή Turing. Οι νοητικές καταστάσεις είναι αυτό που είναι λόγω της λειτουργίας των και οτιδήποτε μπορεί να είναι μια νοητική κατάσταση εφόσον σχετίζεται με το σωστό τρόπο με εισροές και εκροές. Μπορεί να έχουμε εγκέφαλο αλλά αυτό που είναι σημαντικό είναι ότι ο εγκέφαλος είναι ένας υπολογιστής με υπολογιστικές ικανότητες και όχι το γεγονός ότι είναι μια βιολογική δομή. Ο Putnam πίστευε ότι θα βρεθούν υποθετικές προτάσεις από την επιστήμη με τις οποίες θα ορίζουμε τη φύση των νοητικών καταστάσεων. Οι προτάσεις αυτές θα έχουν τον ακόλουθο γενικό χαρακτήρα: εάν ένα σύστημα Σ1 είναι στη νοητική κατάσταση Ν1 και λάβει αισθητηριακή εισροή α τότε υπάρχει η πιθανότητα π1 ότι Ν1 θα ακολουθηθεί από κάποια συμπεριφορά β ενώ υπάρχει η πιθανότητα π2 ότι θα αλλάξει σε μια άλλη νοητική κατάσταση Ν2. Παράδειγμα: ‘ο Γιάννης πονάει’= ‘αν κάποιος πονάει όταν τον τρυπήσει ένα μαχαίρι τότε υπάρχει κάποια πιθανότητα ότι θα εκδηλώσει κάποια συμπεριφορά, π.χ., σύσπαση προσώπου, και κάποια πιθανότητα ότι θα αλλάξει σε κάποια διαφορετική νοητική κατάσταση, π.χ., θα σκεφτεί ότι θα πρέπει να προσέχει που βάζει τα μαχαίρια’. 2) Ο λειτουργισμός των ανθρωπίσκων Ο λειτουργισμός υπό αυτή τη μορφή αποδέχεται ότι η ουσιότητα των νοητικών καταστάσεων είναι ο αιτιακός τους ρόλος. Το βασικό χαρακτηριστικό αυτής της μορφής του λειτουργισμού είναι ότι προσπαθεί να εξηγήσει τις νοητικές ικανότητες διασπώντας τες σε ποιο

262

απλές υπό-ικανότητες. Ένα λειτουργικό σύστημα αποτελείται από επεξεργαστές-ανθρωπίσκους οι οποίοι διεκπεραιώνουν λειτουργίες όπου η κάθε λειτουργία είναι μια πολυσύνθετη διαδικασία που μπορεί να διασπασθεί σε λιγότερο πολύπλοκες λειτουργίες και οι οποίες με την σειρά τους μπορούν να διασπαστούν σε ακόμα πιο απλές λειτουργίες. Αυτή η καταγραφή ικανοτήτων καταλήγει σε πολύ βασικές ικανότητες οι οποίες δεν έχουν κανένα στοιχείο εξυπνάδας και είναι απλές μηχανικές λειτουργίες. Με αυτό τον τρόπο αποφεύγουμε να αποδώσουμε σε κάποιο λειτουργικό σύστημα- π.χ., σύστημα το οποίο αναγνωρίζει πρόσωπα- ανθρώπινα χαρακτηριστικά. Το σύστημα αυτό αποτελείται από όλο και πιο χαζά υποσυστήματα και όπου οι πιο βασικές διαδικασίες είναι υπολογιστικές κάτι όπως οι πιο απλές διαδικασίες σε ένα ψηφιακό υπολογιστή. Αυτή η αντίληψη επιτρέπει την μελέτη των διαφόρων γνωσιακών λειτουργιών μέσω της ανάλυσης των σε πιο απλές μονάδεςανθρωπίσκους μέχρι να φτάσουμε σε επίπεδο το οποίο είναι τόσο απλό ώστε η λειτουργία διεκπεραιώνεται από ένα απλό μηχάνημα. Με αυτό το τρόπο ο λειτουργισμός υποστηρίζει την άποψη ότι ο νους αποτελείται από λειτουργικές μονάδες (modules) που χαρακτηρίζονται από συγκεκριμένες λειτουργίες και λειτουργικές καταστάσεις και ότι οι γενικότερες νοητικές καταστάσεις και διαδικασίες αναδύονται από αυτές. Όπως ήταν επόμενο όμως διάφορα προβλήματα παρουσιάσθηκαν με τον λειτουργισμό. Το πρώτο πρόβλημα αφορά την πολυπλοκότητα. Ένα σύστημα για να έχει νόηση πρέπει να πραγματώνει μια κατάλληλα πολύπλοκη μηχανή Turing, εφ' όσον υπάρχουν πολλές μηχανές οι οποίες είναι μηχανές Turing αλλά δεν είναι ικανές να έχουν νόηση. Αλλά αυτή η συνθήκη της πολυπλοκότητας δεν προσδιορίζει πως θα μετρηθεί η πολυπλοκότητα και τι είδος πολυπλοκότητας χρειάζεται. Ο λειτουργισμός της μηχανής Turing προσπαθεί να επιλύσει αυτό τον προβληματισμό προτείνοντας την δοκιμασία Τuring (the Turing test). Η δοκιμασία θα μας επιτρέψει να αντιληφθούμε πότε ένα σύστημα έχει νόηση ή όχι. Η δοκιμασία εχει ως ακολούθως: Ένας κριτής συνδέεται μέσω υπολογιστών με ένα άνθρωπο και με ένα υπολογιστή. Ο ρόλος του είναι να ανακαλύψει μέσω ερωτήσεων ποιος είναι ο υπολογιστής και ποιος είναι ο άνθρωπος. Εάν ο κριτής δεν κατορθώσει να ανακαλύψει την ταυτότητα του υπολογιστή τότε θα πρέπει να δεχτούμε ότι ο υπολογιστής έχει την ίδια νοημοσύνη με τον άνθρωπο. Ο ορισμός του Turing προτείνει ότι κάτι έχει νοημοσύνη, αν και μόνο εάν, περάσει την δοκιμασία Turing. Δηλαδή, ο σκοπός του ορισμού είναι η παροχή αναγκαίων και επαρκών συνθηκών για τη νοημοσύνη. Το πρόβλημα με την δοκιμασία όμως είναι ότι λαμβάνει ως κριτήριο την ανθρώπινη νοημοσύνη και επομένως είναι πολύ αυστηρό. Υπάρχουν

263

οργανισμοί οι οποίοι δεν θα κατορθώσουν να κοροϊδέψουν τον ανακριτή ότι είναι νοήμονα όντα, όπως ο άνθρωπος, ενώ έχουν νοητικές λειτουργίες και νοημοσύνη. Επειδή η γλώσσα προτείνεται ως προϋπόθεση για την νόηση αυτόματα εξαιρούνται όντα χωρίς γλώσσα. Επίσης η δοκιμασία είναι σοβινιστική διότι το κριτήριο για την ύπαρξη νοημοσύνης σε ένα σύστημα παραμένει η ανθρώπινη νοημοσύνη (ο υπολογιστής προσπαθεί να πείσει τον κριτή ότι είναι άνθρωπος). Ο σοβινισμός όμως του λειτουργισμού γενικότερα παρουσιάζεται στο γεγονός ότι οι λειτουργικές καταστάσεις ορίζονται με αναφορά στις εισροές, εκροές και άλλες νοητικές καταστάσεις. Με αυτό τον τρόπο ο λειτουργισμός προσπαθεί να προσδιορίσει την ουσιότητα των νοητικών καταστάσεων η οποία θα είναι γενικεύσιμη σε όλα τα όντα. Αλλά είναι δυνατό να υπάρχουν όντα των οποίων οι νοητικές καταστάσεις δεν έχουν τον ίδιο αιτιακό ρόλο με αυτό που έχουν οι δικές μας. Είναι, επομένως, σοβινιστικό να περιμένουμε ότι οι νοητικές καταστάσεις άλλων οργανισμών θα πρέπει να έχουν τον ίδιο αιτιακό ρόλο με τις δικές μας. Επιπλέον, η δοκιμασία δεν προσδιορίζει ποιος θα είναι ο κριτής. Ήδη υπάρχουν προγράμματα τα οποία έχουν περάσει την δοκιμασία αλλά αυτό φαίνεται να ισχύει επειδή οι κριτές δεν είναι γνώστες των υπολογιστών και δεν έχουν την ικανότητα να κάνουν τις κατάλληλες ερωτήσεις οι οποίες θα αποδείκνυαν τη πραγματική ταυτότητα του ερωτώμενου. Αν όμως επιβάλουμε τον όρο ότι ο κριτής πρέπει να είναι γνώστης των υπολογιστών τότε ο ορισμός για το τι έχει νοημοσύνη μετατρέπεται στο ότι πιστεύουν οι ειδικοί. Αλλά και αυτή η θέση είναι προβληματική διότι και οι ειδικοί μπορούν να δημιουργήσουν εσφαλμένες αντιλήψεις. Αλλά υπάρχουν και άλλα προβλήματα που αντιμετωπίζει ο λειτουργισμός. Ένα τέτοιο πρόβλημα είναι ο φιλελευθερισμός του. Αν ο λειτουργισμός επιμένει ότι για να έχει κάτι νοητικές καταστάσεις πρέπει να είναι ένα λειτουργικό σύστημα το οποίο πραγματώνει τις κατάλληλες φυσικές καταστάσεις μηχανής οι οποίες συσχετίζονται με κάποιες εισροές και εκροές τότε πολλά συστήματα τα οποία δεν είναι ζώντα θα καταλογισθούν ως έχοντα νοητική ζωή, π.χ., η οικονομία της Ελλάδας, το ηλιακό σύστημα. Ενώ αυτά τα συστήματα μπορούν να περιγραφούν μέσω των εισροών, εκροών και εσωτερικών καταστάσεων και οι λειτουργικές περιγραφές μας επιτρέπουν να τα εκλάβουμε ως συστήματα επεξεργασίας πληροφοριών, μάλλον δεν έχουν νοητικές καταστάσεις. Το αποτέλεσμα του φιλελευθερισμού του λειτουργισμού παρεμποδίζει την κατανόηση των λειτουργικών συστημάτων και ιδιαίτερα συστημάτων με νοητικές καταστάσεις (Block 1990). Ένα άλλο πρόβλημα που αντιμετωπίζει ο λειτουργισμός αφορά το θέμα των ποιοτήτων. Ο λειτουργισμός υποστηρίζει ότι η ουσιότητα των

264

νοητικών καταστάσεων είναι ο αιτιακός τους ρόλος, το γεγονός ότι έχουν συγκεκριμένες αιτίες και αποτελέσματα. Αλλά τι συμβαίνει με τις ποιότητες των αισθήσεων; Δεν είναι αυτές οι ιδιότητες που συνιστούν την ουσιότητα των αισθήσεων; Φαίνεται ότι το νοητικό πείραμα του ανεστραμμένου φάσματος δείχνει ότι ο λειτουργισμός θα πρέπει να αντιμετωπίσει κάποια προβλήματα με την κατανόηση των ποιοτήτων των αισθήσεων. Σύμφωνα με αυτό το νοητικό πείραμα είναι δυνατό να φανταστούμε ότι σε κάποιο άτομο οι αισθήσεις των χρωμάτων έχουν αντιστραφεί έτσι ώστε όταν βλέπει μια ώριμη ντομάτα να έχει την αίσθηση που έχουμε εμείς όταν βλέπουμε ένα πράσινο αντικείμενο ενώ όταν βλέπει ένα πράσινο αντικείμενο να έχει την αίσθηση που έχουμε εμείς όταν βλέπουμε μια ώριμη ντομάτα. Η συμπεριφορά του ατόμου αυτού είναι η ίδια με τη δική μας και, επιπλέον, δεν μπορούμε να συγκρίνουμε τις ποιότητές μας έτσι ώστε να παρατηρήσουμε ότι υπάρχει διαφορά. Το πρόβλημα για τον λειτουργισμό είναι ότι αν λειτουργικά το άτομο με το ανεστραμμένο φάσμα δεν διαφέρει από μας και είναι λειτουργικά ισοδύναμο με εμάς, τότε ο λειτουργιστής θα πρέπει να υποστηρίξει ότι το άτομο αυτό έχει εμπειρία του κόκκινου χρώματος με ποιότητες που συνήθως συνοδεύουν τέτοια εμπειρία όταν βλέπει μια ώριμη ντομάτα. Αλλά γνωρίζουμε ότι στην πραγματικότητα έχει ποιότητες οι οποίες συνοδεύουν την εμπειρία πράσινων αντικειμένων. Επομένως, ο λειτουργισμός δεν μπορεί να αντιμετωπίσει τέτοιες καταστάσεις και δεν μπορεί να συμπεριλάβει τις ποιότητες μέσα σε στο εξηγητικό του πλαίσιο. Δηλαδή, υπάρχει ένα μεγάλο μέρος της νοητικής μας ζωής που δεν μπορούμε να κατανοήσουμε με λειτουργιστικούς όρους. Ως αποτέλεσμα, ο λειτουργισμός είναι ψευδής. Οι λειτουργιστές όμως απαντούν ότι το επιχείρημα υποθέτει ότι η ουσιότητα μιας εμπειρίας είναι η ποιότητά του, η οποία γνωρίζεται μέσω ενδοσκόπησης και ότι αυτή η ποιότητα είναι κοινή σε όλες τις εμπειρίες ενός χρώματος. Αλλά δεν έχουμε λόγο, σύμφωνα με το λειτουργισμό, να πιστέψουμε ότι όποτε βλέπουμε το κόκκινο χρώμα πάντα υπάρχει η ίδια ποιότητα. Αυτό που κάνει μια αίσθηση αυτό που είναι ο λειτουργικός της ρόλος. Η ποιότητα όμως της αίσθησης του κόκκινου χρώματος μπορεί να διαφέρει από άτομο σε άτομο. Εφ’ όσον όμως οι αισθήσεις του κόκκινου χρώματος συνήθως παράγονται όταν βλέπουμε κόκκινα αντικείμενα και συνήθως μας κάνουν να πιστεύουμε ότι βλέπουμε ένα κόκκινο αντικείμενο, ο ποιοτικό τους χαρακτήρας δεν είναι κεντρικό χαρακτηριστικό της ταυτότητα τους. Αρκεί το γεγονός ότι ο ρόλος της ποιότητας είναι να μας επιτρέπει να έχουμε ένα εύκολο και άμεσο τρόπο ταυτοποίησης των νοητικών μας καταστάσεων, το οποίο αυξάνει τις πιθανότητές μας για επιβίωση. Αλλά υπάρχει και ένα άλλο πρόβλημα με το νοητικό πείραμα (Ηarman 1998). Αν τα δυο άτομα συμπεριφέρονται με το ίδιο τρόπο τότε αυτός

265

με το ανεστραμμένο φάσμα πρέπει να έχει διαφορετικές πεποιθήσεις από το κανονικό άτομο και να εννοεί κάτι το διαφορετικό από το τι εννοούμε εμείς παρά το γεγονός ότι έχει παρόμοια συμπεριφορά. Όταν λεει ‘κόκκινο’ ή ότι ‘το μήλο είναι κόκκινο’ εννοεί ‘πράσινο’ ή ότι ‘το μήλο είναι πράσινο’. Επομένως αυτό το άτομο δεν μπορεί να θεωρηθεί ότι λειτουργεί κανονικά όπως προϋποτίθεται από το πείραμα. Το νοητικό πείραμα, δηλαδή, δεν παρουσιάζει ένα επιτυχημένο επιχείρημα κατά του λειτουργισμού. Ένα άλλο νοητικό πείραμα που εχει συζητηθεί ευρέως τις τελευταίες δεκαετίες είναι αυτό του κινέζικου δωματίου του J. Searle (1997). Με το πείραμα αυτό προσπαθεί να δείξει ότι οι νοητικές λειτουργίες δεν μπορούν να γίνουν κατανοητές μέσω του υπολογιστικού μοντέλου που παρέχει ο λειτουργισμός και ότι οι υπολογιστές δεν μπορούν να σκέπτονται. Σ’ ένα δωμάτιο έχουμε ένα άτομο το οποίο δεν γνωρίζει κινέζικα αλλά λαμβάνει μηνύματα στα κινέζικα τα οποία είναι γραμμένα σε πινακίδες. Σε ένα βιβλίο μέσα στο δωμάτιο είναι καταχωρημένοι κανόνες οι οποίοι συνδέουν εισροές σειρών από κινέζικους χαρακτήρες με εκροές σειρών από κινέζικους χαρακτήρες. Παρατηρεί ποιοι κινέζικοι χαρακτήρες αντιστοιχούν στο εισερχόμενο μήνυμα, τους γράφει σε ένα κομμάτι χαρτί και τους δίνει στο άτομο που έδωσε το μήνυμα. Αν κάποιος παρατηρήσει τη διαδικασία αυτή από έξω μπορεί να υποθέσει ότι ο άνθρωπος του δωματίου γνωρίζει κινέζικα το οποίο δεν αληθεύει. Το άτομο αυτό όμως απλώς συμπεριφέρεται ως γνώστης της κινέζικης γλώσσας χωρίς να γνωρίζει κινέζικα. Αυτό επιτυγχάνεται επειδή κατορθώνει να μετατρέψει σύμβολα σύμφωνα με τις συντακτικές τους ιδιότητες, δηλαδή το σχήμα τους, και όχι σύμφωνα με τις σημασιολογικές τους ιδιότητες. Η υπολογιστική διαδικασία όσο και πολύπλοκη να είναι παραμένει χειρισμός των συντακτικών ιδιοτήτων και όχι χειρισμός σημασιολογικών ιδιοτήτων. Όμως οι νοητικές καταστάσεις στους ανθρώπους προξενούν συμπεριφορά λόγω αναπαραστασιακού περιεχομένου, δηλαδή, σημασίας. Συνεπώς, ο χειρισμός συμβόλων σύμφωνα με κανόνες και βάση των σχημάτων τους δεν συνιστά κατανόηση και ο υπολογιστής, ο οποίος χειρίζεται σύμβολα με τον ίδιο τρόπο δεν κατανοεί και δεν έχει νοητικές λειτουργίες. Τελικά δεν είμαστε μηχανές Turing. Οι λειτουργιστές δεν πείσθηκαν από αυτό το νοητικό πείραμα και έχουν παρουσιάσει διάφορα επιχειρήματα. Ένα πρόβλημα κατ’ αυτούς είναι ότι ο Searle πιστεύει ότι το αναπαραστασιακό περιεχόμενο υπάρχει μόνο σε βιολογικούς οργανισμούς. Αλλά τίθεται το ερώτημα γιατί ο εγκέφαλος υποστηρίζει σημασιολογικές ιδιότητες ενώ ο υπολογιστής όχι, εφ’ όσον οι νευρωνικές ιδιότητες είναι το ίδιο ξένες ως προς τη σημασία όπως και οι καταστάσεις του υπολογιστή.

266

Ένα άλλο επιχείρημα είναι ότι το άτομο στο δωμάτιο δεν είναι ισότιμο με ένα υπολογιστή αλλά με τον κεντρικό επεξεργαστή του υπολογιστή. Η αναλογία θα πρέπει να γίνει μεταξύ ενός υπολογιστή και όλου του δωματίου και έτσι θα πρέπει να εξετάσουμε αν όλο το δωμάτιο με το άτομο και το βιβλίο των κανόνων κατανοεί την κινέζικη γλώσσα. Ο Searle αντέδρασε σ' αυτήν την ένσταση προτείνοντας ότι μπορούμε να αλλάξουμε το σενάριο του νοητικού πειράματος με τον ακόλουθο τρόπο: το άτομο στο δωμάτιο μαθαίνει όλους τους κανόνες. Όταν αποκτήσει γνώση των κανόνων αυτών δεν θα υπάρχει διαφορά μεταξύ του ατόμου και του δωματίου. Αλλά παρά την εσωτερίκευση των κανόνων, σύμφωνα με τον Searle, το άτομο αυτό δεν θα καταλαβαίνει κινέζικα. Δεν είναι όμως βέβαιο ότι το άτομο αυτό στη συγκεκριμένη θέση δεν θα καταλαβαίνει κινέζικα. Με τη συνεχή χρήση των κανόνων αυτών θα έρθει κάποια στιγμή όπου οι κανόνες θα αρχίσουν να λειτουργούν ασυνείδητα. Κάτω από τέτοιες συνθήκες δεν είναι εμφανές ως προς τι διαφέρει το άτομο αυτό από το χρήστη της κινέζικης γλώσσας. Η διαμάχη για το κινέζικο δωμάτιο συνεχίζεται μέχρι σήμερα και παραμένει μια αφορμή για την προσπάθεια κατανόησης των νοητικών φαινομένων σε σχέση με συστήματα όπως οι υπολογιστές που φαίνεται να παρουσιάζουν κάποια μορφή νοητικών φαινομένων. Η συζήτηση για τον λειτουργισμό εν γένει συνεχίζεται εφ’ όσον προτείνει ένα δυναμικό πλαίσιο για την κατανόηση της φύσης του νοητικού στοιχείου.12 Επίλογος Αυτές είναι οι βασικότερες μεταφυσικές θεωριών που προσπαθούν να απαντήσουν σε κάποια ερωτήματα που αφορούν τη φύση των νοητικών φαινομένων. Πρέπει να σημειωθεί ότι η καταγραφή των διαφόρων προβληματισμών που παρουσιάζονται μέσω των θεωριών αυτών δεν είναι ολοκληρωμένη εφ’ όσον κάποια κεντρικά θέματα δεν ήταν δυνατόν να παρουσιασθούν, π.χ., τα θέματα της επιγένεσης και της συνείδησης. Θα πρέπει όμως να σημειωθεί ότι αυτά είναι θέματα τα οποία έχουν αναπτυχθεί ως επί το πλείστον μέσα στα πλαίσια των μεταφυσικών θεωριών που εξετάσθηκαν σε αυτό το άρθρο. Η ανάπτυξη και καλύτερη κατανόηση των θεωριών αυτών μας επιτρέπει να έχουμε μια ποιο σαφή εικόνα των προβλημάτων που διέπουν την σκέψη μας, φιλοσοφική και επιστημονική, για την φύση των νοητικών φαινομένων. Γι’ αυτούς τους 12

Η βιωσιμότητα του λειτουργισμού είναι εμφανής στο γεγονός ότι η αναπαραστασιακή θεωρία του νου, όπως αυτή εχει αναπτυχθεί από τον Fodor (1975), παραμένει μια από τις βασικότερες θεωρίες που έχουμε για την κατανόηση των νοητικών διαδικασιών και καταστάσεων. Η θεωρία αυτή αντιλαμβάνεται τις νοητικές καταστάσεις ως σχέσεις του οργανισμού με εσωτερικές νοητικές αναπαραστάσεις οι οποίες χειρίζονται με διάφορους κανόνες. Η θεωρία αυτή αποτελεί το επίκεντρο της συζήτησης γύρω από το θέμα της φύσης της νοητικής αναπαράστασης το οποίο συνιστά ένα από τα σημαντικότερα αντικείμενα μελέτης στο χώρο της γνωσιακής επιστήμης.

267

λόγους η φιλοσοφία του νου παραμένει ένας από τους βασικότερους οδούς προσέγγισης του βασικότερου στοιχείου που χαρακτηρίζει αυτό που είμαστε, της νοητικής μας ζωής. Βιβλιογραφία Block, N. 1990. An Excerpt from “Troubles with Functionalism.” Ιn Lycan (ed.) Mind and Cognition. Blackwell. Churchland, P. 1981. Eliminative Materialism and the Propositional Attitudes. The Journal of Philosophy 78: 68-90. Churchland, P. 1984. Matter and Consciousness: A Contemporary Introduction to the Philosophy of Mind. Cambridge, MA: Bradford Books. Davidson, D. 1980. Mental Εvents. Στο D. Davidson, Essays on Action and Events. Oxford: Clarendon Press. Fodor, J. 1975. The Language of Thought. NY.: T. Y. Crowell. Harman, G. 1998. The Intrinsic Quality of Experience. Στο N. Block, O. Flanagan, G. Güzeldere (eds.), The Nature of Consciousness. Cambridge, MA.: MIT Press. Rey, G. 1997. Contemporary Philosophy of Mind. Cambridge, MA.: Blackwell. Kim, J. 1996. Philosophy of Mind. Boulder, Colorado: Westview Press Putnam, H. 1980. The Νature of Mental States. Στο W. Lycan (ed.) Mind and Cognition. Cambridge, MA.: Basil Blackwell. Searle, J. 1997. Ανακαλύπτοντας Ξανά το Νου. Aθήνα: Εκδόσεις Γκοβόστη. Sterelny, K. 1990. The Representational Theory of Mind: An Introduction. Oxford: Blackwell.

268

Κεφάλαιο 6 Συμβολικές Νόηση

Αρχιτεκτονικές

για

Allen Newell, Paul S. Rosenbloom and John E. Laird

269

τη

Το άρθρο αποτελεί μετάφραση του 3ου Κεφαλαίου του Βιβλίου Foundations of Cognitive Science, Επιμ. M. Posner, MIT Press (1989). Η μετάφραση έγινε από τον Δημήτρη Χρυσομάλλη.

Στο παρόν Κεφάλαιο πραγματευόμαστε την σταθερή δομή η οποία παρέχει το πλαίσιο πραγματοποίησης των γνωστικών διαδικασιών. Αυτή η δομή ονομάζεται αρχιτεκτονική. Στόχος μας είναι να δείξουμε τι είναι μια αρχιτεκτονική και πώς αυτή συσχετίζεται με τις γνωσιακές θεωρίες της νόησης. Δεν θα αναφερθούμε στα βασικά στοιχεία που συνιστούν την υπολογιστική θεώρηση του νου, η οποία, άλλωστε, είναι θεμελιώδης στη γνωσιακή επιστήμη. Σε αυτό το Κεφάλαιο λαμβάνονται υπόψη μόνον οι συμβολικές αρχιτεκτονικές και πιο ειδικά αρχιτεκτονικές των οποίων η δομή είναι παρόμοια με αυτή που αναλύει η επιστήμη της πληροφορικής. Ο χώρος των αρχιτεκτονικών εν γένει δεν είναι απόλυτα κατανοητός. Η σημασία μιας συμβολικής αρχιτεκτονικής αλλά και ο βαθμός στον οποίον όλες οι αρχιτεκτονικές οφείλουν να είναι συμβολικές, είναι ζητήματα που βρίσκονται υπό συζήτηση. Το κεφάλαιο 7, γραμμένο από τον David καλύπτει μη-συμβολικές αρχιτεκτονικές ή, πιο Rumelhart, συγκεκριμένα, το είδος εκείνο της αρχιτεκτονικής που διερευνούν οι ‘συνδετιστές’. Πρώτον, παρουσιάζουμε εν συντομία το ρόλο της αρχιτεκτονικής στo πλαίσιo της γνωσιακής επιστήμης. Δεύτερον, περιγράφουμε τις προϋποθέσεις που πρέπει να πληροί η γνωσιακή αρχιτεκτονική. Τρίτον, αναπτύσσουμε λεπτομερειακά τη φύση της γνωσιακής αρχιτεκτονικής. Τέταρτον, επεξηγούμε τις έννοιες με το παράδειγμα δυο γνωσιακών αρχιτεκτονικών: του Act* και του Soar. Πέμπτον, δείχνουμε συνοπτικά πώς οι θεωρίες της αρχιτεκτονικής εμπλέκονται σε άλλες έρευνες της γνωσιακής επιστήμης. Ολοκληρώνουμε με την παράθεση ορισμένων ανοιχτών ερωτημάτων. Ο ρόλος της αρχιτεκτονικής στη γνωσιακή επιστήμη Το να θεωρούμε ότι ο κόσμος αποτελείται από συστήματα μηχανισμών των οποίων τη συμπεριφορά παρατηρούμε, συνιστά μέρος του κοινού εννοιολογικού μηχανισμού της επιστήμης. Όταν τα συστήματα είναι τελεολογικά (μτφρ. ως προς τη λειτουργία) ή προϊόντα σχεδιασμού, τότε μιλούμε για δομή και λειτουργία - ένα σύστημα με συγκεκριμένη δομή, του οποίου η παραγόμενη συμπεριφορά εκτελεί μια δεδομένη λειτουργία μέσα στο σύστημα. Ο όρος αρχιτεκτονική χρησιμοποιείται για να δηλώσει ότι η υπό διερεύνηση δομή έχει ένα είδος πρωτογενούς, μόνιμου ή θεμελιώδους χαρακτήρα. Ως τέτοια, η αρχιτεκτονική του νου ή ενός μέρους του, μπορεί να συζητηθεί με έναν γενικό και περιγραφικό τρόπο - η αρχιτεκτονική του οπτικού συστήματος, μια αρχιτεκτονική για το εννοιολογικό σύστημα κ.ο.κ. 270

Στη γνωσιακή επιστήμη, η ιδέα της αρχιτεκτονικής έχει αποκτήσει μια αρκετά συγκεκριμένη και τεχνική σημασία, η οποία έλκει την καταγωγή από την επιστήμη της πληροφορικής. Στην τελευταία ο όρος αρχιτεκτονική αντιπροσωπεύει τη δομή του υλικού μέρους, η οποία παράγει ένα σύστημα που μπορεί να προγραμματιστεί. Είναι ακριβώς το σχέδιο μιας μηχανής που επιτρέπει τη διάκριση μεταξύ υλικού και λογισμικού1. Επομένως, η έννοια της αρχιτεκτονικής για τη γνωσιακή επιστήμη είναι η κατάλληλη γενίκευση και αφαίρεση της έννοιας της αρχιτεκτονικής των υπολογιστών, όπως εφαρμόζεται στην ανθρώπινη νόηση: το σταθερό σύστημα μηχανισμών που υποστηρίζει και παράγει τη γνωστική συμπεριφορά. Με δεδομένη αυτή τη σχέση, το κατάλληλο σημείο εκκίνησης είναι η περιγραφή μιας κοινής αρχιτεκτονικής των υπολογιστών. Εικόνα 1 Η αρχιτεκτονική των υπολογιστών Ας θεωρήσουμε έναν απλό (βλ. μονο-επεξεργαστής) ψηφιακό υπολογιστή. Η κορυφή της Εικόνας 1 δείχνει χονδρικά την υλική διαμόρφωση του συστήματος. Υπάρχει ένα σύνολο συστατικών επεξεργαστής, κύρια μνήμη κ.ο.κ. - τα οποία ενώνονται με συνδέσμους επικοινωνίας. (ο σύνδεσμος που ενώνει σχεδόν τα πάντα ονομάζεται αρτηρία ή διάδρομος). Πάνω στους συνδέσμους κυλούν ρεύματα δυαδικών ψηφίων (bits). Μια ματιά μέσα στον επεξεργαστή αποκαλύπτει περισσότερες ανατομικές λεπτομέρειες των συστατικών που ενώνονται με συνδέσμους - έναν αριθμό μνημών καταχωρητή, μια μονάδα δεδομένων για τη διακπεραίωση ποικίλων λειτουργιών, όπως πρόσθεση, σύζευξη, ολίσθηση κ.α., και μια μονάδα μετάφρασης για την εκτέλεση των λειτουργιών του προγράμματος. Η κύρια μνήμη περιέχει λίγες εντολές από ένα πρόγραμμα. Η διεύθυνση που είναι εγγεγραμμένη στον καταχωρητή διευθύνσεων του προγράμματος αναφέρεται σε μια από τις εντολές, η οποία εισάγεται μέσα στον καταχωρητή προγράμματος και αποκωδικοποιείται. Το αριστερό μέρος της εντολής χρησιμοποιείται για την επιλογή μιας από τις βασικές λειτουργίες του υπολογιστή και το δεξί μέρος για τη διευθυνσιοδότηση μιας κυψέλης της κύριας μνήμης, της οποίας το περιεχόμενο ανασύρεται προκειμένου να αποτελέσει ένα όρισμα για τη λειτουργία. Οι επαναλαμβανόμενες πράξεις λήψης της επόμενης εντολής, μετάφρασης της εντολής και εκτέλεσης της λειτουργίας επί του κατηγορήματος ονομάζονται κύκλος ανάκλησηςεκτέλεσης. Η Εικόνα 1 προσδιορίζει (σε ελεύθερη απόδοση) την αρχιτεκτονική ενός ψηφιακού υπολογιστή. Περιγράφει ένα μηχανιστικό σύστημα το οποίο συμπεριφέρεται με ένα καθορισμένο τρόπο. Η γλώσσα που χρησιμοποιείται γι’ αυτήν την περιγραφή θεωρεί πολλά στοιχεία ως δεδομένα, καθώς αναφέρεται σε καταχωρητές, συνδέσμους, αποκωδικοποιητές κ.ο.κ. Αυτά τα συστατικά καθώς και ο τρόπος λειτουργίας τους χρειάζονται περαιτέρω προσδιορισμό - το πώς

271

υλοποιούνται σε επίπεδο τεχνολογίας κυκλωμάτων και τελικά σε επίπεδο ηλεκτρονικής φυσικής. Όλα αυτά μπορούν εδώ να θεωρηθούν δεδομένα. Η συμπεριφορά αυτής της μηχανής εξαρτάται από το πρόγραμμα και τα δεδομένα που βρίσκονται αποθηκευμένα στη μνήμη. Πράγματι, η μηχανή είναι σε θέση να εμφανίσει κατά βάση οποιαδήποτε συμπεριφορά, ανάλογα με το περιεχόμενο. Έως τώρα είμαστε αρκετά εξοικειωμένοι με την εκπληκτική ποικιλία τέτοιων προγραμμάτων - για στατιστικούς υπολογισμούς, συντήρηση καταλόγων, παιχνίδια, επεξεργασία κειμένων, εκτέλεση εργαλείων μηχανής κ.ο.κ. - αλλά και για την τροποποίηση της αλληλεπίδρασης του υπολογιστή με το περιβάλλον του, έτσι ώστε αυτή η αλληλεπίδραση να λαμβάνει χώρα με μια ποικιλία γλωσσών, γραφικών απεικονίσεων και άλλα παρόμοια. Όλα τα παραπάνω πραγματοποιούνται από τη σύνθεση 3 στοιχείων: α. Της αρχιτεκτονικής του υπολογιστή, η οποία καθιστά εφικτή τη μετάφραση προγραμμάτων, β. Της ελαστικότητας των προγραμμάτων ως προς τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς, για λόγους τόσο εξωτερικής κατανάλωσης, όσο και δημιουργίας επιπρόσθετων προγραμμάτων για μελλοντική χρήση και γ. Την ύπαρξη μεγάλων ποσών μνήμης για τη διατήρηση πολλών προγραμμάτων μαζί με τα απαιτούμενα δεδομένα τους, έτσι ώστε να είναι εφικτή η εμφάνιση ενός εύρους συμπεριφοράς. Η Εικόνα 1 είναι μονάχα η «κορυφή του παγόβουνου» της αρχιτεκτονικής των υπολογιστών. Περιέχει, ωστόσο, τις θεμελιώδεις αρχές και τις παρουσιάζει σε μια συμπαγή μορφή. Η αρχιτεκτονική της νόησης Η Εικόνα 1 συνοψίζει την επινόηση του υπολογιστή, ενός μηχανισμού που μπορεί να εμφανίζει ευέλικτη, περίπλοκη, προσαρμοστική και προσανατολισμένη προς έργα συμπεριφορά. Στους ανθρώπους παρατηρείται αυτή η προσαρμοστική συμπεριφορά σε φαινομενικά απεριόριστη αφθονία και ποικιλία. Μια εύλογη υπόθεση είναι ότι συστήματα όπως αυτό της Εικόνας 1 αποκαλύπτουν τους θεμελιώδεις μηχανισμούς με τους οποίους οι άνθρωποι κατακτούν από την πλευρά τους ευελιξία και συνεπώς με τους οποίους λειτουργεί ο νους. Η εμπειρική βάση για αυτό το μετασχηματισμό έχει προέλθει από το τεράστιο εύρος των έργων που έχουν περατώσει οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές, εύρος το οποίο περιλαμβάνει το πλήθος των συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης, δίχως βέβαια να περιορίζεται σε αυτό. Αυτός ο μετασχηματισμός έχει αποκτήσει ακαταμάχητη ισχύ από τη θεωρία των υπολογιστικών συστημάτων (Hopcroft και Ullman, 1979), η οποία συνοψίζει πολλά ειδικά χαρακτηριστικά στην Εικόνα 1 και δείχνει αφενός την επάρκεια και την αναγκαιότητα των υπολογιστικών μηχανισμών, αφετέρου τον τρόπο με τον οποίο αυτοί οι μηχανισμοί σχετίζονται με συστήματα που έχουν αναπαραστάσεις του εξωτερικού τους κόσμου ( που έχουν δηλαδή σημασιολογία). Οι αρχιτεκτονικές που

272

προκύπτουν από αυτή τη θεωρία ονομάζονται συμβολικές αρχιτεκτονικές. Ο άνθρωπος μπορεί να περιγραφεί σε διαφορετικά επίπεδα οργάνωσης. Στην κορυφή βρίσκεται το επίπεδο της γνώσης (ή γνωστικό επίπεδο), το οποίο περιγράφει το πρόσωπο ως έχον στόχους και γνώση για τον κόσμο, μέσα στο οποίο η γνώση υπηρετεί τη ικανοποίηση των στόχων του (σύμφωνα με την αρχή της ορθολογικότητας). Το πρόσωπο δύναται να λειτουργεί στο γνωστικό επίπεδο μονάχα στο βαθμό που αποτελεί ταυτόχρονα και ένα σύστημα συμβολικού επιπέδου, το οποίο σύστημα δρα με όρους αναπαραστάσεων και λειτουργιών επεξεργασίαςτης-πληροφορίας πάνω σε αυτές τις αναπαραστάσεις. Το συμβολικό επίπεδο πρέπει ακόμη να υλοποιηθεί για να αποτελέσει το υπόστρωμα, και η αρχιτεκτονική είναι ακριβώς αυτό το υπόστρωμα, όπως ορίζεται από μια κατάλληλη περιγραφική γλώσσα. Για τους υπολογιστές, αυτό αντιστοιχεί στο επίπεδο καταχώρησης- μεταφοράς, στο οποίο διανύσματα δυαδικών ψηφίων μεταφέρονται από μια λειτουργική μονάδα (π.χ. ένα αθροιστή) σε μια άλλη, υποκείμενα σε περιορισμούς που επιβάλλουν δυαδικά ψηφία. Για τους ανθρώπους αυτό είναι το επίπεδο των νευρωνικών κυκλωμάτων, το οποίο γενικά περιγράφεται ικανοποιητικά ως διασυνδεόμενα δίκτυα υψηλής παραλληλίας, με ανασταλτικές και διεγερτικές συνδέσεις. Αυτά τα δίκτυα επεξεργάζονται ένα ρεύμα συνεχών σημάτων. Κάτω από αυτό βέβαια υπάρχουν και άλλα επίπεδα περιγραφής - νευρώνες, κυτταρικά όργανα, μακρομόρια κ.λ.π. Αυτή η διευθέτηση επιπέδων οργάνωσης φαίνεται ότι είναι ιδιαίτερης σημασίας αποτελεί άλλωστε τη βασική προϋπόθεση για τη δημιουργία συστημάτων με νοημοσύνη. Παρ’ όλα αυτά, υπάρχει μια τεράστια ποικιλία, τόσο αρχιτεκτονικών όσο και υλικών υποστρωμάτων που παρέχουν τα μέσα για την εφαρμογή τους. Αυτή η διπλή ποικιλία ή οι συνέπειές της δεν έχουν ακόμη εκτιμηθεί πραγματικά, πέρα από το γεγονός ότι ποικίλλουν και είναι υπερβολικά μεγάλες. Η κατανόηση μιας δεδομένης αρχιτεκτονικής είναι εύκολη όταν μας παρουσιάζεται, παρ’ όλο που απαιτεί ένα κοπιώδες πέρασμα μέσα από πολλές λεπτομέρειες. Είναι δύσκολο όμως να διακρίνουμε τις συνέπειες που έχει μια αρχιτεκτονική στη συμπεριφορά, καθώς η αρχιτεκτονική επικαλύπτεται από τα προγράμματα που εκτελεί. Ακόμη, είναι πολύ δύσκολο να συγκρίνουμε διαφορετικές αρχιτεκτονικές, επειδή η κάθεμία από αυτές παρουσιάζει τη δική της πλήρη δομή, η οποία μπορεί να επεξεργαστεί τον κόσμο με ριζικά διαφορετικούς τρόπους. Παρ’ όλες αυτές τις δυσκολίες, η γνωσιακή επιστήμη χρειάζεται να προσδιορίσει εκείνη την αρχιτεκτονική που υποστηρίζει και αποτελεί τη βάση της ανθρώπινης νόησης. Η συμπεριφορά δεν καθορίζεται αποκλειστικά από την αρχιτεκτονική. Οι άλλοι κύριοι παράγοντες είναι ο στόχος, τον οποίο επιχειρεί να επιτύχει το πρόσωπο, το περιβάλλον μέσα στο οποίο το πρόσωπο εκτελεί ένα έργο και η γνώση του υποκειμένου. Ο πρώτος δεν δηλώνει μόνο τη γνώση των επιθυμητών συνθηκών ή της επιθυμητής κατάστασης, αλλά

273

και τη δέσμευση να ρυθμιστεί η συμπεριφορά προς την επίτευξη τέτοιων συνθηκών. Ο δεύτερος δηλώνει την αντικειμενική κατάσταση, παράλληλα με τους αντικειμενικούς περιορισμούς που οριοθετούν την αλληλεπίδραση του υποκειμένου με την κατάσταση. Ο τρίτος παράγοντας δηλώνει την υποκειμενική κατάσταση του υποκειμένου σε σχέση με ένα έργο. Η γνώση που εμπλέκεται στην εκπλήρωση οποιουδήποτε έργου ποικίλλει, είναι περιεκτική και απορρέει από πολλαπλές πηγές. Αυτές οι πηγές περιλαμβάνουν τη δήλωση ενός έργου ή τις ενδείξεις που το συστήνουν, την αμέσως προηγούμενη αλληλεπίδραση με την κατάσταση που είναι σχετική με το έργο, την μακροχρόνια εμπειρία ανάλογων ή παρόμοιων καταστάσεων, την προγενέστερη εκπαίδευση περιλαμβανομένης της απόκτησης δεξιοτήτων, και την υπαγωγή σε κοινωνικά και πολιτιστικά πλαίσια, τα οποία παρέχουν τον υποστηρικτικό προσανατολισμό. Όλες αυτές οι πηγές γνώσης συμβάλλουν στον προσδιορισμό της συμπεριφοράς. Ο στόχος, το έργο και η γνώση χαρακτηρίζουν φυσικά το επίπεδο γνώσης, το γνωστικό επίπεδο (knowledge level) ενός υποκειμένου. Ο κύριος ρόλος της αρχιτεκτονικής είναι να υποστηρίζει την επεξεργασία των συμβολικών αναπαραστάσεων που συγκροτούν τη γνώση. Αν αυτό το έκανε με τέλειο τρόπο, τότε η αρχιτεκτονική δεν θα εμφανιζόταν ως ένας ανεξάρτητος παράγοντας στον καθορισμό της συμπεριφοράς, περισσότερο από την ακετυλχολίνη ή τα άτομα θείου. Θα ήταν απλώς η σκαλωσιά που εξηγεί τον τρόπο με τον οποίο πραγματοποιούνται μέσα στον υλικό μας κόσμο οι πραγματικοί συντελεστές (έργο και γνώση). Ο χαρακτηρισμός, ωστόσο, του επιπέδου γνώσης είναι κάθε άλλο παρά τέλειος. Κατά πώς αρέσκονταν να λένε οι γλωσσολόγοι, υπάρχει ένα δυνητικά μεγάλο κενό μεταξύ ικανότητας και επίδοσης. Η αρχιτεκτονική αναδεικνύεται μέσα από πολλά μεγέθη, μικρά και μεγάλα. Πράγματι, ένα μεγάλο μέρος της γνωστικής ψυχολογίας απαριθμεί αυτά τα μεγέθη - ταχύτητα της επεξεργασίας, λάθη της μνήμης, γλωσσικά λάθη, αντιληπτικές πλάνες, ανεπάρκεια της ορθολογικότητας στη λήψη αποφάσεων, παρέμβαση ως αποτέλεσμα μάθησης κ.ο.κ. Αυτοί οι παράγοντες στηρίζονται εν μέρει στην αρχιτεκτονική. Πλευρές της συμπεριφοράς μπορεί ακόμη να ανάγονται σε δομές και μηχανισμούς που ορίζονται σε χαμηλότερα επίπεδα - νευρωνική λειτουργία, ιδιότητες των μυών, ατέλειες (κατασκευαστικές) στο φακό του κερατοειδούς χιτώνα, μακρομοριακή δομή φαρμάκων, οι επιδράσεις της αυξημένης θερμοκρασίας κ.ο.κ.. Όταν, όμως, η αρχιτεκτονική αποτυγχάνει να υποστηρίξει επαρκώς τη γνωστική και στοχοκεντρική συμπεριφορά, προκαλεί συνολικά την ανάδυση χαρακτηριστικών τα οποία θεωρούμε ψυχολογικά. Ιδωμένο με αυτόν τον τρόπο, ένα μεγάλο μέρος της ψυχολογίας εμπλέκεται στη διερεύνηση της αρχιτεκτονικής. Η ιδέα της αρχιτεκτονικής προμηθεύει της έννοια του πλήρους συστήματος των μηχανισμών που απαιτούνται για την επίτευξη ευέλικτης νοήμονος συμπεριφοράς. Κατά κανόνα, οι ψυχολογικές έρευνες απομονώνουν τους υπό διερεύνηση μηχανισμούς (μνήμη, μάθηση, ανάσυρση μνήμης κ.ά.), με μια, ωστόσο, δικαιολογημένη

274

αντίληψη για τον αναγκαίο και σημαντικό χαρακτήρα αυτών των μηχανισμών. Η αρχιτεκτονική προσθέτει το πλαίσιο του πλήρους συστήματος μέσα στο οποίο λειτουργούν τέτοιοι ξέχωροι μηχανισμοί, παρέχοντας έτσι συμπληρωματικούς περιορισμούς που καθορίζουν τη συμπεριφορά. Ακόμη, η αρχιτεκτονική φέρνει στο προσκήνιο συμπληρωματικούς μηχανισμούς που πρέπει να εμπλέκονται (στη συμπεριφορά), στους οποίους, όμως, έχει δοθεί λιγότερη προσοχή από την πειραματική ψυχολογία, όπως, για παράδειγμα, πρωτογενείς λειτουργίες και μηχανισμοί ελέγχου. Αυτή η απαίτηση για ενοποίηση (των μηχανισμών) δεν είναι απλά ένα εύγευστο καρύκευμα. Κάθε ολοκληρωμένη ανθρώπινη ενέργεια επικαλείται τις περισσότερες από τις ψυχολογικές λειτουργίες, τις οποίες διερευνούμε τμηματικά- αντίληψη, κωδικοποίηση, ανάσυρση, μνήμη, σύνθεση και επιλογή συμβολικών αποκρίσεων, λήψη αποφάσεων, κινητικές εντολές και ακριβείς κινητικές αποκρίσεις. Η ψυχολογική θεωρία και ο πειραματισμός επισύρουν σημαντικούς κινδύνους, όταν εστιάζουν σε ένα μέρος της συμπεριφοράς, αφήνοντας έτσι το υπόλοιπο ως ένα ακατάληπτο υπόστρωμα. Μια θεωρία της αρχιτεκτονικής αποτελεί μια πρόταση για τον πλήρη γνωστικό μηχανισμό, παρά για μια όψη ή έναν επιμέρους μηχανισμό (της νόησης). Μια προτεινόμενη ενσάρκωση μιας αρχιτεκτονικής, όπως ένα σύστημα προσομοίωσης, φιλοδοξεί να είναι ένας ολοκληρωμένος μηχανισμός της ανθρώπινης νόησης. Η μορφή του μηχανισμού της μνήμης αντανακλά μια υπόθεση για τη μορφή των συμβολικών περιγραφών της ανθρώπινης δράσης. Ο τρόπος με τον οποίο δημιουργούνται ή τροποποιούνται τα προγράμματα (του μηχανισμού), αντανακλά μια υπόθεση για τον τρόπο με τον οποίο δημιουργούνται ή τροποποιούνται οι περιγραφές της ανθρώπινης δράσης, κ.ο.κ. (Newell, 1987). Συνοψίζοντας, ο ρόλος της αρχιτεκτονικής στη γνωσιακή επιστήμη είναι ο ρόλος του κεντρικού στοιχείου μέσα σε μια θεωρία της ανθρώπινης νόησης. Δεν είναι ο μοναδικός, ούτε ο κυρίαρχος παράγοντας που καθορίζει τη συμπεριφορά ενός ατόμου, είναι όμως ο παράγοντας εκείνος που καθορίζει το βαθμό στον οποίο η συμπεριφορά είναι ψυχολογική. Μια θεωρία της νόησης ισοδυναμεί με μια θεωρία της αρχιτεκτονικής. Απαιτήσεις για μια Γνωσιακή Αρχιτεκτονική Γιατί θα πρέπει να προσεγγίσουμε τη γνωσιακή αρχιτεκτονική με τον ένα ή τον άλλο τρόπο; Όλες οι αρχιτεκτονικές εξασφαλίζουν τη δυνατότητα προγραμματισμού, ο οποίος παράγει απεριόριστα ευέλικτη συμπεριφορά. Γιατί δεν θα ήταν μια συγκεκριμένη αρχιτεκτονική εξίσου καλή με μια άλλη; Θα πρέπει να θέσουμε αυτήν την ερώτηση ως προκαταρκτική στη συζήτηση για τη φύση της γνωσιακής αρχιτεκτονικής. Χρειάζεται να κατανοήσουμε τις απαιτήσεις που διαμορφώνουν την ανθρώπινη νόηση, κυρίως, πέρα από την ανάγκη για

275

καθολικό υπολογισμό. Η γνωσιακή αρχιτεκτονική οφείλει να παρέχει την υποστήριξη που είναι απαραίτητη για την ικανοποίηση όλων αυτών των απαιτήσεων. Τα ακόλουθα είναι μια λίστα με συνθήκες που θα μπορούσαν να διαμορφώσουν την αρχιτεκτονική (προσαρμοσμένο από Newell, 1980): 1. 2.

Ευέλικτη συμπεριφορά σε συνάρτηση με το περιβάλλον. Εκδήλωση προσαρμοστικής (ορθολογικής, στοχοκεντρικής) συμπεριφοράς. 3. Λειτουργία σε πραγματικό χρόνο. 4. Λειτουργία μέσα σε ένα πλούσιο, σύνθετο και διαφοροποιούμενο περιβάλλον. α. Αντίληψη ενός τεράστιου όγκου μεταβαλλόμενων λεπτομερειών. β. Ικανότητα χειρισμού μεγάλων ποσών γνώσης. γ. Ρύθμιση ενός κινητικού συστήματος, το οποίο έχει πολλούς βαθμούς ελευθερίας. 5. Χρήση συμβόλων και γενικών εννοιών. 6. Χρήση φυσικής και τεχνητής γλώσσας. 7. Μάθηση από το περιβάλλον και από την εμπειρία. 8. Απόκτηση δεξιοτήτων κατά την ανάπτυξη. 9. Αυτόνομη διαβίωση μέσα σε μια κοινωνική ομάδα. 10. Εκδήλωση συνείδησης και αίσθησης του εαυτού. Οι παραπάνω προϋποθέσεις εκφράζουν την κοινή, αλλά και επιστημονικά ενημερωμένη γνώση που έχουμε για τα ανθρώπινα όντα και το φυσικό τους περιβάλλον. Δεν υπάρχει τρόπος να γνωρίζουμε πόσο ολοκληρωμένη είναι η λίστα, σίγουρα όμως περιλαμβάνονται σε αυτή πολλές προϋποθέσεις σχετικού χαρακτήρα: 1. Αναφέρουμε πρώτη την απαίτηση για ευέλικτη συμπεριφορά λειτουργική ως προς το περιβάλλον, καθώς αυτή είναι η κεντρική ικανότητα που παρέχουν οι αρχιτεκτονικές. Αν ένα σύστημα αδυνατεί το ίδιο να αντιδρά με όποιο τρόπο είναι αναγκαίο, δύσκολα θα χαρακτηριστεί νοήμον. Φυσικά, η συνολική επιδίωξη αυτής της λίστας είναι να προχωρήσει πέρα από αυτό το πρώτο στοιχείο. 2. Η ευελιξία, από μόνη της, δεν είναι παρά ένα μέσον. Οφείλει να εξυπηρετεί στόχους και να συσχετίζεται, κατά τρόπο ορθολογικό, με την απόκτηση των πραγμάτων και των συνθηκών που επιτρέπουν στον οργανισμό να επιβιώνει και να αναπαράγεται. 3. Η νόηση πρέπει να λειτουργεί σε πραγματικό χρόνο. Αυτό αποτελεί ένα σημαντικό και ευρύ αίτημα που προβάλλεται από το περιβάλλον. Έρχεται σε άμεση αντίθεση με τις προϋποθέσεις της ευελιξίας, όπου ο αναγκαίος για υπολογισμούς χρόνος συνιστά έναν σημαντικό πόρο. 4. Το περιβάλλον στο οποίο ζουν οι άνθρωποι, πέρα από το ότι είναι δυναμικό, έχει άλλα σημαντικά χαρακτηριστικά: Είναι πλούσιο σε πιθανούς συνδυασμούς και λεπτομέρειες, καθώς μεταβάλλεται ταυτοχρόνως σε πολλά μέτωπα, αλλά και με πολλές κανονικότητες σε κάθε κλίμακα χρόνου. Το γεγονός αυτό επηρεάζει το γνωστικό σύστημα με πολλούς τρόπους: α) Πρέπει να

276

υπάρχουν πολλαπλά αντιληπτικά συστήματα που θα μπορούν να αγγίζουν τις πολλαπλές όψεις (του περιβάλλοντος). Πρέπει όλα να λειτουργούν συντονισμένα και δυναμικά και κάποια οφείλουν να έχουν μεγάλο εύρος ζώνης. β) Πρέπει να υπάρχει μεγάλη χωρητικότητα σε μνήμη, καθώς το περιβάλλον παρέχει την ευκαιρία να γίνουν αντικείμενο γνώσης πολλά σχετικά μεταξύ τους πράγματα, και, σε έναν εξελικτικό, και ως εκ τούτου ανταγωνιστικό κόσμο, οι ευκαιρίες για ορισμένους παράγουν απαιτήσεις για όλους. γ) Η δυνατότητα του κινητικού συστήματος να επηρεάζει και να κινείται μέσα σε έναν σύνθετο κόσμο, προϋποθέτει τον συνεχή καθορισμό των πολλών βαθμών ελευθερίας (του συστήματος) σε ρυθμό υπαγορευμένο από το περιβάλλον. 5. Οι ανθρώπινες νοητικές λειτουργίες κάνουν χρήση συμβόλων και αφηρημένων εννοιών. 6. Ακόμη, η νόηση χρησιμοποιεί γλώσσα, τόσο φυσική όσο και τεχνητή. Αυτές οι δυο προϋποθέσεις μπορεί να σημαίνουν το ίδιο πράγμα, ή μπορεί και να υπαινίσσονται αιτήματα που είναι ξεχωριστά. Και οι δυο προϋποθέσεις σχετίζονται στενά με την προϋπόθεση της ευελιξίας και μπορεί να μην είναι αναγκαίο να τις θεωρούμε ξεχωριστά από την τελευταία. Μπορεί, ωστόσο, να υπάρχουν συμπληρωματικά, σε καθεμία από αυτές, σημαντικές πλευρές. Η λίστα δεν αποσκοπεί στη διευθέτηση όλων αυτών, καθώς επιχειρεί πλήρη κάλυψη του θέματος, παρά να είναι φειδωλή και να προσπαθεί να αναδείξει την ανεξαρτησία των στοιχείων. 7. Οι άνθρωποι μαθαίνουν από το περιβάλλον, και αυτό πρέπει να συμβαίνει όχι με τρόπο περιστασιακό αλλά συνεχή και όχι λίγο, αλλά πολύ. Και αυτό ακόμη απορρέει από το πλήθος των κανονικοτήτων, οι οποίες, σε ποικίλες χρονικές κλίμακες, είναι διαθέσιμες προς μάθηση. 8. Επιπρόσθετα, αποκτούμε πολλές από τις ικανότητες μας κατά την ανάπτυξη. Όταν το νεογνό πρωτοέρχεται στον κόσμο, του λείπουν σίγουρα πολλές ικανότητες, αλλά φαίνεται ότι αυτές είναι ακριβώς οι ικανότητες που απαιτούνται για την απόκτηση των συμπληρωματικών ικανοτήτων που έχει ανάγκη. Συνεπώς, υπάρχει ένας περιορισμός που θυμίζει το παράδοξο με το αβγό και την κότα και ο οποίος υπαινίσσεται μια σημαντική διαδικασία εξειδίκευσης προκειμένου να είναι δυνατή η ανάπτυξη. Η σχέση μεταξύ μάθησης και περιβάλλοντος είναι θολή, όπως συμβαίνει και με τις προϋποθέσεις των συμβόλων και της γλώσσας. Οι δυο προϋποθέσεις ανήκουν στη λίστα οτιδήποτε και αν αποδειχθεί ότι είναι. 9. Οι άνθρωποι ζουν αυτόνομοι μέσα σε μια κοινωνική ομάδα. Αυτή η προϋπόθεση συνδυάζει δυο όψεις. Αφενός, η αυτονομία συνεπάγεται αυξημένη ικανότητα να είναι κανείς ελεύθερος από δεσμεύσεις του περιβάλλοντος. Σχετική με την αυτονομία των σύγχρονων υπολογιστών και των ρομπότ, αυτή η αυτονομία υπαινίσσεται την ανάγκη για σημαντικά αυξημένες ικανότητες. Αφετέρου, πολλά από αυτά που μας έχει μάθει η ηθολογία και η κοινωνική επιστήμη αναφέρονται στην εξάρτηση των ατόμων από τις κοινότητες μέσα στις οποίες ανατρέφονται και ανήκουν (Von Cranach, Foppa, Lepinies, and Ploog, 1979). Οι συμπληρωματικές ικανότητες για χαμηλού επιπέδου αυτονομία δεν αναιρούν την αναγκαιότητα της

277

κοινωνικοποίησης και ενσωμάτωσης σε μια υποστηρικτική κοινωνική δομή. Η απομάκρυνση από την ομάδα καθιστά τους ανθρώπους απροσάρμοστους και δυσλειτουργικούς από πολλές απόψεις. 10. Η προϋπόθεση της συνείδησης είναι κάπως θολή. Είναι βέβαιο πως έχουμε συνείδηση. Δεν είναι όμως προφανής ο λειτουργικός ρόλος, τον οποίο παίζει η συνείδηση μέσα στο συνολικό σχήμα της νόησης. Η έρευνα έχει ξεκαθαρίσει τη σημασία της μετα-γνώσης, λαμβάνοντας υπόψη τις ικανότητες του εαυτού σε σχέση με το περιβάλλον στο οποίο επιτελεί έργο. Ωστόσο, το σημείο σύνδεσης της μετα-γνώσης με τη συνολική ιδέα της αίσθησης του εαυτού παραμένει θολή. Η ανθρώπινη νόηση μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σύστημα επεξεργασίας πληροφοριών, το οποίο ικανοποιεί όλες τις προϋποθέσεις που αναφέραμε και ίσως, άλλες που δεν γνωρίζουμε ακόμη. Η ευελιξία, το θεμέλιο του ισχυρισμού ότι η νόηση χτίζεται βάσει μιας αρχιτεκτονικής, βεβαίως αποτελεί ένα χαρακτηριστικό στοιχείο, αλλά δεν είναι το μοναδικό στοιχείο. Καθένα από τα άλλα παίζει κάποιο ρόλο στο γεγονός ότι η ανθρώπινη νόηση είναι όπως είναι. Το πρόβλημα αυτού του Κεφαλαίου δεν είναι το σχήμα που λαμβάνει η νόηση συνολικά ως αποτέλεσμα απόκρισης στις παραπάνω προϋποθέσεις - αυτό αποτελεί γενικά το πρόβλημα της γνωσιακής επιστήμης. Το πρόβλημά μας είναι τι υπαινίσσεται η λίστα, ως προς το σχήμα της αρχιτεκτονικής. Για κάθε προϋπόθεση υπάρχει ένα σώμα γενικής και επιστημονικής γνώσης, η οποία είναι λίγο ή πολύ ανεπτυγμένη. Αλλά, η νόηση συνιστά πάντοτε το προϊόν τόσο της αρχιτεκτονικής όσο και του περιεχομένου της μνήμης, όπως συνδυάζεται κάτω από το χαρακτηριστικό γνώρισμα της προσαρμοστικότητας. Το γεγονός αυτό τείνει να συγκαλύπτει την εσώτερη δομή και να αποκαλύπτει μόνο την συμπεριφορά στο γνωσιακό επίπεδο. Συνεπώς, η εξαγωγή των επιπτώσεων της αρχιτεκτονικής απαιτεί ανάλυση. Πολλές προσεγγίσεις είναι πιθανές για τέτοιες αναλύσεις, παρ’ όλο που εδώ μπορούμε μόνο να τις δούμε περιληπτικά. Η πιο σημαντική είναι να πλησιάσουμε την αρχιτεκτονική από την άποψη του χρόνου. Η αρχιτεκτονική έχει μια πιθανότητα να διαφανεί, αν υπάρχει έστω λίγος χρόνος για την εκδήλωση προγραμματισμένης συμπεριφοράς. Ένα καλό παράδειγμα αποτελεί η εξερεύνηση της συμπεριφοράς άμεσηςαντίδρασης, η οποία έχει εγκαθιδρύσει ένα πεδίο αυτόματης συμπεριφοράς διακριτό από το πεδίο της πιο εμπρόθετης ελεγχόμενης συμπεριφοράς (Schneider and Shiffrin, 1977, Shiffrin and Schneider, 1977). Μια άλλη προσέγγιση είναι η αναζήτηση καθολικών κανονικοτήτων. Αν μέσα από το πλήθος των παραλλαγών διαφαίνεται κάποια κανονικότητα, τότε αυτή ίσως αντανακλά κάποια πλευρά της αρχιτεκτονικής. Ένα καλό παράδειγμα αποτελεί ο νόμος της επίδρασης της εξάσκησης, κατά τον οποίο ο χρόνος εκτέλεσης επαναληπτικών έργων, τις περισσότερες φορές ανεξάρτητα από τον τύπο του έργου, βελτιώνεται σε συνάρτηση με ένα νόμο του αριθμού των δοκιμών (Newell and

278

Rosenbloom, 1981). Έχει υποτεθεί ότι οι μηχανισμοί της αρχιτεκτονικής εξηγούν το παράδειγμα (Rosenbloom and Newell, 1986). Επιπλέον, μια άλλη προσέγγιση αφορά την κατασκευή πειραματικών αρχιτεκτονικών οι οποίες υποστηρίζουν έναν αριθμό προϋποθέσεων της λίστας. Αυτές βοηθούν στο να παραχθούν υποψήφιοι μηχανισμοί, οι οποίοι θα πληρούν ποικίλες προϋποθέσεις, αλλά ακόμη θα αποκαλύπτουν την πραγματική φύση της προϋπόθεσης. Πολλές από τις προσπάθειες στην Τ.Ν. και στην ανάπτυξη εργαλείων και περιβαλλόντων για προγράμματα Τ.Ν. ταιριάζουν σε αυτό το καλούπι (ένα συνέδριο από τον VanLehn, 1989 δίνει αρκετά καλά παραδείγματα). Οι λειτουργικές προϋποθέσεις δεν αποτελούν τη μόνη πηγή γνώσης σχετικά με τη γνωσιακή αρχιτεκτονική. Γνωρίζουμε ότι η γνωσιακή αρχιτεκτονική υλοποιείται με τεχνολογία νευρώνων και ότι δημιουργήθηκε εξελικτικά. Και τα δυο αυτά στοιχεία ασκούν σημαντικές επιδράσεις στην αρχιτεκτονική. Δεν πραγματευόμαστε και τις δυο. Τα αποτελέσματα της νευρωνικής δομής του εγκεφάλου εξετάζονται σε άλλα Κεφάλαια του παρόντος τόμου, και τα αποτελέσματα της εξέλιξης, αν και ερεθιστικά, δεν γίνονται εύκολα ορατά. Η φύση της Αρχιτεκτονικής Στη συνέχεια θα περιγράψουμε τη φύση της αρχιτεκτονικής. Η περιγραφή θα δοθεί με όρους λειτουργιών παρά δομών και μηχανισμών. Εν μέρει, αυτό συμβαίνει γιατί η αρχιτεκτονική ορίζεται σε σχέση με το τι κάνει η ίδια για τη νόηση. Αλλά και επειδή, όπως έχουμε ανακαλύψει από την επιστήμη των υπολογιστών, μια πολύ μεγάλη ποικιλία δομών και μηχανισμών έχει αποδειχθεί ικανή να παράσχει τις κεντρικές λειτουργίες. Συνεπώς, κανένα σύνολο μηχανισμών και δομών δεν έχει αναδυθεί ως επαρκώς αναγκαίο, προκειμένου να αποτελέσει κριτήριο. Ο καθαρά λειτουργικός χαρακτήρας των αρχιτεκτονικών είναι ιδιαίτερα σημαντικός, όταν μετακινούμαστε από τους καθιερωμένους ψηφιακούς υπολογιστές στην ανθρώπινη νόηση. Στην τελευταία, η υποκείμενη τεχνολογία του συστήματος (νευρωνικά κυκλώματα) και η τεχνολογία της κατασκευής (εξέλιξη) διαφέρουν πολύ μεταξύ τους, οπότε μπορούμε να περιμένουμε ότι η υλοποίηση των λειτουργιών πραγματοποιείται με τρόπους αρκετά διαφορετικούς από ό,τι στη σύγχρονη ψηφιακή τεχνολογία. Σε γενικές γραμμές, η αρχιτεκτονική υποστηρίζει μια δεδομένη λειτουργία παρά ολόκληρη τη λειτουργία. Ουσιωδώς, όλες οι νοητικές ή ρυθμιστικές λειτουργίες παρέχονται από το λογισμικό, επειδή η αρχιτεκτονική παρέχει την οδό δια της οποίας το λογισμικό (δηλαδή, το περιεχόμενο) μπορεί να καθοδηγήσει τη συμπεριφορά με ελαστικούς τρόπους. Η εκτέλεση όλων των συγκεκριμένων λειτουργιών κατευθείαν μέσα στην αρχιτεκτονική είναι απαραίτητη μόνο σε διάφορες συνθήκες, οι οποίες είναι περιοριστικές - όπως ταχύτητα, αξιοπιστία, πρόσβαση στους ίδιους τους αρχιτεκτονικούς μηχανισμούς, και άλλα παρόμοια. Φυσικά, μπορεί να είναι αποτελεσματικό να εκτελούνται μέσα στην

279

αρχιτεκτονική λειτουργίες, οι οποίες παρέχονται και από το λογισμικό. Από μια είτε βιολογική είτε σχεδιαστική προοπτική δεν υπάρχει ουσιαστικός λόγος να προτιμήσουμε τον ένα ή τον άλλο τρόπο διεκπεραίωσης μιας λειτουργίας. Ζητήματα σχετικά με την αποδοτικότητα, τη δυνατότητα κατασκευής και τροποποίησης, το κόστος και τη διαθεσιμότητα των πόρων, καθορίζουν μαζί τι μηχανισμοί χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση μιας λειτουργίας και πώς αυτοί οι μηχανισμοί χωρίζονται μεταξύ αρχιτεκτονικής υποστήριξης και προγράμματος - δεδομένων. Ακολουθεί μια λίστα με γνωστές λειτουργίες της αρχιτεκτονικής. 1.

2.

3.

4.

5.

Μνήμη α. Περιέχει δομές που περιέχουν δείγματα συμβόλων. β. Ανεξάρτητα τροποποιήσιμη σε ορισμένο μέγεθος κόκκου (grain size). γ. Επαρκής μνήμη. Σύμβολα α. Σχήματα που παρέχουν πρόσβαση σε περιφερικές δομές συμβόλων. β. Ένα δείγμα συμβόλου κατά την εμφάνιση ενός σχήματος μέσα σε μια δομή γ. Επαρκή σύμβολα. Λειτουργίες α. Διαδικασίες οι οποίες παίρνουν δομές συμβόλων ως είσοδο και παράγουν δομές συμβόλων ως έξοδο. β. Ολοκληρωμένη δυνατότητα σύνθεσης. Μετάφραση α. Διαδικασίες οι οποίες λαμβάνουν δομές συμβόλων ως είσοδο και παράγουν συμπεριφορά ως αποτέλεσμα της εκτέλεσης λειτουργιών. β. Πλήρης μεταφρασιμότητα. Αλληλεπίδραση με τον εξωτερικό κόσμο α. Αντιληπτικοί και κινητικοί μηχανισμοί αλληλεπίδρασης. β. Ενδιάμεση μνήμη και σήματα διακοπής. γ. Απαιτήσεις για δράση σε πραγματικό χρόνο. δ. Συνεχής απόκτηση γνώσης. Επισημαίνουμε ότι οι παραπάνω λειτουργίες αποτελούν μόνο όσες γνωρίζουμε μέχρι τώρα. Ειδικά για τα φυσικά συστήματα, αλλά και για τεχνητά συστήματα, δεν γνωρίζουμε όλες τις λειτουργίες που εκτελούνται. Οι βασικές πηγές της γνώσης μας για τις λειτουργίες της αρχιτεκτονικής είναι ακριβώς αυτό το οποίο αναφέρθηκε με συντομία στις προηγούμενες παραγράφους, δηλαδή η εξέλιξη των αρχιτεκτονικών των υπολογιστικών συστημάτων και η αντίστοιχη αφηρημένη θεωρία των μηχανών που έχει αναπτυχθεί στο πλαίσιο της επιστήμης των υπολογιστών. Η λίστα δεν βασίζεται στις λεπτομέρειες αυτού του υποβάθρου, ωστόσο, οποιοσδήποτε θέλει να ασχοληθεί σοβαρά με τις γνωσιακές αρχιτεκτονικές θα πρέπει να έχει μια σχετική εξοικείωση με

280

αυτό. (Minsky 1967, Bell and Newell, 1971, Hopcroft and Ullman, 1979, Siewiorek, Bell and Newell, 1981, Agrawal, 1986, Fernandez and Lang, 1986, Gajski, Milytinovic, Siegel, and Furht, 1987). Στη συνέχεια θα ασχοληθούμε με τα στοιχεία της λίστας. Συμβολικά συστήματα Η κεντρική λειτουργία της αρχιτεκτονικής είναι να υποστηρίζει ένα σύστημα ικανό για καθολικό υπολογισμό. Έτσι, οι αρχικές λειτουργίες στη λίστα μας είναι αυτές που απαιτούνται για την εξασφάλιση αυτής της δυνατότητας. Θα πρέπει να είμαστε σε θέση να παράγουμε αυτή τη λίστα κάνοντας απλά μια ανάλυση των δεδομένων καθολικών μηχανών. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές παραλλαγές καθολικών συστημάτων. Πράγματι, ένα εντυπωσιακό χαρακτηριστικό στην ιστορία της έρευνας του καθολικού υπολογισμού έχει αποτελέσει η δημιουργία πολλών εναλλακτικών ανεξάρτητων τυποποιήσεων της καθολικότητας, οι οποίες έχουν όλες καταλήξει να θεωρούνται ισοδύναμες. Οι μηχανές Turing, οι αλγόριθμοι Markov, οι μηχανές καταχώρησης (μνήμης),οι αναδρομικές Pitts-McCulloch, οι συναρτήσεις, τα νευρωνικά δίκτυα των μεταπαραγωγές, τα συστήματα χαρακτηρισμένης μνήμης, συν όλοι οι τρόποι οργάνωσης ψηφιακών υπολογιστών - έχουν στο εσωτερικό τους έναν τρόπο τυποποίησης μιας καθολικής μηχανής. Αυτές οι καθολικές μηχανές είναι όλες ισοδύναμες σε ευελιξία και μπορούν να προσομοιώσουν η μια την άλλη. Αλλά, όπως οι αρχιτεκτονικές (και για τους ίδιους λόγους), κάθε τυποποίηση συνιστά από μόνη της ένα σύστημα, και συχνά παρουσιάζει ένα μάλλον συγκεκριμένο και χαρακτηριστικό σχέδιο, όπως είναι η ταινία, η κεφαλή ανάγνωσης και το five-tuple format μιας μηχανής Turing. Το γεγονός αυτό, παρ’ όλο που έχει κάποια γοητεία (ιδιαίτερη αλλά πολύ γενική), τείνει να αποκρύπτει τις γενικές λειτουργίες που απαιτούνται. Η τυποποίηση την οποία επιλέγουμε είναι το σύστημα συμβόλων(Newell 1980), το οποίο είναι ισοδύναμο με όλες τις άλλες τυποποιήσεις. Από την άλλη πλευρά, ο σημαίνων ρόλος των συμβόλων μέσα στο σύστημα έχει αποδειχθεί χρήσιμος στις συζητήσεις για την ανθρώπινη νόηση και το γεγονός ότι το σύστημα αποφεύγει ειδικές λεπτομέρειες λειτουργίας το καθιστά λιγότερο ιδιοσυγκρασιακό από άλλες τυποποιήσεις. Τα πρώτα 4 στοιχεία από τη λίστα των λειτουργιών εξασφαλίζουν σε ένα σύστημα την προϋπόθεση για είναι συμβολικό : μνήμη, σύμβολα, λειτουργίες και μετάφραση. Ωστόσο, καμία από αυτές τις λειτουργίες (ούτε ακόμη τα σύμβολα) δεν συνιστά τη λειτουργία της αναπαράστασης του εξωτερικού κόσμου. Τα σύμβολα όντως παρέχουν μια λειτουργία εσωτερικής αναπαράστασης, όμως η αναπαράσταση του εξωτερικού κόσμου αποτελεί μια λειτουργία του υπολογιστικού συστήματος ως όλου, έτσι ώστε οι αρχιτεκτονικές αφενός υποστηρίζουν μια τέτοια αναπαράσταση, αφετέρου οι ίδιες δε την εξασφαλίζουν. (βλ. κεφάλαιο 2 για το πώς αυτό είναι δυνατό και το πώς μετακινούμαστε από το γνωστικό επίπεδο, το οποίο αναφέρεται στον εξωτερικό κόσμο,

281

στο συμβολικό επίπεδο, το οποίο περιέχει τους μηχανισμούς που εξασφαλίζουν αυτή την αναφορικότητα). Μνήμη και Δομές Μνήμης Η πρώτη προϋπόθεση αφορά τη μνήμη, πράγμα το οποίο σημαίνει δομές που διατηρούνται στο χρόνο. Στους υπολογιστές, η οργάνωση της μνήμης είναι ιεραρχική και κυμαίνεται από καταχωρητές εργασίας στο εσωτερικό του επεξεργαστή (όπως είναι οι καταχωρητές διευθυνσιοδότησης) μέχρι καταχωρητές οι οποίοι χρησιμοποιούνται για προσωρινές καταστάσεις (όπως ένας αθροιστής ή σωρός τελεστών), μέχρι την κύρια μνήμη (η οποία συγκρατεί ενεργά προγράμματα και στην οποία υπάρχει άμεση προσπέλαση), τη δευτερεύουσα μνήμη (δίσκοι) και την μνήμη τρίτης τάξης (μαγνητικές ταινίες). Η παραπάνω ιεραρχία χαρακτηρίζεται από χρονικές σταθερές (ταχύτητα προσπέλασης, ταχύτητα εγγραφής και προσδοκώμενος χρόνος εγκατάστασης) και από τη χωρητικότητα της μνήμης, δυο στοιχεία που σχετίζονται κατ’ αντιστροφή - όσο πιο αργή είναι η μνήμη τόσο περισσότερη διατίθεται. Η γρηγορότερη μνήμη είναι ένα αναπόσπαστο κομμάτι των λειτουργικών δυναμικών του συστήματος και εξετάζεται στη σύνδεσή της με το σύστημα. Η μακροχρόνια μνήμη μεγαλύτερης χωρητικότητας, ικανοποιεί την προϋπόθεση των μεγάλων ποσών μνήμης τα οποία απαιτεί η ανθρώπινη νόηση. Η μνήμη συντίθεται από δομές οι οποίες καλούνται δομές συμβόλων γιατί περιέχουν δείγματα συμβόλων. Στους υπολογιστές, όλες οι μνήμες συγκρατούν τα ίδια είδη δομών, δηλαδή, διανυσματικά δυαδικά ψηφία (ψηφιολέξεις ή λέξεις), παρ’ όλο που κατά περίσταση συναντώνται μεγαλύτερες πολλαπλότητες τέτοιων μονάδων (κουτιά και εγγραφές). Σε κάποιο ικανοποιητικά μεγάλο μέγεθος κόκκου οι δομές της μνήμης οφείλουν να είναι τροποποιήσιμες ανεξάρτητα η μια από την άλλη. Οι λόγοι γι’ αυτό είναι δύο. Πρώτον, η ποικιλομορφία του εξωτερικού κόσμου είναι συνδυαστική - περικλείει πολλές ανεξάρτητες, διαστάσεις με πολλές τιμές, οι οποίες εντοπίζονται (και επαναλαμβάνονται) μέσα στο χώρο και το χρόνο. Μόνο μια συνδυαστική δομή μνήμης μπορεί να συγκρατήσει πληροφορίες για έναν τέτοιο κόσμο. Δεύτερον, ενσωματωμένες σχέσεις εξάρτησης μέσα στη δομή της μνήμης, ενώ διευκολύνουν ορισμένους υπολογισμούς, τελικά θα πρέπει να παρεμβαίνουν στην ικανότητα του συστήματος να εκτελεί υπολογισμούς σύμφωνα με τις επιταγές του περιβάλλοντος. Με το να μην αποκρίνονται στις δεσμεύσεις του περιβάλλοντος, οι δεσμεύσεις της μνήμης καθίστανται τελικά τροχοπέδη, παρ’ όλο που είναι πιθανό να γίνει αντιστάθμιση με την εκτέλεση συμπληρωματικών υπολογισμών. Φυσικά, οι δομές μπορούν, μέσα σε κάποια όρια που εδώ ονομάζονται «μεγέθη κόκκου», να εμφανίσουν ποικίλες δεσμεύσεις οι οποίες μπορεί να είναι χρήσιμες4. Σύμβολα και Δείγματα Συμβόλων

282

Τα δείγματα συμβόλων είναι σχήματα μέσα σε δομές συμβόλων, τα οποία παρέχουν προσπέλαση σε περιφερικές δομές μνήμης, δηλαδή, σε δομές που βρίσκονται αλλού μέσα στη μνήμη5. Σε τυπικές αρχιτεκτονικές υπολογιστών ένα σύμβολο είναι μια διεύθυνση της μνήμης και ένα δείγμα συμβόλου αποτελεί μια συγκεκριμένη στοιχειοσειρά δυαδικών ψηφίων μέσα σε μια συγκεκριμένη λέξη η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διεύθυνση (με τη μεταφορά της στον καταχωρητή διευθυνσιοδότησης μνήμης, όπως στην Εικόνα 1). Η ανάγκη για σύμβολα6 προκύπτει από το γεγονός ότι δεν μπορεί ολόκληρη η δομή η οποία εμπλέκεται σε έναν υπολογισμό να ανασυναρμολογηθεί στον φυσικό τόπο του υπολογισμού μέσα στον απαιτούμενο χρόνο. Επομένως, είναι απαραίτητη η μετακίνηση σε άλλα (περιφερικά) μέρη της μνήμης για να χρησιμοποιηθεί η επιπρόσθετη δομή. Όσον αφορά το γνωστικό επίπεδο, η παραπάνω διαδικασία είναι αυτό ακριβώς που χρειάζεται, προκειμένου η γνώση του συστήματος να συντελέσει στην επίτευξη ενός στόχου. Γενικά, δεν είναι δυνατόν να γνωρίζουμε εκ των προτέρων όλη τη γνώση, η οποία θα χρησιμοποιηθεί σε έναν υπολογισμό (καθώς αυτό θα προϋπέθετε τη διεκπεραίωση του υπολογισμού). Συνεπώς, τα συστατικά ενός μηχανισμού συμβόλων συνιστούν ένα διατεταγμένο σχήμα μέσα στις υπό επεξεργασία δομές (το δείγμα), το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ανοίξει ένα μονοπάτι προσπέλασης προς μια περιφερική δομή (και το οποίο μπορεί να συνεπάγεται ανίχνευση της μνήμης) και ένα μονοπάτι ανάσυρσης μέσω του οποίου η επικοινωνούσα περιφερική δομή στέλνει πληροφορίες στην τοποθεσία, όπου εκτελείται ο υπολογισμός.7.

Λειτουργίες Το σύστημα είναι ικανό να εκτελεί λειτουργίες πάνω σε δομές συμβόλων, για τη σύνθεση νέων δομών συμβόλων. Υπάρχουν πολλές παραλλαγές τέτοιων λειτουργιών, αναλόγως του τι ρόλο παίζουν στο χτίσιμο νέων δομών ή στην τροποποίηση παλαιών δομών και του τρόπου με τον οποίο εξαρτώνται από άλλες δομές συμβόλων. Στους τυπικούς υπολογιστές τέτοιες λειτουργίες παίρνουν τη μορφή της εφαρμογής ενός τελεστή σε ένα σύνολο τελεστών, με τον τρόπο που ορίζεται από ένα παγιωμένο σχήμα εντολών (βλ. Εικόνα 1). Η μορφή αυτή γενικεύεται στις γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου, σε όλο το εύρος ενός εφαρμόσιμου φορμαλισμού, όπου το (Fx1, x2,…, xn) διατάζει το σύστημα να εφαρμόσει τη συνάρτηση F στους τελεστές x1, x2,…, xn για να παραγάγει τη νέα δομή. Μετάφραση

283

Oρισμένες δομές (όχι όλες) έχουν την ιδιότητα να καθορίζουν ότι μια ακολουθία λειτουργιών των συμβόλων λαμβάνει χώρα σε μια ορισμένη δομή συμβόλων. Αυτές οι δομές ονομάζονται ποικιλοτρόπως κώδικες, προγράμματα, διαδικασίες, ρουτίνες, ή σχέδια. Η διαδικασία εφαρμογής μιας λειτουργίας ονομάζεται μετάφραση της δομής συμβόλων. Αυτό στους τυπικούς υπολογιστές συμβαίνει με τον κύκλο ανάκλησηςεκτέλεσης (σύγκρινε Εικόνα 1), δια του οποίου πραγματοποιείται προσπέλαση της κάθε εντολής, αποκωδικοποίηση και κατανομή των τελεστών της σε διάφορους καταχωρητές και εκτέλεση της λειτουργίας. Η απλότητα αυτού του σχήματος ανταποκρίνεται στην απλότητα της γλώσσας μηχανής και επιβάλλεται από την πολυπλοκότητα τι μπορεί να πραγματωθεί αποτελεσματικά και αξιόπιστα μέσα στο υλικό. Περισσότερο σύνθετες διαδικαστικές (υψηλού επιπέδου) γλώσσες μπορούν να μεταγλωττιστούν σε ένα πολύπλοκο πρόγραμμα σε γλώσσα μηχανής, η οποία είναι απλούστερη, ή να εκτελούνται συνεχώς (δηλαδή, μεταφραζόμενα) από ένα μικροκώδικα ενός απλούστερου υπουπολογιστή. Άλλες εναλλακτικές λύσεις είναι δυνατές, όπως για παράδειγμα η κατασκευή μιας συγκεκριμένης μηχανής ειδικής χρήσης, η οποία θα ενσωματώνει τις λειτουργίες του προγράμματος και μετά θα ενεργοποιείται. Όλα τα παραπάνω συγκλίνουν στο ίδιο σημείο - την ικανότητα για τη μετατροπή μιας δομής συμβόλων σε συμπεριφορά. Το Ολοκληρωμένο Σύστημα Έχουμε τώρα όλα τα συστατικά ενός συστήματος συμβόλων. Αυτά τα συστατικά επαρκούν για να παράγουμε απεριόριστα ευέλικτη συμπεριφορά (προϋπόθεση 1 στην πρώτη λίστα). Η Εικόνα 2 περιγράφει την απαραίτητη … Οι λειτουργίες μπορούν να κατασκευάσουν δομές συμβόλων, οι οποίες θα μεταφραστούν για να καθορίσουν περαιτέρω λειτουργίες για την κατασκευή ακόμη περισσότερων δομών συμβόλων. Αυτός ο βρόχος εξασφαλίζει την κατασκευή τυχαίας συμπεριφοράς σε συνάρτηση με άλλες απαιτήσεις. Η μόνες επιπρόσθετες προϋποθέσεις αποτελούν ορισμένες ιδιότητες επάρκειας και πληρότητας. Χωρίς επαρκή μνήμη και επαρκή σύμβολα το σύστημα, δεν θα μπορεί να εκτελεί έργα τα οποία απαιτούν επαρκή πλούτο ενδιάμεσων αναφορών και δεδομένων, απλώς επειδή θα μείνει χωρίς πόρους. Χωρίς πληρότητα στο βρόχο, κάποιες ακολουθίες συμπεριφοράς δεν θα είναι δυνατό να παραχθούν. Η πληρότητα έχει δυο όψεις: πλήρη δυνατότητα σύνθεσης, έτσι ώστε οι τελεστές να μπορούν να κατασκευάσουν οποιαδήποτε δομή συμβόλων, και πλήρη δυνατότητα μετάφρασης, έτσι ώστε, για κάθε διάταξη λειτουργιών, να υπάρχουν δομές συμβόλων, οι οποίες μπορούν να μεταφραστούν. Στην πληρότητα θα πρέπει να περιλάβουμε την λειτουργεί όπως ορίστηκε αξιοπιστία - εάν ένας μηχανισμός δεν (περιλαμβανομένης της μνήμης), τότε δεν αναμένονται κατ’ ανάγκη αποτελέσματα. Η καθολικότητα αποτελεί έναν απλό και κομψό τρόπο να δηλωθεί τι προϋποθέτει η ελαστικότητα, με το να οδηγεί την τελευταία στα όριά

284

της8. Οι ελλείψεις σε επάρκεια και πληρότητα δεν απειλούν κατ’ ανάγκη την ελαστικότητα με κρίσιμους τρόπους. Μέσα σε ένα πεπερασμένο κόσμο όλοι οι πόροι είναι πεπερασμένοι, αλλά το ίδιο είναι και η παραμονή του ανθρώπου στη γη. Η ελλείψεις σε πληρότητα είναι κάπως δυσκολότερο να εκτιμηθούν, καθώς η ικανοποίησή τους μπορεί να είναι υπερβολικά παραπλανητική και έμμεση (περιλαμβάνονται οι χρήσεις μηχανισμών διόρθωσης και εντοπισμού λαθών). Αλλά σε γενικές γραμμές, η σοβαρότητα και ο βαθμός της έλλειψης επιδρούν κατά τρόπο συνεχή. Ωστόσο, δεν υπάρχει καμιά θεωρία η οποία να μας δίνει κάποιες γενικές εκτιμήσεις για την καθολικότητα. Επιπρόσθετα με την παροχή ευελιξίας, τα συμβολικά συστήματα παρέχουν σημαντική υποστήριξη για πολλές από τις άλλες προϋποθέσεις στην πρώτη λίστα. Για την προσαρμοστικότητα (προϋπόθεση 2) παρέχουν την δυνατότητα της αναπαράστασης στόχων και της αποσυνθηκοποίησης της δράσης από τους στόχους. Για τη χρήση μεγάλων ποσών γνώσης (προϋπόθεση 4.β), παρέχουν συμβολικές δομές μέσα στις οποίες μπορεί να κωδικοποιηθεί η γνώση, και αυθαίρετα μεγάλες μνήμες συνοδευόμενες από τη δυνατότητα προσπέλασης σε περιφερική γνώση στο βαθμό που είναι αναγκαίο. Για τα σύμβολα, τις αφαιρέσεις και τη γλώσσα (προϋποθέσεις 5 και 6) παρέχουν τη δυνατότητα για το χειρισμό αναπαραστάσεων. Για τη μάθηση (προϋπόθεση 7) παρέχουν τη δυνατότητα για την κατασκευή μακρόχρονων δομών μνήμης. Αλληλεπίδραση με τον Εξωτερικό κόσμο Οι συμβολικές δομές αποτελούν συστατικά ενός μεγαλύτερου, περιεκτικού συστήματος το οποίο ζει μέσα σε ένα πραγματικό, δυναμικό κόσμο και η συνολική τους λειτουργία είναι να δημιουργούν κατάλληλες αλληλεπιδράσεις αυτού του μεγαλύτερου συστήματος με εκείνο τον κόσμο. Οι διεπαφές του μεγάλου συστήματος με τον κόσμο αποτελούν αισθητηριακούς και κινητικούς μηχανισμούς. Το πού ακριβώς έχει νόημα να πούμε ότι τελειώνει η αρχιτεκτονική και ξεκινούν διακριτά υποσυστήματα εισόδου-εξόδου, εξαρτάται από το σύστημα. Όλη η επεξεργασία πληροφοριών μέχρι και τους μορφομετατροπείς ενέργειας στο δέρμα μπορεί να κατασκευαστεί πάνω σε ένα κοινό σχέδιο και να είναι μέρος μιας μοναδικής αρχιτεκτονικής, μπορεί να υπάρχουν πολλαπλές περιφερικές αρχιτεκτονικές, σχεδιασμένες ξεχωριστά, ή μπορεί να υπάρχουν πολλαπλά συστήματα εξειδικευμένα στη μορφομετατροπή και την επικοινωνία, τα οποία δεν αποτελούν αρχιτεκτονικές σύμφωνα με τον ορισμό μας. Παρ’ όλη αυτή τη διαφοροποίηση, μπορούμε να αναγνωρίσουμε αρκετές κοινές λειτουργίες: η πρώτη είναι σχετικά εμφανής – η αρχιτεκτονική οφείλει να εξασφαλίσει τους μηχανισμούς αλληλεπίδρασης οι οποίοι συνδέουν τους αισθητηριακούς και κινητικούς μηχανισμούς με το συμβολικό σύστημα. Ακριβώς τι κάνουν αυτοί οι μηχανισμοί και πού εντοπίζονται, αποτελεί συνάρτηση του πώς τίθεται το όριο μεταξύ του κεντρικού

285

γνωστικού μηχανισμού (συμβολικό σύστημα) και των περιφερικών συστημάτων. Η δεύτερη λειτουργία προκύπτει από την ασυγχρονία μεταξύ εσωτερικών και εξωτερικών κόσμων. Τα συμβολικά συστήματα αποτελούν ένα εσωτερικό περιβάλλον, το οποίο προστατεύεται από το εξωτερικό περιβάλλον και μέσα στο οποίο μπορεί να προχωρήσει η επεξεργασία πληροφοριών στην υπηρεσία του οργανισμού. Μια συνέπεια αυτού είναι ότι ο εξωτερικός κόσμος και ο εσωτερικός συμβολικός κόσμος εξελίσσονται κατά τρόπο ασύγχρονο. Επομένως, η πληροφορία πρέπει να περνά από ενδιάμεσα στάδια μεταξύ των δυο κόσμων και προς τις δυο κατευθύνσεις. Ο αριθμός και τα χαρακτηριστικά των ενδιάμεσων μνημών εξαρτώνται από σταθερές και συντελεστές χρόνου των πολλαπλών εισόδων και εξόδων. Αν οι μορφομετατροπείς είναι πολύ πιο αργοί από την εσωτερική επεξεργασία, τότε φυσικά ο μορφομετατροπέας καθίσταται από μόνος του μια επαρκώς ακριβής μνήμη. Επιπρόσθετα, πρέπει να υπάρχουν μηχανισμοί διακοπής, οι οποίοι θα αντιμετωπίζουν επιτυχώς τη μεταφορά της επεξεργασίας μεταξύ των πολλαπλών ασύγχρονων πηγών πληροφορίας. Η τρίτη λειτουργία προκύπτει από τα χαρακτηριστικά του εξωτερικού κόσμου τα οποία εγείρουν αξιώσεις για πραγματικό χρόνο (προϋπόθεση 3 στην πρώτη λίστα). Το περιβάλλον προσφέρει ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο καλειδοσκόπιο ευκαιριών και απειλών με τις δικές τους χρονικές σταθερές. Μεταξύ άλλων, η αρχιτεκτονική συνεπάγεται μια ικανότητα διακοπής, έτσι ώστε η επεξεργασία να μπορεί να κατευθυνθεί χρονικά προς την ικανοποίηση άλλων αναγκών. Ήδη τέθηκε ο μηχανισμός λειτουργίας της διακοπής. Όμως το αίτημα για πραγματικό χρόνο, καθιστά επίσης σαφή την απαίτηση για προ-γνωστικό υπολογισμό, δηλαδή για υπολογισμό ο οποίος λαμβάνει χώρα πριν από τον υπολογισμό που εκτελεί το γνωστικό σύστημα. Ένα αίτημα που είναι δυσκολότερο να προσδιοριστεί επακριβώς, παρ’ όλα αυτά είναι πραγματικό, αποτελεί την ανάγκη για επεξεργασία προσανατολισμένη προς την ταχεία λήψη απαντήσεων. Αν θεωρήσουμε τις χρονικές σταθερές της τεχνολογικής εφαρμογής ως παγιωμένες (νευρωνικά κυκλώματα για την ανθρώπινη νόηση), τότε το παραπάνω αίτημα δεν είναι απόλυτο, καθώς ο ταχύτερος υπολογισμός κάποιων πραγμάτων συνεπάγεται βραδύτερο υπολογισμό κάποιων άλλων πραγμάτων και γενικότερα υπάρχουν εσωτερικές υπολογιστικές πολυπλοκότητες. Εντούτοις, προτιμώνται αρχιτεκτονικές οι οποίες παρέχουν αποτελεσματικό και χρονικά περιορισμένο υπολογισμό. Η τέταρτη λειτουργία συνεπάγεται ως συνέπεια ενός μεταβαλλόμενου περιβάλλοντος – το σύστημα δεν μπορεί να γνωρίζει εκ των προτέρων όλα όσα χρειάζονται για ένα τέτοιο περιβάλλον. Επομένως, το σύστημα οφείλει να αποκτά συνεχώς γνώση από το περιβάλλον (μέρος της προϋπόθεσης 7) και αυτό πρέπει να γίνεται με βάση χρονικές σταθερές τις οποίες επιβάλλει το περιβάλλον (μια λιγότερο εμφανής μορφή της προϋπόθεσης 3). Τα συμβολικά συστήματα έχουν την ικανότητα για απόκτηση γνώσης και υπό αυτήν την έννοια τουλάχιστον δεν εμπλέκεται

286

κάποια νέα λειτουργία.της αρχιτεκτονικής. Ωστόσο, η γνώση προς απόκτηση ρέει προς το σύστημα σε πραγματικό χρόνο και όχι υπό τον έλεγχο του συστήματος. Ακολούθως, η μάθηση πρέπει και αυτή να λαμβάνει ουσιαστικά χώρα σε πραγματικό χρόνο. Εν μέρει, το γεγονός αυτό συνιστά μόνο τη δυναμική της ‘μπανιέρας’ – κατά μέσο όρο η εισροή νερού σε μια μπανιέρα (εδώ η κωδικοποιμένη εμπειρία) πρέπει να ισούται με την εκροή από την μπανιέρα (εδώ, η εμπειρία η οποία υφίσταται επεξεργασία για να αποτελέσει γνώση). Όμως, η δυναμική αυτή συνδέεται με το γεγονός ότι το νερό δε σταματά ποτέ να εισρέει, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει η ευκαιρία να επιτελεστεί αβίαστα η γνωστική επεξεργασία. Περίληψη Επιχειρήσαμε να απαριθμήσουμε τις λειτουργίες της γνωσιακής αρχιτεκτονικής, δηλαδή να παράσχουμε την υποστήριξη για την ανθρώπινη νόηση, όπως αυτή χαρακτηρίζεται στη λίστα των προϋποθέσεων για τη διαμόρφωση της αρχιτεκτονικής. Οι λειτουργίες του συστήματος συμβόλων μαζί με τις λειτουργίες σε πραγματικό χρόνο, καλύπτουν ένα μεγάλο μέρος της πρωτογενούς λειτουργικότητας, η οποία είναι αναγκαία για τις προϋποθέσεις 1 έως 7. Δεν διασφαλίζουν την εκπλήρωση των προϋποθέσεων, αλλά παρέχουν την αναγκαία υποστήριξη. Προς το παρόν, λίγα μπορούν να ειπωθούν σχετικά με την αρχιτεκτονική υποστήριξη της ανάπτυξης (προϋπόθεση 8). Η δυσκολία συνίσταται στην ελάχιστη γνώση που έχουμε σχετικά με τους μηχανισμούς οι οποίοι εμπλέκονται στη νομιμοποίηση των αναπτυξιακών μεταβολών, ακόμη και σε ψυχολογικό επίπεδο (Klahr, 1989). Είναι πολύ διαφορετικό το αν η ανάπτυξη επισυμβαίνει μέσα από τον τύπο της γενικής μάθησης ο οποίος υποστηρίζεται από συστήματα συμβόλων – δηλαδή, τη δημιουργία μακροχρόνιων δομών συμβόλων – ή από ξεχωριστούς μηχανισμούς. Ακόμη και αν η ανάπτυξη αποτελούσε μέρος της γενικής μάθησης ύστερα από τα πρώτα χρόνια (Σ.τ.μ. μετά τη γέννηση), θα μπορούσε να προϋποθέτει ειδικούς αρχιτεκτονικούς μηχανισμούς κατά την έναρξη του βίου. Τέτοιες προϋποθέσεις μπορεί να διαμορφώνουν την αρχιτεκτονική με πολλούς άλλους τρόπους. Η αυτονομία σε ένα κοινωνικό περιβάλλον είναι άλλη μια προϋπόθεση (νούμερο 9 στη λίστα) για την οποία δεν μπορούμε ακόμη να δεσμεύσουμε επιπρόσθετες λειτουργίες που θα υποστηρίξει η αρχιτεκτονική. Ωστόσο, ως προς το γενικότερο θέμα της αυτονομίας, ζητήματα τα οποία έχουν αποδειχτεί σημαντικά στην αρχιτεκτονική των υπολογιστών περιλαμβάνουν προστασία, καταμερισμό πόρων και χειρισμό εξαιρέσεων. Η προστασία παρέχει τη δυνατότητα στα πολλαπλά συστατικά ενός συστήματος να συμπεριφέρονται συγχρονισμένα, χωρίς να παρεμβαίνουν το ένα στο άλλο. Ο καταμερισμός πόρων παρέχει τη δυνατότητα σε ένα σύστημα να εργάζεται μέσα στα όρια των πεπερασμένων του πόρων χρόνου και μνήμης, ανακυκλώνοντας πόρους

287

καθώς αυτοί απελευθερώνονται. Ο χειρισμός εξαιρέσεων παρέχει τη δυνατότητα σε ένα σύστημα να ανακτήσει την ισορροπία του από καταστάσεις σφάλματος, οι οποίες σε άλλη περίπτωση θα απαιτούσαν παρέμβαση από έναν προγραμματιστή (π.χ. μια διαίρεση του 0 ή ο εντοπισμός μιας ασυνέπειας σε μια λογική βάση δεδομένων). Ζητήματα σχετικά με τη συνείδηση (προϋπόθεση 10) αποτέλεσαν πρόσφατα ένα ενεργό ερευνητικό θέμα στην επιστήμη των υπολογιστών, υπό τον χαρακτηρισμό της αρχιτεκτονικής και του συλλογισμού σε μετα-επίπεδο (τα άρθρα στο Maes and Nardi, 1988, είναι ένα καλό δείγμα). Τρόποι λειτουργίας που έχουν μελετηθεί περιλαμβάνουν το πώς ένα σύστημα μπορεί να συλλογίζεται για και να προσομοιώνει τον εαυτό του, να ασκεί αυτοέλεγχο και να αυτοτροποποιείται. Αποδεικνύεται ότι οι τεχνικές για τον έλεγχο εξαιρέσεων αποτελούν μια ειδική περίπτωση της ικανότητας που έχει ένα σύστημα να συλλογίζεται για τον εαυτό του και να αυτοτροποποείται. Από την πλευρά της ψυχολογίας, η δουλειά που έχει γίνει πάνω στην μεταγνώση μας βοηθά να καταλάβουμε τον τρόπο με τον οποίο η αυτεπίγνωση των ικανοτήτων (ή η αυτεπίγνωση της έλλειψης των ικανοτήτων) επηρεάζει την επίδοση (Brown, 1978). Η δουλειά αυτή δε φαίνεται μέχρι τώρα να συνδέεται άμεσα με την αρχιτεκτονική, καθώς εστιάζει στην ανάπτυξη και χρήση προσαρμοστικών στρατηγικών, οι οποίες δεν προϋποθέτουν κάποια ειδική πρόσβαση στην κατάσταση της άμεσης λειτουργίας του συστήματος. Η τελευταία, άλλωστε, είναι το κεντρικό ζήτημα της αρχιτεκτονικής υποστήριξης. Παραδείγματα Αρχιτεκτονικών: Act* και Soar Έχουμε ως τώρα αναλύσει τις λειτουργίες μιας γνωσιακής αρχιτεκτονικής και το γενικό τρόπο με τον οποίο η αρχιτεκτονική ανταποκρίνεται στις προϋποθέσεις της πρώτης λίστας. Παρακάτω εξετάζουμε δυο γνωσιακές αρχιτεκτονικές, το Act* (Anderson, 1983) και το Soar (Laird, Newell, and Rosenbloom, 1987), προκειμένου η ανάλυσή μας να γίνει πιο σαφής. Το Act* συνιστά την πρώτη από τις θεωρίες της γνωσιακής αρχιτεκτονικής που είναι επαρκώς λεπτομερειακή και έχει αξιόλογο βαθμό πληρότητας. Αποτελεί παράδειγμα μακροχρόνιας ανάπτυξης (Anderson and Bower, 1973, Anderson, 1976), και περαιτέρω βελτιώσεις έχουν γίνει από τότε που γράφτηκε το τελικό βιβλίο (Anderson, 1986, Anderson and Thompson, 1988). Το Soar εισήχθη πιο πρόσφατα στο χώρο των γνωσιακών θεωριών (Newell, 1987, Polk and Newell, 1988, Rosenbloom, Laird, and Newell, 1988). Η προϊστορία του Soar αφορά μια αρχιτεκτονική Τεχνητής Νοημοσύνης (Laird, Rosenbloom, and Newell, 1986, Steir et al., 1987), αλλά οι ρίζες του εντοπίζονται σε πιο πρώιμες ψυχολογικές έρευνες (Newell and Simon, 1972, Newell, 1973, Rosenbloom and Newell, 1988). Η χρησιμοποίηση, στο παρόν κεφάλαιο, δυο αρχιτεκτονικών ως παραδειγμάτων παρέχει κάποια ποικιλία. Αυτό βοηθά

288

στο να ξεκαθαριστούν κάποια σημεία και επιτρέπει κάποιο βαθμό σύγκρισης. Ωστόσο, ο σκοπός μας δεν είναι τόσο να παράγουμε κάποιο συγκριτικό αποτέλεσμα μεταξύ των αρχιτεκτονικών όσο να καταστήσουμε σαφή τη φύση της γνωσιακής αρχιτεκτονικής. Επισκόπηση Θα ξεκινήσουμε με μια σύντομη επισκόπηση των δυο συστημάτων και στη συνέχεια θα επαναλάβουμε τις λειτουργίες της δεύτερης λίστας. Η βασική δομή του Act* φαίνεται στην Εικόνα 3. Υπάρχει μια μακροχρόνια δηλωτική μνήμη με τη μορφή σημασιολογικών δικτύων. Υπάρχει ακόμη μια μακροχρόνια διαδικαστική μνήμη με τη μορφή παραγωγών. Μια λειτουργία της χρήσης κάθε στοιχείου της μακροχρόνιας μνήμης (δικτυακοί κόμβοι και παραγωγές) έχει ως αποτέλεσμα τη σύνδεση του στοιχείου με δυνάμεις. Κάθε παραγωγή αποτελείται από ένα σύνολο συνθηκών, οι οποίες ελέγχουν τα στοιχεία μιας μνήμης εργασίας και από ένα σύνολο δράσεων, οι οποίες δημιουργούν νέες δομές στη μνήμη εργασίας. Η μνήμη εργασίας βασίζεται στην ενεργοποίηση. Περιέχει το μέρος της δηλωτικής μνήμης που είναι ενεργοποιημένο και δηλωτικές δομές που δημιουργούνται από την πυροδότηση παραγωγών και την αντίληψη9. Η ενεργοποίηση διαδίδεται αυτόματα (συναρτήσει των δυνάμεων των κόμβων) μέσα από τη μνήμη εργασίας και από εκεί σε άλλους συνδεδεμένους κόμβους μέσα στη δηλωτική μνήμη. Η μνήμη εργασίας μπορεί να περιέχει στόχους οι οποίοι λειτουργούν ως μεγάλες πηγές ενεργοποίησης. Η ενεργοποίηση, παράλληλα με τη δύναμη των παραγωγών, καθορίζει την ταχύτητα των διεργασιών ταιριάσματος των παραγωγών. Η επιλογή των παραγωγών που θα πυροδοτηθούν αποτελεί μια διαδικασία ανταγωνισμού μεταξύ παραγωγών οι οποίες συνταιριάζουν τα ίδια δεδομένα. Η μετάφραση των αποτελεσμάτων που έχει μια ακολουθία πυροδοτήσεων και ανακτήσεων των παραγωγών από τη δηλωτική μνήμη, έχει ως συνέπεια τη δημιουργία νέων παραγωγών. Κατ’ αυτόν τον τρόπο οι νέες παραγωγές μπορούν να κινηθούν κατευθείαν από αρχικές καταστάσεις σε τελικά αποτελέσματα10. Για κάθε νέο στοιχείο που δημιουργείται στη μνήμη εργασίας, υπάρχει μια σταθερή πιθανότητα ότι θα αποθηκευτεί στη δηλωτική μνήμη. Εικόνα 3 Η αντίστοιχη επισκόπηση του Soar φαίνεται στην Εικόνα 4 υπάρχει μια μοναδική μακροχρόνια μνήμη – ένα σύστημα παραγωγής – η οποία χρησιμοποιείται τόσο για τη δηλωτική, όσο και για τη διαδικαστική γνώση. Υπάρχει μια μνήμη εργασίας η οποία περιέχει μια ιεραρχία στόχων, πληροφορίες σχετικές με την ιεραρχία στόχων, προτιμήσεις για την ανάληψη δράσης, αντιληπτικές πληροφορίες και κινητικές εντολές. Η αλληλεπίδραση με τον εξωτερικό κόσμο δημιουργείται με διεπαφές μεταξύ της μνήμης εργασίας και ενός ή περισσότερων αντιληπτικών και κινητικών συστημάτων. Όλα τα έργα είναι τύποι που έχουν τη μορφή

289

αναζήτησης σε ένα χώρο προβλήματος. Η αναζήτηση (search) έχει τη σημασία μιας διαδικασίας, η οποία ξεκινά από μια αρχική κατάσταση σε ένα χώρο και στη συνέχεια βρίσκει μια επιθυμητή κατάσταση εφαρμόζοντας τους τελεστές οι οποίοι περικλείουν το χώρο. Η λήψη αποφάσεων δεν αφορά στην εκτέλεση των παραγωγών (αφού όλες οι παραγωγές που ταιριάζουν με επιτυχία πυροδοτούνται παράλληλα), αλλά αφορά στους χώρους προβλημάτων, τις καταστάσεις και τους τελεστές που θα χρησιμοποιηθούν. Αυτές οι αποφάσεις λαμβάνονται με κριτήριο τις προτιμήσεις, οι οποίες προσκομίζονται από τη μνήμη των παραγωγών στη μνήμη εργασίας. Όταν μια απόφαση αποδεικνύεται προβληματική (λόγω ελλιπούς ή αντιφατικής γνώσης), δημιουργείται αυτομάτως ένας υπο-στόχος από την αρχιτεκτονική και η διαδικασία επίλυσης προβλημάτων ανατρέχει στο έργο της επίλυσης του αδιεξόδου για τη λήψη απόφασης. Όλη αυτή η διεργασία παράγει μια ιεραρχία στόχων και, κατά συνέπεια, μια ιεραρχία από χώρους προβλημάτων. Τα ίχνη της εμπειρίας του Soar από τη στοχοκεντρική επίλυση προβλημάτων δημιουργούν συνεχώς νέες παραγωγές (μια διαδικασία που καλείται ομαδοποίηση). Εικόνα 4 Μνήμη Η μνήμη μπορεί να εξακριβωθεί αν ρωτήσουμε τι διατηρείται στο χρόνο από όσα μπορεί να δημιουργήσει και να τροποποιήσει το σύστημα. Τόσο το Act* όσο και το Soar έχουν ιεραρχίες μνήμης που κυμαίνονται σε όγκο και σε χρονικές σταθερές. Και τα δυο συστήματα έχουν μνήμη εργασίας, η οποία εντοπίζεται στο άκρο της ιεραρχίας με μικρό όγκο και υψηλή ταχύτητα. Η μνήμη εργασίας είναι μια παροδική μνήμη, η οποία δεν μπορεί να συγκρατήσει δεδομένα πέρα από οποιαδήποτε εκτεταμένη διάρκεια. Το γεγονός αυτό καθίσταται προφανές στο Act*, καθώς η μνήμη εργασίας αποτελεί ένα ενεργοποιημένο υποσύνολο της δηλωτικής μνήμης και, κατά συνέπεια, ρέει και εξασθενεί κατά την επεξεργασία της ενεργοποίησης. Στο Soar, από την άλλη πλευρά, η μνήμη εργασίας εμφανίζεται ως μια διακριτή μνήμη. Ο βραχύχρονος χαρακτήρας της απορρέει από το γεγονός ότι συνδέεται με στόχους και αντίστοιχους χώρους προβλημάτων, έτσι ώστε να εξαφανίζεται μόλις ικανοποιούνται αυτοί οι στόχοι. Πέρα από τη μνήμη εργασίας, οι δυο αρχιτεκτονικές έχουν μόνιμες μνήμες απεριόριστου μεγέθους, σύμφωνα με τις απαιτήσεις της καθολικότητας. Το Act* έχει δυο τέτοιες μνήμες – δηλωτική μνήμη και μνήμη παραγωγής – με βαθμούς δύναμης οι οποίοι συνδέονται με κάθε στοιχείο και των δυο μνημών. Η κανονική διαδρομή που ακολουθεί η νέα παραγόμενη γνώση στο Act*, ξεκινά από τη μνήμη εργασίας με κατεύθυνση τη δηλωτική μνήμη και από εκεί τη μνήμη παραγωγής. Η δηλωτική μνήμη προηγείται στην ιεραρχία από τη μνήμη παραγωγής, καθώς έχει μικρότερο αποθηκευτικό χώρο και μικρότερους χρόνους

290

προσπέλασης (παρά το γεγονός ότι δεν μπορεί να οδηγήσει κατευθείαν σε δράση). Το Soar έχει μόνο μια μόνιμη μνήμη απεριόριστου μεγέθους – τη μνήμη παραγωγής – η οποία χρησιμοποιείται τόσο για τη δηλωτική, όσο και για τη διαδικαστική μνήμη. Το Soar δεν αξιοποιεί βαθμούς δύναμης. Η εικόνα που έχουμε έως τώρα, είναι ότι το Act* έχει δυο τελείως διακριτές μεταξύ τους μνήμες, και το Soar έχει μια μνήμη, η οποία είναι παρεμφερής με μια από τις μνήμες του Act*. Ωστόσο, η παραπάνω είναι μια συμβατική, επιφανειακή περιγραφή, η οποία συγκαλύπτει ορισμένες σημαντικές όψεις των αρχιτεκτονικών. Μια από αυτές είναι το γεγονός ότι οι παραγωγές δεν λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο στα αντίστοιχα συστήματα Act* και Soar (παρ’ όλο που έχουν ουσιαστικά την ίδια μορφή συνθήκης-δράσης). Αφενός, οι παραγωγές του Act* αντιστοιχούν σε τελεστές λύσης προβλημάτων. Αυτός είναι κατά βάσιν ο τρόπος με τον οποίον χρησιμοποιούνται οι παραγωγές στον κόσμο της Τ.Ν. και των έμπειρων συστημάτων. Αφετέρου, η λειτουργία των παραγωγών στο Soar έχει τη μορφή συνειρμικής μνήμης. Το μέρος της παραγωγής που αφορά τη δράση περιέχει τις δομές συμβόλων, οι οποίες συγκρατούνται στη μνήμη. Το μέρος που αφορά τις συνθήκες (για δράση) παρέχει το μονοπάτι προσπέλασης σε αυτές τις δομές συμβόλων. Στο Soar, η πυροδότηση μιας παραγωγής συνιστά την πράξη ανάκλησης των συμβολικών της δομών. Οι τελεστές στο Soar εφαρμόζονται από συλλογές παραγωγών (ή από αναζήτηση υποστόχων). Ένα άλλο κρυμμένο χαρακτηριστικό αποτελεί το γεγονός ότι η μνήμη παραγωγής του Act* υλοποιείται με τη μορφή δικτυακής δομής παρόμοιας, από πολλές απόψεις, με το σημασιολογικό του δίκτυο. Συνεπώς, αυτές οι δυο μνήμες δεν είναι εν τέλει τόσο διακριτές όσο φαίνεται. Στο Act* όσο και στο Soar ο κοκκώδης χαρακτήρας της μακροχρόνιας μνήμης (ο οποίος αναφέρεται στην ελάχιστη, ανεξάρτητα τροποποιήσιμη μονάδα) είναι σχετικά εκλεπτυσμένος. Και στα δυο συστήματα, η μονάδα (κόκκος) είναι η ανεξάρτητη παραγωγή, ενώ για τη δηλωτική μνήμη του Act*, ο κόμβος και ο σύνδεσμος. Πρόκειται για μια μονάδα πολύ μεγαλύτερη από ό,τι είναι η λέξη στους συμβατικούς υπολογιστές (περίπου, κατά δυο τάξεις μεγέθους), αλλά επίσης πολύ μικρότερη από το πλαίσιο ή το σχήμα (πάλι κατά δυο τάξεις μεγέθους). Αυτό είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της αρχιτεκτονικής. Τα πλαίσια και τα σχήματα έχουν εισαχθεί ως η υπόθεση ότι η μονάδα οργάνωσης της μνήμης οφείλει να είναι σχετικά μεγάλη, για να μπορεί να εκφράζει τον οργανωμένο χαρακτήρα της ανθρώπινης σκέψης (Minsky, 1975). Δεν είναι εύκολο να γίνουν συγκρίσεις επί του μεγέθους των μονάδων οργάνωσης της μνήμης, επειδή αυτό είναι ένα από τα πεδία όπου ο κοσμοθεωρητικός χαρακτήρας των αρχιτεκτονικών καθίσταται ιδιαίτερα προφανής και επειδή η οργάνωση της μνήμης συνολικά έχει διάφορες μεγαλύτερες και μικρότερες ιεραρχικές μονάδες. Οι δομές μνήμης στα Act* και Soar είναι οι ξεχωριστές δομές συμβόλων που μας είναι γνωστές από συστήματα όπως η Lisp. Υπάρχουν διαφορές στις λεπτομέρειες. Το Soar έχει ένα ομοιογενές

291

σχέδιο που αποτελείται από αντικείμενα με σύνολα ιδιοτήτων και τιμών. Το Act* έχει αρκετές στοιχειώδεις δομές δεδομένων: ιδιότητες και τιμές (που ορίζονται ως ο προτασιακός κώδικάς), αλληλουχίες (που ορίζονται ως ο χρονικός κώδικας) και μετρικοί πίνακες (που ορίζονται ως ο χωρικός κώδικας). Η πρωταρχική προϋπόθεση μιας δομής μνήμης είναι η συνδυαστική διακύμανση και όλες οι παραπάνω δομές την εξασφαλίζουν. Τα δευτερεύοντα ζητήματα αφορούν τις λειτουργίες που απαιτούνται για την ανάγνωση και τον έλεγχο δομών δεδομένων σε αντιστοιχία με το τι αναπαριστούν οι δομές. Συνεπώς, οι τυπικοί υπολογιστές έχουν σταθερά πολλαπλές δομές δεδομένων, καθεμία συνδεδεμένη με στοιχειώδεις λειτουργίες, όπως για παράδειγμα λειτουργίες για επεξεργασία κειμένου ή αριθμητικών συμβόλων. Το Act* δανείζεται εδώ κάποιες ιδέες από αυτήν την συνήθη πρακτική. Σύμβολα Τα σύμβολα μπορούν να εξακριβωθούν με την αναζήτηση των μηχανισμών εκείνων οι οποίοι παρέχουν περιφερική πρόσβαση σε δομές συμβόλων που δεν είναι ενεργοποιημένες. Αυτοί οι μηχανισμοί συνιστούν τη διαδικασία ταιριάσματος των προτύπων του συστήματος παραγωγής τόσο του Act* όσο και του Soar. Η διαδικασία αυτή έχει ως αφετηρία τις δομές συμβόλων στη μνήμη εργασίας και προσδιορίζει την πυροδότηση μιας παραγωγής, σε οποιοδήποτε σημείο της μακροχρόνιας μνήμης κι αν βρίσκεται η παραγωγή. Τα δείγματα συμβόλων, στην περίπτωσή μας, αποτελούν τους συνδυασμούς των στοιχείων της μνήμης εργασίας, οι οποίοι ταιριάζουν με τις συνθήκες παραγωγής. Το μέρος που βρίσκεται στην αριστερή πλευρά μιας παραγωγής συνιστά ένα σύμβολο. Το Soar έχει ένα μόνο μηχανισμό περιφερικής πρόσβασης (με τη μνήμη εργασίας να λειτουργεί ουσιαστικά σε τοπικό επίπεδο). Το Act* συμπληρώνεται και από ένα μηχανισμό περιφερικής πρόσβασης στη δηλωτική μνήμη, δηλαδή συνδυάζει δυο μηχανισμούς. Πρώτον, κάθε δείγμα το οποίο εισάγεται στη μνήμη εργασίας από την πυροδότηση μιας παραγωγής (ή από την αντιληπτική διαδικασία) συνδέεται με τον κόμβο που του αντιστοιχεί στο δηλωτικό σημασιακό δίκτυο. Δεύτερον, η ενεργοποίηση κλιμακώνεται με τρόπο ώστε να επιτυγχάνεται πρόσβαση σε συνεταιρισμένους κόμβους. Είναι χρήσιμο να εξακριβώσουμε ποιο είναι το ζεύγος των χαρακτηριστικών το οποίο προσδίδει στη διαδικασία συμβολικής πρόσβασης των συστημάτων παραγωγής το συγκεκριμένο της χαρακτήρα. Το πρώτο χαρακτηριστικό αφορά στη φύση του συνταιριάσματος των παραγωγών, η οποία είναι εξαρτημένη από συμφραζόμενα. Οι απλές διευθύνσεις μηχανής συμπεριφέρονται ως ανεξάρτητα από συμφραζόμενα σύμβολα. Η διεύθυνση, ανεξάρτητα από την ύπαρξη άλλων δομών, προκαλεί την ανάκτηση της πληροφορίας από την ίδια – πάντα – τοποθεσία11. Σε ένα σύστημα παραγωγής μια συγκεκριμένη διάταξη αφενός μπορεί να αποτελεί ένα σύμβολο το

292

οποίο, σε τελικό στάδιο, αποκτά ανεξάρτητη από συμφραζόμενα πρόσβαση σε δομές μνήμης. Αφετέρου, μπορεί (πιο χαρακτηριστικά) να συνενωθεί με συμπληρωματικές διατάξεις συμφραζομένων για το σχηματισμό ενός πιο περίπλοκου συμβόλου, το οποίο θα περιορίσει τη δυνατότητα πρόσβασης στο βαθμό κατά τον οποίο τα συμφραζόμενα είναι παρόντα. Το δεύτερο χαρακηριστικό αφορά κι αυτό στη φύση της διαδικασίας συνταιριάσματος παραγωγών, συγκεκριμένα στο χαρακτήρα αναγνώρισης του συνταιριάσματος. Στους παραδοσιακούς υπολογιστές η πρόσβαση στη μνήμη επιτυγχάνεται είτε μέσω στοιχείων που παίζουν το ρόλο δείκτη προς τυχαίες θέσεις της μνήμης (τυχαία προσπέλαση), είτε μέσω σειριακής πρόσβασης σε παρακείμενες τοποθεσίες (μεγάλες δευτερεύουσες μνήμες). Στα συστήματα παραγωγής τα σύμβολα κατασκευάζονται από το ίδιο υλικό το οποίο χρησιμοποιείται για την επεξεργασία του έργου. Συνεπώς, η πρόσβαση στη μνήμη έχει μια συνειρμική φύση εξαρτώμενη από το περιεχόμενο. Όλα τα σχέδια μπορούν να υποστηρίξουν την καθολικότητα (universality). Ωστόσο, το σχέδιο αναγνώρισης ανταποκρίνεται σε δυο επιπρόσθετες γνωστικές προϋποθέσεις. Πρώτον, η πρόσβαση σε (κατά προσέγγιση) σταθερό χρόνο προς το σύνολο της μνήμης ανταποκρίνεται στο αίτημα για πραγματικό χρόνο. Το τελευταίο περιλαμβάνει τόσο τις μνήμες άμεσης προσπέλασης (RAM) όσο και τις μνήμες αναγνώρισης, αποκλείει όμως τα συστήματα σειριακής πρόσβασης, όπως είναι οι μηχανές Turing. Πάντως, στην περίπτωση της πρόσβασης σε σταθερό χρόνο θα πρέπει να κατασκευάζονται συγκεκριμένα σχέδια πρόσβασης σχετικά με έργα, ειδάλλως το σύστημα είναι καταδικασμένο να λειτουργεί κατά το σχήμα παραγωγή – δοκιμή …(και έτσι δεν θα διέφερε σε τίποτα από μια μηχανή ταινίας). Οι μνήμες αναγνώρισης κατασκευάζουν τα μονοπάτια πρόσβασης από τα συστατικά του έργου αποφεύγοντας έτσι προμελετημένες διεργασίες κατασκευής, οι οποίες απαιτούνται από σχέδια που χρησιμοποιούν θέσεις και δείκτες μνήμης. Το γεγονός αυτό μπορεί ουσιαστικά να αποτελεί μια αναγκαία προϋπόθεση ενός συστήματος μάθησης, το οποίο πρέπει να αναπτυχθεί εντελώς μόνο του. Ο τυπικός προγραμματισμός συνεπάγεται νοήμονες προγραμματιστές οι οποίοι εφευρίσκουν καθορισμένα σχέδια πρόσβασης τα οποία προκύπτουν από εις βάθος ανάλυση ενός έργου. Λειτουργίες Ο τρόπος με τον οποίο νέες δομές χτίζονται και αποθηκεύονται στη μακροχρόνια μνήμη αποκαλύπτει τις λειτουργίες του συστήματος. Σε τυπικά υπολογιστικά συστήματα, η μορφή που θα πάρουν οι λειτουργίες υπαγορεύεται από τις ανάγκες της μετάφρασης, δηλαδή, από τη δομή της γλώσσας προγραμματισμού που χρησιμοποιείται. Τυπικά, τα πάντα μπορούν να εκφραστούν μέσα σε μια δομή λειτουργίας – τελεστή. Για μια τέτοια δομή υπάρχει ένα μοναδικό, ετερογενές σύνολο από

293

στοιχειώδεις κώδικες λειτουργίας: <φορτώνω>, <προσθέτω>, <αφαιρώ>, <και>, <ή>, <επιλέγω>, <εκτελώ> κ.ο.κ. Μερικές από αυτές τις λειτουργίες παράγουν νέες δομές συμβόλων στη μνήμη, ενώ άλλες επηρεάζουν τον έλεγχο του συστήματος, ή διαχειρίζονται λειτουργίες εισόδου-εξόδου. Τα συστήματα παραγωγών, κατά τον κλασικό ορισμό τους, λειτουργούν και αυτά με τον τρόπο που περιγράφηκε παραπάνω. Οι δράσεις που περιγράφονται στο δεξί μέρος (Εικόνες 3, 4) συνιστούν δομές λειτουργίας – τελεστή, οι οποίες μπορούν να καθορίσουν γενικές διαδικασίες, παρ’ όλο που υπάρχει ένα προκαθορισμένο σύνολο τέτοιων λειτουργιών (<κάνω>, <αντικαθιστώ>, <διαγράφω>, <γράφω>). Σε ορισμένα συστήματα είναι δυνατόν να εκτελεστεί μια καθορισμένη παραγωγή ή ένα σύστημα παραγωγών στο δεξί μέρος, με αποτέλεσμα να αποκτά το δεξί μέρος σημαντικό πλεονέκτημα στον έλεγχο του συστήματος. Ωστόσο, τα συστήματα Act* και Soar χρησιμοποιούν ένα αρκετά διαφορετικό σχέδιο. Συγκεκριμένα, η δράση την οποία λαμβάνει το δεξί μέρος λαμβάνει, ουσιαστικά, μόνο το ρόλο της δημιουργίας δομών στη μνήμη εργασίας. Η λειτουργία αυτή συνδυάζει διαδικασίες εστίασης, τροποποίησης και δημιουργίας – εισάγει υπάρχουσες δομές στη μνήμη εργασίας, δημιουργεί δομές στη μνήμη εργασίας οι οποίες συνδέουν άλλες υπάρχουσες δομές μεταξύ τους και δημιουργεί νέες δομές αν αυτές δεν υπάρχουν. Η λειτουργία αυτή είναι συνεκτατή με την ανάκτηση γνώσης από τη μακροχρόνια μνήμη (πυροδότηση παραγωγών). Η εξάρτηση της λειτουργίας από υπάρχουσες δομές (δηλαδή, από τις εισόδους της λειτουργίας) εμφανίζεται κατά τη διαδικασία συνταιριάσματος των συνθηκών παραγωγής. Αυτό ακριβώς το συνταίριασμα είναι η διαδικασία που επιτρέπει στις πολλαπλές λειτουργίες της εστίασης, τροποποίησης και δημιουργίας να ξεχωρίσουν και να λάβουν χώρα στις κατάλληλες περιστάσεις, με άλλα λόγια να αυτοματοποιηθούν. Παράλληλα με αυτή τη διαδικασία, η πράξη ανάκτησης από τη μακροχρόνια μνήμη (και προς τη μνήμη εργασίας) δεν έχει το χαρακτήρα μιας ξεχωριστής λειτουργίας, η οποία απλώς αναπαράγει το περιεχόμενο της μακροχρόνιας μνήμης στη μνήμη εργασίας. Αντιθέτως, κάθε ανάκληση συνιστά μια πράξη υπολογισμού (μάλιστα, κάθε υπολογισμός λαμβάνει χώρα μόνο σε συνεργασία με τέτοιου είδους ανακλήσεις), τέτοια ώστε η μνήμη εργασίας να μην είναι ποτέ ίδια με την αποθηκευμένη μνήμη και να αποτελεί πάντα, σε κάποιο βαθμό, μια προσαρμογή του παρελθόντος στο παρόν. Στο Act* και το Soar η αποθήκευση πληροφοριών στη μακροχρόνια μνήμη διαχωρίζεται από την πράξη υπολογισμού στη μνήμη εργασίας. Ενσωματώνεται ως μια διαδικασία μάθησης νέων παραγωγών και ονομάζεται συλλογή παραγωγών στο Act* και ομαδοποίηση στο Soar (η διαφορά στο όνομα δεν συνεπάγεται διαφορά στη λειτουργία, καθώς και στα δυο συστήματα οι λειτουργίες είναι παρεμφερείς). Το πλαίσιο απόκτησης παραγωγών συνιστά την κατάσταση ικανοποίησης ή τερματισμού των στόχων και η παραγωγή που κατασκευάζεται καλύπτει

294

τόσο τις συνθήκες που επικρατούσαν πριν από την ικανοποίηση του στόχου, όσο και τις ενέργειες που προκάλεσαν τη λήψη της τελικής απόφασης. Η παραγωγή απλώς προστίθεται στη μακροχρόνια μνήμη παραγωγών και καθίσταται αδιαφοροποίητη από κάθε άλλη παραγωγή. Μια τέτοια παραγωγή έιναι λειτουργική καθώς παράγει σε ένα βήμα ό,τι αρχικά χρειάστηκε πολλά βήματα για να παραχθεί. Ακόμη, μια τέτοια παραγωγή συνιστά μια έμμεση μορφή γενίκευσης. Οι συνθήκες για την ικανοποίηση της παραγωγής εξάγονται από το σύνολο του πλαισίου της μνήμης εργασίας κατά τη μάθηση. Έτσι, η παραγωγή μπορεί να ανακληθεί στη μνήμη σε καταστάσεις οι οποίες διαφοροποιούνται τυχαία, με τρόπους οι οποίοι δεν σχετίζονται με τις παραπάνω συνθήκες. Συγκριτικά με ένα τυπικό σύστημα συμβόλων, η συλλογή παραγωγών και η ομαδοποίηση υποστηρίζουν σε μεγαλύτερο βαθμό τη μάθηση από την εμπειρία. Οι λειτουργίες αυτές αποκτούν αυτομάτως, χωρίς εμπρόθετη προσπάθεια ή επιλογή, νέα γνώση σε συνάρτηση με την εμπειρία τους. Το Act* έχει και άλλες μορφές μνήμης εκτός από τις παραγωγές και θα πρέπει απαραιτήτως να έχουν λειτουργίες αποθήκευσης για καθεμία από αυτές. Αυτές οι λειτουργίες είναι όλες αυτόματες και δεν λαμβάνουν χώρα υπό τον εμπρόθετο έλεγχο του συστήματος. Μία λειτουργία είναι η δύναμη των παραγωγών, η οποία ελέγχει την ταχύτητα επεξεργασίας των παραγωγών και κατά συνέπεια αν ενεργοποιούνται σε μια πραγματική κατάσταση. Καθώς αυξάνεται η δύναμη κάθε παραγωγής με κάθε επιτυχημένη πυροδότησή της, αυξάνεται και η πιθανότητα ότι αν ικανοποιηθεί θα πυροδοτηθεί ξανά. Η δεύτερη λειτουργία είναι η αποθήκευση στη δηλωτική μνήμη. Σε αυτήν υπάρχει απλώς μια σταθερή πιθανότητα ότι ένα νέο στοιχείο θα γίνει μόνιμο κομμάτι της δηλωτικής μνήμης. Η δηλωτική μάθηση ανταποκρίνεται στο αίτημα για μάθηση από το περιβάλλον. Στο Soar η ομαδοποίηση εκτελεί και αυτή τη λειτουργία, εκτός από τη λειτουργία της μάθησης από την εμπειρία. Ερμηνεία Η ερμηνεία μπορεί να εξακριβωθεί αν βρούμε σε ποιο επίπεδο η συμπεριφορά του συστήματος εξαρτάται από τις συμβολικές δομές που βρίσκονται στη μνήμη εργασίας, συγκεκριμένα από δομές που το ίδιο το σύστημα δημιούργησε νωρίτερα. Ενας φαινομενικά παρόμοιος τρόπος εξακρίβωσης για τυπικά υπολογιστικά συστήματα είναι το να βρούμε ποιες δομές μνήμης αντιστοιχούν στο πρόγραμμα, δηλαδή, τις δομές συμβόλων οι οποίες ορίζουν μια σειρά λειτουργιών: κάνε αυτό, κάνε εκείνο, μετά κάνε αυτό, αλλά και υποβάλλουν περαιτέρω συνθήκες και κλήσεις σε άλλες υποδιαδικασίες. Συγκεκριμένα, ψάχνουμε να βρούμε συμπαγείς δομές συμβόλων οι οποίες ελέγχουν τη συμπεριφορά για ένα εκτεταμένο διάστημα. Μάταια θα αναζητά κάποιος δομές συμβόλων στις βασικές περιγραφές των αρχιτεκτονικών του Act και του Soar (υπάρχουν φυσικά δομές του

295

προγράμματος οι οποίες όμως προϋποθέτουν διερμηνείς λογισμικού). Είναι ωστόσο σαφές ότι η εξαρτώμενη από τη μνήμη συμπεριφορά προέρχεται από πολλαπλές πηγές – συστήματα παραγωγής, γνώση για τη ρύθμιση της επίλυσης προβλημάτων, δομές στόχων. Η πρώτη τέτοια πηγή είναι η ερμηνεία της μορφής που είναι εγγενής στα συστήματα παραγωγής. Στα συστήματα παραγωγής ο έλεγχος διασπάται και δίνεται σε ανεξάρτητα τεμάχια (τις ατομικές παραγωγές) τα οποία διανέμονται σε όλη την έκταση της μνήμης παραγωγής. Παράλληλα, σε κάθε κύκλο εισάγονται στη μνήμη εργασίας στοιχεία δεδομένων. Αυτό το σταθερά επαναλαμβανόμενο ρυθμιστικό γεγονός χαρακτηρίζεται συχνά ως κατευθυνόμενο από δεδομένα, σε αντίθεση με τα κατευθυνόμενα από στόχους, αλλά αυτός ο χαρακτηρισμός παραβλέπει μερικές σημαντικές πλευρές. Ένας άλλος τρόπος θα ήταν να το ονομάσουμε κύκλος αναγνώρισης-δράσης, σε αντίθεση με τον κλασσικό κύκλο ανάκλησης-εκτέλεσης που χαρακτηρίζει τους τυπικούς υπολογιστές. Σύμφωνα με αυτή την άποψη, μια σημαντική διάσταση της ερμηνείας είναι η ποσότητα των αποφάσεων που λαμβάνονται μεταξύ των βημάτων. Ο κύκλος ανάκλησης και εκτέλεσης έχει ουσιαστικά μόνο ένα δείκτη μέσα σε ένα σχέδιο και πρέπει να εκτελέσει εμπρόθετα βήματα (πραγματοποιώντας δοκιμές και διακλαδώσεις) προκειμένου να αποκτήσει οποιεσδήποτε συνθήκες λειτουργίας. Ο κύκλος αναγνώρισηςδράσης επιτρέπει την ερμηνεία σε κάθε σημείο και σε οτιδήποτε μπορεί να προτείνει η παρούσα μνήμη εργασίας. Το γεγονός αυτό τοποθετεί το συνταίριασμα των παραγωγών μέσα στον κύκλο της μετάφρασης. Η δεύτερη πηγή της συμπεριφοράς εξαρτώμενης από τη μνήμη είναι η γνώση ελέγχου που χρησιμοποιείται για την επιλογή τελεστών επίλυσης προβλημάτων. Στο Act* οι παραγωγές είναι ακριβώς αυτοί οι τελεστές επίλυσης προβλημάτων. Όπως περιγράφηκε στην προηγούμενη παράγραφο, η επιλογή παραγωγών είναι μια λειτουργία συνταιριάσματος μεταξύ στοιχείων της μνήμης εργασίας και συνθηκών που ορίζουν τις παραγωγές. Ωστόσο, στην όλη διαδικασία υπεισέρχονται αρκετοί συμπληρωματικοί παράγοντες, οι οποίοι καθορίζουν το ρυθμό του συνταιριάσματος και, εξ αυτού, αν μια παραγωγή θα επιλεχθεί για εκτέλεση. Ένας παράγοντας είναι η ενεργοποίηση των στοιχείων της μνήμης εργασίας τα οποία συνταιριάζονται. Ένας δεύτερος παράγοντας είναι η δύναμη της παραγωγής που συνταιριάζεται. Ένας τρίτος παράγοντας είναι ο ανταγωνισμός μεταξύ παραγωγών οι οποίες συνταιριάζονται με τα ίδια στοιχεία της μνήμης εργασίας αλλά με διαφορετικούς τρόπους. Στο Soar οι τελεστές επίλυσης προβλημάτων επιλέγονται μέσα από ένα διφασικό κύκλο απόφασης. Πρώτον, κατά τη φάση της επεξεργασίας η προσπέλαση στη μακροχρόνια μνήμη παραγωγών πραγματοποιείται κατ’ επανάληψη – η ανάκληση ενός στοιχείου μπορεί να προκαλέσει επιπρόσθετες ανακλήσεις – και εν παραλλήλω (δεν υπάρχει επίλυση από τον ανταγωνισμό στοιχείων της μνήμης) ως ότου επέλθει ηρεμία. Οποιοδήποτε στοιχείο μπορεί να ανακληθεί. Ωστόσο, υπάρχουν μεταξύ αυτών προτιμήσεις οι οποίες δηλώνουν ποιοι από αυτούς τους τελεστές

296

είναι αποδεκτοί, μη αποδεκτοί, ή προτιμώνται από άλλους. Όταν έχουν συγκεντρωθεί όλες οι δυνατές πληροφορίες, η διαδικασία απόφασης επιλέγει τις διαθέσιμες προτιμήσεις και παίρνει την επόμενη απόφαση, η οποία με τη σειρά της μετακινεί το σύστημα στον επόμενο κύκλο. Στην πραγματικότητα, στο Soar o διερμηνέας δεν χρησιμοποιείται μόνο για την επιλογή του εκτελέσιμου τελεστή. Το σύστημα προσπαθεί πάντοτε να πάρει τις αποφάσεις που απαιτούνται για να λειτουργήσει μέσα σε ένα χώρο προβλήματος : να αποφασίσει τι χώρο θα χρησιμοποιήσει για το πρόβλημα, τι κατάσταση θα μετέλθει για εκείνο το πρόβλημα, τι τελεστή θα χρησιμοποιήσει για εκείνη την κατάσταση και τι κατάσταση θα μετέλθει ως αποτέλεσμα του τελεστή. Το γεγονός αυτό αναγκάζει όλη τη δραστηριότητα να συμβαίνει μέσα σε χώρους προβλημάτων, μάλιστα σε αντιδιαστολή με τον τυπικό υπολογιστή, στον οποίο θεωρείται ότι ένα τυχαίο πρόγραμμα προκαλεί όλη τη δραστηριότητα. Η τρίτη πηγή συμπεριφοράς εξαρτώμενης από τη μνήμη είναι η χρησιμοποίηση δομών αποτελούμενων από στόχους. Το Act* παρέχει ειδική αρχιτεκτονική υποστήριξη για μια ιεραρχία στόχων στη μνήμη εργασίας του. Ο τρέχων στόχος συνιστά μια πλούσια πηγή ενεργοποίησης, η οποία κατά συνέπεια δρα για να εστιάσει την προσοχή, προβάλλοντας εκείνες τις παραγωγές που περιέχουν το στόχο στις συνθήκες τους. Η αρχιτεκτονική αναλαμβάνει τις εργασίες γρήγορης διεκπεραίωσης επιτυχημένων στόχων και μετακίνησης της προσοχής σε συνεπαγόμενους στόχους, παρέχοντας κατ’ αυτόν τον τρόπο μια πρώτου-βάθους διερεύνηση της ιεραρχίας των στόχων. Επομένως, ο χαρακτηρισμός ενός συστήματος ως κατευθυνόμενου από δεδομένα σε αντίθεση με ένα κατευθυνόμενο από στόχους είναι άστοχος. Το Act* αποτελεί ένα ενδεικτικό παράδειγμα συστήματος Τ.Ν. το οποίο μετέρχεται στόχους και μεθόδους για την επίτευξη προσαρμοστικότητας (δεύτερη προϋπόθεση στην πρώτη λίστα). Περίπλοκες εργασίες ελέγχονται από παραγωγές οι οποίες προσθέτουν σύνολα στόχων που θα επιτευχθούν στο μέλλον. Το Soar χρησιμοποιεί μια στρατηγική για την παραγωγή στόχων, η οποία είναι πολύ λιγότερο εμπρόθετη. Όταν η διαδικασία απόφασης δεν μπορεί να παραγάγει μια απόφαση από τη συλλογή των προτιμήσεων που τυχαίνει να συσσωρεύονται – επειδή, για παράδειγμα δεν παραμένει κάποια αποδεκτή επιλογή ή παραμένουν αρκετές όμοιες επιλογές φτάνει σε αδιέξοδο. Το Soar ότι το αδιέξοδο οφείλεται σε έλλειψη γνώσης – αν υπήρχε επιπρόσθετη γνώση των προτιμήσεων του, θα μπορούσε να έχει πάρει κάποια απόφαση. Επομένως, δημιουργεί έναν υποστόχο, για να επιλύσει το αδιέξοδο. Η επίλυση ενός αδιεξόδου επιτυγχάνεται ακριβώς όταν παράγονται προτιμήσεις, οποιασδήποτε φύσης, οι οποίες οδηγούν σε μια απόφαση σε ένα υψηλότερο επίπεδο. Συνεπώς, το Soar παράγει τους δικούς του υποστόχους από τα αδιέξοδα που εντοπίζει η αρχιτεκτονική. Αντιθέτως, το Act* παράγει υποστόχους ως αποτέλεσμα εμπρόθετης δράσης επί των παραγωγών. Το αποτέλεσμα των εμπρόθετων υποστόχων επιτυγχάνεται στο Soar από το συνδυασμό

297

ενός τελεστή, ο οποίος παράγεται και επιλέγεται εσκεμμένα, και ενός αδιεξόδου, το οποίο προκύπτει όταν δεν υπάρχουν παραγωγές που μπορούν να εφαρμόσουν τον τελεστή. Στον υποστόχο που δημιουργείται για αυτό το αδιέξοδο, ο τελεστής λειτουργεί ως η προδιαγραφή ενός στόχου που θα επιτευχθεί στο μέλλον. Αλληλεπίδραση με τον Εξωτερικό Κόσμο Όπως είναι τυπικό για πολλές θεωρίες της νόησης, το Act* είναι εστιασμένο στην κεντρική αρχιτεκτονική. Η αντιληπτική και η κινητική συμπεριφορά θεωρούνται ότι παράγονται παρασκηνιακά από συμπληρωματικά συστήματα επεξεργασίας. Τα στοιχεία εισόδου φτάνουν στη μνήμη εργασίας, η οποία με τη σειρά της ενεργεί ως απομονωτής, συγχρονίζοντας την απρόβλεπτη ροή των περιβαλλοντικών καταστάσεων με το γνωστικό σύστημα. Πέρα όμως από αυτό, στο σχεδιασμό της αρχιτεκτονικής δεν έχει δοθεί περισσότερο βάρος προς εκείνη την κατεύθυνση. Το Soar έχει όλα τα στοιχεία μιας ολοκληρωμένης αρχιτεκτονικής, η οποία ενσωματώνει την κεντρική αρχιτεκτονική μέσα σε μια ευρύτερη δομή που είναι υπεύθυνη για την αλληλεπίδραση με τον εξωτερικό κόσμο. Όπως φαίνεται στην Εικόνα 4, το Soar παίζει το ρόλο του διαχειριστή ενός δυναμικού συστήματος, το οποίο αλληλεπιδρά με ένα δυναμικό εξωτερικό περιβάλλον (στο κάτω μέρος της Εικόνας). Υπάρχουν διαδικασίες για την μετατροπή της ενέργειας από το περιβάλλον σε σήματα του συστήματος. Οι διαδικασίες αυτές ονομάζονται συλλογικά αντίληψη, παρόλο που συνδέονται μόνο με την αισθητηριακή πλευρά (μορφο-μετατροπή από το περιβάλλον). Ομοίως, υπάρχουν διαδικασίες που επιδρούν στο περιβάλλον. Συλλογικά ονομάζονται κινητικό σύστημα, παρ’ όλο που συνδέονται μόνο με τις πλευρές της σωματικής δράσης. Όπως και στο Act*, η μνήμη εργασίας λειτουργεί ως συγχρονιστής μεταξύ του περιβάλλοντος και του γνωστικού συστήματος. Το πλήρες σύστημα δεν εξαντλείται στο διάγραμμα : αντίληψη  κεντρική γνωστική λειτουργίακινητικό σύστημα. Υπάρχουν παραγωγές παραγωγές κωδικοποίησης και παραγωγές που ονομάζονται αποκρυπτογράφησης. Αυτές είναι όμοιες στο σχήμα και τη δομή με τις παραγωγές της κεντρικής γνωστικής λειτουργίας. Διαφέρουν μόνο στο υπάρχουν σε ότι είναι ανεξάρτητες από τον κύκλο απόφασης – ελεύθερη κατάσταση. Από την πλευρά της εισόδου, καθώς τα στοιχεία καταφτάνουν αυτόνομα από το αντιληπτικό σύστημα, οι παραγωγές κωδικοποίησης παρέχουν αυτό που θα μπορούσαμε να χαρακτηρίσουμε ως αντιληπτική ανάλυση, καθώς τοποθετούν τα στοιχεία σε μια μορφή αναγνωρίσιμη από την κεντρική γνωστική λειτουργία. Από την πλευρά της εξόδου, οι παραγωγές αποκρυπτογράφησης παρέχουν αυτό που θα χαρακτηρίζαμε ως αποκρυπτογράφηση από το κινητικό πρόγραμμα εντολών, οι οποίες παράγονται από το γνωστικό σύστημα, στη μορφή που αναγνωρίζεται από το κινητικό σύστημα. Το ίδιο το κινητικό

298

σύστημα μπορεί να στείλει ξανά στοιχεία στη μνήμη εργασίας (τα οποία, πιθανότατα, αναλύονται από παραγωγές κωδικοποίησης), επιτρέποντας την επίβλεψη και τη ρύθμιση. Δεν υπόκειται σε έλεγχο το σύνολο αυτής της δραστηριότητας. Οι παραγωγές αυτές που αναφέραμε αναγνωρίζουν και εκτελούν κατά βούληση, αλληλεπιδρώντας συγχρόνως μεταξύ τους και με την κεντρική γνωστική λειτουργία. Η τελευταία ασκεί τον έλεγχο και μπορούμε τώρα να δούμε ότι αποτελείται ουσιαστικά μόνο από την αρχιτεκτονική του μηχανισμού απόφασης, από τον οποίο ρέει ο κύκλος απόφασης, από αδιέξοδα, το σωρό των στόχων και την οργάνωση του χώρου προβλήματος. Επιπλέον, η κεντρική γνωστική λειτουργία δρα ουσιαστικά ως ένα είδος τοπικού εποπτικού ελέγχου επί αυτόνομων, συνεχιζόμενων δραστηριοτήτων στη μνήμη εργασίας, οι οποίες παράγονται από τα αντιληπτικά και κινητικά συστήματα και από τις αντίστοιχες κωδικοποιητικές και αποκρυπτογραφικές παραγωγές. Η παραπάνω εξήγηση επιτρέπει να κατανοήσουμε ένα ερώτημα σχετικά με την αρχιτεκτονική το οποίο έχει απασχολήσει πολύ. Συγκεκριμένα, το ερώτημα είναι που ακριβώς εντοπίζεται ο σειριακός χαρακτήρας την γνωστικής λειτουργίας. Η κεντρική γνωστική λειτουργία είναι πράγματι σειριακή, πράγμα το οποίο ενισχύεται από το μηχανισμό απόφασης, με αποτέλεσμα να μπορεί να εκτιμήσει μόνο ένα μέρος από ό,τι εισάγεται στη μνήμη εργασίας. Το σειριακό σύστημα τοποθετείται πάνω σε μια ‘θάλασσα’ αυτόνομης, παράλληλης δραστηριότητας, με στόχο να αποκτήσει έλεγχο, δηλαδή, να μπορεί το σύστημα να εμποδίσει την εφαρμογή ενεργειών οι οποίες δεν εντάσσονται στα ενδιαφέροντά του. Επομένως, η σειριακότητα είναι ένα σχεδιασμένο χαρακτηριστικό του συστήματος. Η σειριακότητα μπορεί όμως να συμβεί και για άλλους λόγους, οι οποίοι συνήθως είναι οι περιορισμοί πόρων ή μποτιλιαρίσματα. Τέτοια μποτιλιαρίσματα μπορούν να προκύψουν από τη φύση της υποκείμενης τεχνολογίας και, ως εκ τούτου, να περιορίσουν το σύστημα. Οι δυνατότητες διακοπής μπορούν να εξακριβωθούν αν βρούμε πού η συμπεριφορά εκτρέπεται από μια κατεύθυνση σε μια άλλη τελείως διαφορετική. Στο Act* η εκτροπή αυτή συμβαίνει μέσω της βασικής ιδιότητας μέγιστης-επιλογής ενός μηχανισμού ενεργοποίησης – η διαδικασία εκείνη που θα επιτύχει τη μέγιστη ενεργοποίηση θα αναλάβει και τον έλεγχο της συμπεριφοράς. Στο Soar ο κύκλος απόφασης αναλαμβάνει την εκτροπή – οτιδήποτε μπορεί να τακτοποιήσει τις σωστές προτιμήσεις συγκρινόμενες με εναλλακτικές, ανταγωνιστικές προτιμήσεις, μπορεί και να ελέγχει τη συμπεριφορά. Επομένως, η εκτροπή μπορεί να λάβει χώρα στο επίπεδο της μικρότερης μονάδας. Τόσο στο Act*, όσο και στο Soar ο βασικός μηχανισμός εκτροπής είναι παράλληλα και μηχανισμός διακοπής, επειδή εναλλακτικές παραγωγές σε ολόκληρο το σύστημα ανταγωνίζονται επί ίσοις όροις. Το γεγονός αυτό προκύπτει από τον ανοικτό χαρακτήρα των συστημάτων παραγωγών, τα οποία επικοινωνούν με όλη τη μνήμη σε κάθε κύκλο. Επομένως, είναι δυνατόν να επισυμβούν ριζικές αλλαγές ανά πάσα

299

στιγμή, πράγμα που έρχεται σε αντίθεση με τους τυπικούς υπολογιστές. Παρ’ όλο που τυχαίες εκτροπές είναι δυνατόν να συμβούν σε κάθε εντολή (για παράδειγμα: στο σημείο 0 διακλαδώσου προς ένα τυχαίο πρόγραμμα), τέτοια πηδήματα πρέπει να καθορίζονται εσκεμμένα και υπό τον έλεγχο του τρέχοντος προκατασκευασμένου προγράμματος. Συνεπώς, το πρόβλημα στον τυπικό υπολογιστή είναι το πώς θα διακοπεί, ενώ το πρόβλημα στο Soar και το Act* (και πιθανώς στην ανθρώπινη νόηση) είναι το πώς θα παραμείνουν συγκεντρωμένα (στο στόχο). Η μάθηση από το περιβάλλον περιλαμβάνει την μακροχρόνια αποθήκευση δομών, οι οποίες βασίζονται σε εισροές στο σύστημα. Το Act* αποθηκεύει νέες εισροές στη δηλωτική μνήμη με μια σταθερή πιθανότητα. Από εκεί τα σήματα μπορούν να κατευθυνθούν μέσω συνένωσης παραγωγών, μια διαδικασία που οφείλει να συμβαδίζει με τις απαιτήσεις του περιβάλλοντος. Το Soar αποθηκεύει νέες εισροές στη μνήμη παραγωγών με τη διαδικασία της ομαδοποίησης. Αυτό συνεπάγεται αφενός ότι μια εισροή θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί σε έναν υποστόχο, προκειμένου να αποθηκευτεί, αφετέρου ότι το εύρος φάσματος από το περιβάλλον στη μακροχρόνια μνήμη θα είναι συνάρτηση του ρυθμού με τον οποίο μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι περιβαλλοντικές εισροές. Περίληψη Ως τώρα έχουμε δει πώς εφαρμόζονται οι λειτουργίες της γνωσιακής αρχιτεκτονικής σε δυο συγκεκριμένες αρχιτεκτονικές, το Act* και το Soar. Αξιολογήσαμε τις ομοιότητες και τις διαφορές τους προκειμένου να γίνει σαφές το πώς ακριβώς οι δομές τους υλοποιούν αυτές τις λειτουργίες. Τα κοινά στοιχεία μεταξύ του Act* και του Soar είναι υπολογίσιμα, στο βαθμό που και τα δυο συστήματα βασίζονται στα συστήματα παραγωγών. Έχουμε δει ότι τα συστήματα παραγωγής ή πιο γενικά, οι αρχιτεκτονικές που βασίζονται στην αναγνώριση αποτελούν ένα είδος αρχιτεκτονικής που ανταποκρίνεται στο αίτημα για (λειτουργία σε) πραγματικό χρόνο. Μάλιστα, το τελευταίο είναι και ένας από τους ισχυρότερους διαμορφωτές της αρχιτεκτονικής, πέρα από τη βασική ανάγκη για υπολογισμό βάσει συμβόλων. Ωστόσο, το πέρασμα στα συστήματα παραγωγής είναι μόνο το πρώτο από τα τρία σημαντικά βήματα που καθιστούν το Act* και το Soar πολύ διαφορετικά από τους κλασικούς υπολογιστές. Το δεύτερο βήμα είναι η παραίτηση από τον φορμαλισμό της εφαρμογής λειτουργιών σε τελεστές. Αυτή η παραίτηση δεν είναι ένα εγγενές χαρακτηριστικό των συστημάτων παραγωγής, όπως αποδεικνύεται από τη σχεδόν καθολική χρήση της εφαρμογής στο πεδίο δράσης των παραγωγών. Αυτό το δεύτερο βήμα κλειδώνει τις λειτουργίες πάνω στις δομές συμβόλων, επιτρέποντας μόνο ενέργειες ανάκλησης της μνήμης. Το τρίτο βήμα είναι ο διαχωρισμός της αποθήκευσης δομών συμβόλων στη

300

μακροχρόνια μνήμη – οι μηχανισμοί μάθησης του Act* και του Soar – από τις εσκεμμένες πράξεις εκτέλεσης έργων. Υπάρχουν ορισμένες διαφορές στην αρχιτεκτονική μεταξύ του Act* και του Soar, παρ’ ότι όταν εξετάζονται προσεκτικά φαίνεται ότι δεν είναι όλες σημαντικές. Ένα παράδειγμα είναι η δυαδική δηλωτική και διαδικαστική μνήμη του Act*, έναντι της μονής μνήμης παραγωγών του Soar. Ένα άλλο παράδειγμα είναι η χρήση της ενεργοποίησης στο Act*, έναντι της χρήσης συσσωρευμένων εκτελέσεων παραγωγών (φάση επεξεργασίας) στο Soar. Ένα τρίτο παράδειγμα είναι η δέσμευση του Soar σε πολλαπλούς χώρους προβλημάτων και ο μηχανισμός για τη ρύθμιση των αδιεξόδων, έναντι του μονο-χωρικού περιβάλλοντος με εσκεμμένους υποστόχους στο Act*. Επομένως, αυτές οι αρχιτεκτονικές διαφέρουν σε τέτοιο βαθμό ώστε δεν καλύπτουν μια μοναδική περιοχή του χώρου της αρχιτεκτονικής. Η αρνητική πλευρά της χρήσης δυο στενά συσχετισμένων αρχιτεκτονικών για τους σκοπούς της παρούσας έκθεσης συνίσταται στο ότι αποτυγχάνουμε να κάνουμε μια εκτίμηση για την ποικιλία και τον πλούτο σε εναλλακτικές λύσεις που χαρακτηρίζουν τον χώρο της αρχιτεκτονικής. Με λίγη προσπάθεια θα μπορούμε να ισχυριστούμε ότι έχουμε θίξει τρία σημεία του χώρου των αρχιτεκτονικών: τις κλασσικές (τύπου Von Neumann) αρχιτεκτονικές, τα κλασικά συστήματα παραγωγών, τα Act* και Soar. Όμως, θα μπορούσαμε να έχουμε εξετάσει επωφελώς εφαρμόσιμες γλώσσες (για παράδειγμα τη Lisp, βλ.Steele, 1984), γλώσσες λογικού προγραμματισμού (π.χ. την Prolog, βλ.Clocksin και Mellish, 1984), συστήματα πλαισίων (ή σχημάτων) (π.χ. KLONE, βλ.Brachman, 1979), αρχιτεκτονικές μαυροπίνακα (π.χ. ΒΒ1, βλ. Hayes-Roth, 1985), καθώς και άλλες. Ακόμη, θα μπορούσαμε να έχουμε εξερευνήσει την επίδραση του παραλληλισμού, η οποία έχει από μόνη της πολλές αρχιτεκτονικές διαστάσεις. Παραλείψαμε τον παραλληλισμό, καθώς αυτός ωθείται από την ανάγκη να αξιοποιηθεί ή να αντισταθμιστεί η έλλειψη τεχνολογίας υλοποίησης, παρ’ όλο που (όπως έχει τονιστεί πολλές φορές) ο παραλληλισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως απάντηση στο αίτημα για λειτουργία σε πραγματικό χρόνο. Oι χρήσεις της Αρχιτεκτονικής Δεδομένου ότι η αρχιτεκτονική είναι ένα συστατικό μέρος του ανθρώπινου γνωστικού συστήματος, η επιστημονική ενασχόληση με αυτήν δεν απαιτεί κάποια δικαιολόγηση. Η κατανόηση της αρχιτεκτονικής αποτελεί από μόνη της ένα επιστημονικό πρόγραμμα. Ωστόσο, η αρχιτεκτονική, ως το πλαίσιο μέσα στο οποίο πραγματοποιείται κάθε επεξεργασία και ο τόπος καθορισμού των δομικών περιορισμών πάνω στην ανθρώπινη νόηση, θα εμφανιζόταν ως το κεντρικό στοιχείο σε μια γενική θεωρία της νόησης. Αυτό θα

301

υπονοούσε ότι η αρχιτεκτονική παρεμβαίνει σε όλες τις πλευρές της νόησης. Όμως, ο υπαινιγμός αυτός διατηρείται σε κάποια απόσταση από το (συχνά αναφερόμενο έως τώρα) γεγονός ότι οι αρχιτεκτονικές κρύβονται κάτω από το επίπεδο της γνώσης. Αυτό που έχει σημασία για πολλές πλευρές της ανθρώπινης νόησης είναι ακριβώς οι στόχοι, η κατάσταση του προς επίτευξη έργου και το υπόβαθρο της γνώσης (περιλαμβανομένης της εκπαίδευσης, της κοινωνικοποίησης και του εκπολιτισμού). Επομένως, η αρχιτεκτονική μπορεί να είναι κρίσιμη όσον αφορά τη νόηση, αλλά μόνο στο βαθμό που τα αποτελέσματά της στην προοδεύουσα συμπεριφορά και στη μελέτη αυτής της συμπεριφοράς είναι καθορισμένα. Πώς λοιπόν θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί στη γνωσιακή επιστήμη μια λεπτομερής θεωρία της αρχιτεκτονικής, πέρα από το να παρουσιάζει απλώς μια εικόνα του εαυτού της ; Υπάρχουν 4 επιμέρους απαντήσεις σε αυτό το ερώτημα, το οποίο εξετάζουμε στη συνέχεια. Σύσταση Ολικών Παραμέτρων Η πρώτη απάντηση προϋποθέτει ότι αφενός η αρχιτεκτονική ασκεί σημαντικές επιδράσεις στη νόηση, αφετέρου αυτές οι επιδράσεις μπορούν να συνοψιστούν σε ένα μικρό σύνολο ολικών παραμέτρων. Η παρακάτω λίστα συγκεντρώνει ένα σύνολο τέτοιων παραμέτρων, οι οποίες είναι γνωστές σε όλους τους γνωσιακούς επιστήμονες – το μέγεθος της βραχύχρονης μνήμης, το χρόνο που απαιτείται για μια στοιχειώδη λειτουργία, το χρόνο που απαιτείται για μια κίνηση σε ένα χώρο προβλήματος και το ρυθμό απόκτησης νέας γνώσης στη μακροχρόνια μνήμη: 1.

1. Μονάδα μνήμης: 1 τεμάχιο συγκροτημένο από 3 υπο-τεμάχια. Μέγεθος βραχύχρονης μνήμης: 3 τεμάχια συν 4 τεμάχια από την μακροχρόνια μνήμη. 3. Χρόνος ανά στοιχειώδη λειτουργία: 100 ms. 4. Χρόνος ανά βήμα σε ένα χώρο προβλήματος: 2 s. 5. Χρόνος μάθησης νέου υλικού: 1 τεμάχιο ανά 2 s. Δεν είναι δυνατόν να βγάλουμε λογικά συμπεράσματα μόνο από παραμέτρους. Οι παράμετροι υπαινίσσονται πάντα ένα μοντέλο ως υπόβαθρο. Ακόμη, η συμπλήρωση της λίστας προϋποθέτει τον καθορισμό μιας μονάδας μνήμης (το τεμάχιο), η οποία με τη σειρά της υπαινίσσεται μια ιεραρχική δομή μνήμης. Ομοίως, το να κατασκευάσουμε μια ακολουθία στοιχειωδών λειτουργιών και στη συνέχεια να αθροίσουμε τους χρόνους τους σημαίνει ότι έχουμε ήδη ορίσει μια λειτουργικά σειριακή δομή επεξεργασίας. Τα διαγράμματα με κουτιά που έχουν αποτελέσει ένα τυπικό χαρακτηριστικό στη γνωσιακή ψυχολογία από τα μέσα της δεκαετίας του ’50 (Broadbent, 1954), εκφράζουν το είδος της ελάχιστης εμπλεκόμενης αρχιτεκτονικής δομής. Κατά κύριο λόγο, τα διαγράμματα αυτά είναι

302

υπερβολικά ελλιπή. Συγκεκριμένα, προσφέρουν μια εικόνα των μνημών και των οδών μεταφοράς τους. Μια κάπως πιο ολοκληρωμένη έκδοση, που ονομάζεται ο πρότυπος ανθρώπινος επεξεργαστής (Card, Moran, Newell, 1983), φαίνεται στην Εικόνα 5 και δείχνει όχι μόνο τις μνήμες αλλά και μια δομή η οποία αποτελείται από 3 παράλληλους επεξεργαστές – αντιληπτικό, γνωστικό και κινητικό. Τα συστήματα αντίληψης και κίνησης συνεπάγονται τη λειτουργία πολλαπλών συγχρονισμένων επεξεργαστών οι οποίοι αντιστοιχούν στις διάφορες (αισθητικές) τροπικότητες και τα μυϊκά συστήματα. Υπάρχει όμως μόνο ένας γνωστικός επεξεργαστής. Οι παράμετροι των δυο εικόνων μοιάζουν σε αρκετά σημεία. Φυσικά, η Εικόνα 5 είναι μια στατική απεικόνιση. Η έλλειψη λεπτομερειών στην εικόνα αυτή υπαινίσσεται την απλούστερη δυνατή δομή επεξεργασίας. Στην πραγματικότητα, η δομή αυτή μπορεί να συμπληρωθεί από ορισμένες όχι απόλυτα ρητές, γενικές αρχές λειτουργίας (Card, Moran and Newell, 1983), όπως, για παράδειγμα, ότι η αβεβαιότητα αυξάνει πάντα το χρόνο επεξεργασίας. Οι αρχές αυτές παρέχουν κάποια βοήθεια στη χρήση αυτής της δομής, αλλά απέχουν πολύ από το να καταστήσουν το παραπάνω σχέδιο μια ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική. Συγκεκριμένα, οι στοιχειώδεις λειτουργίες και οι λεπτομέρειες της μετάφρασης παραμένουν ουσιαστικά ακαθόριστες. Εικόνα 5 Αν ο τρόπος με τον οποίον η αρχιτεκτονική επηρεάζει τη συμπεριφορά μπορεί να συνοψιστεί σε ένα μικρό σύνολο παραμέτρων μαζί με ένα απλό, αφηρημένο μοντέλο υποβάθρου, τότε η συνεισφορά από την εξέταση της αρχιτεκτονικής είναι διπλή. Πρώτον, δεδομένου ενός σχεδίου όπως αυτό στην εικόνα 3.5, πρέπει να επισημανθούν οι παράμετροι, να κατανοηθεί η διακύμανσή τους, να ανακαλυφθεί η μεταβλητότητά τους, να υπολογιστούν τα όρια στη χρήση τους κ.ο.κ. Δεύτερον, το μοντέλο χονδρικής επεξεργασίας μπορεί να είναι εσφαλμένο, όχι επειδή αποτελεί μια χονδρική προσέγγιση (η οποία εξάλλου προϋποτίθεται), αλλά επειδή αποτελεί ένα εσφαλμένο είδος τυποποίησης. Αν το αντικαθιστούσαμε με μια αρκετά διαφορετική τυποποίηση, ίσως οι συμπερασμοί να γίνονταν ευκολότεροι, η εμφάνιση ενός ευρύτερου συνόλου συμπερασμών να γινόταν δυνατή κ.ο.κ. Ένα τέτοιο παράδειγμα που εντοπίζεται χρονικά στα μέσα της δεκαετίας του ’70 είναι η αντικατάσταση του μοντέλου της μνήμης πολλαπλών πηγών από ένα μοντέλο το οποίο περιέχει μια μοναδική μνήμη μέσα στην οποία οι πληροφορίες διακρίνονται με μόνο κριτήριο το βάθος της επεξεργασίας (Craik and Lockhart 1972). Η μορφή της απλής γνωστικής συμπεριφοράς Η εκτέλεση ενός περίπλοκου έργου συνεπάγεται την πραγματοποίηση μιας ακολουθίας βασικών λειτουργιών σε μια διάταξη υποκείμενη στα δεδομένα εισόδου. Το μεγαλύτερο μέρος του ψυχολογικού

303

ενδιαφέροντος στηρίζεται στη γνώση της ακολουθίας των λειτουργιών τις οποίες εκτελούν οι άνθρωποι για ένα δεδομένο έργο. Η μεγαλύτερη προσπάθεια τόσο στην πειραματική όσο και τη θεωρητική ψυχολογία στηρίζεται ακριβώς στην εύρεση τέτοιων ακολουθιών. Αυτό ισχύει κυρίως για έργα τα οποία είναι πρώτα από όλα γνωστικά και στα οποία οι αντιληπτικές και κινητικές λειτουργίες παίζουν μικρό ρόλο στη συνολική ακολουθία. Η αρχιτεκτονική επιβάλλει τόσο τις βασικές λειτουργίες όσο και τη μορφή με την οποία προσδιορίζονται οι διατάξεις των λειτουργιών, δηλαδή τον τρόπο με τον οποίο κωδικοποιούνται συμβολικά οι προδιαγραφές της συμπεριφοράς. Συνεπώς, η αρχιτεκτονική παίζει κάποιο ρόλο στον καθορισμό τέτοιων ακολουθιών. Ωστόσο, για έργα με κάποιο βαθμό περιπλοκότητας, η επιτυχημένη συμπεριφορά μπορεί να υλοποιηθεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Πράγματι, το γεγονός αυτό δηλώνει τη γυμνή αλήθεια ότι για ένα δεδομένο έργο υπάρχουν διαφορετικές μέθοδοι ή αλγόριθμοι, όπως όταν ένας χώρος μπορεί να διερευνηθεί εναλλακτικά με τις ευρετικές μεθόδους πρώτα βάθος, πρώτα πλάτος ή πρώτα το καλύτερο, ή όταν μια στήλη αριθμών μπορεί να αθροιστεί είτε από τη βάση είτε από την κορυφή. Επομένως, το να καταγραφεί η ακολουθία των λειτουργιών τις οποίες εκτελεί ένα πρόσωπο για την ολοκλήρωση ενός έργου, με δεδομένη μόνο την αρχιτεκτονική και το έργο είναι σχεδόν αδύνατον. Από μόνη της η αρχιτεκτονική δεν παρέχει όλους τους αναγκαίους προσδιορισμούς και οι λοιποί παράγοντες, οι οποίοι συνοψίζονται ως η γνώση του υποκειμένου, είναι εξίσου σημαντικοί. Ωστόσο, καθώς ο χρόνος κατά την εκτέλεση ενός έργου μικραίνει, οι επιλογές για το ποιες ακολουθίες μπορούν να εκτελέσουν το έργο μειώνονται. Πράγματι, ας υποθέσουμε ότι η χρονική σταθερά για τις λειτουργίες στοιχειωδών δεδομένων της αρχιτεκτονικής είναι περίπου 100 ms. Αν αξιώσουμε ένα έργο να εκτελεστεί σε χρόνο 0.1 ms, τότε η απάντηση είναι ξεκάθαρη: δεν μπορεί να εκτελεστεί. Δεν υπάρχει διαφορά στο κατά πόσο απλό είναι το έργο (για παράδειγμα, είναι δυο ονόματα ίδια ;). Ας υποθέσουμε ότι το έργο θα εκτελεστεί σε 100 ms. Τότε, μια σάρωση των βασικών διεργασιών της αρχιτεκτονικής θα μας αποκαλύψει τι μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσα στο χρόνο μιας μοναδικής λειτουργίας. Αν η εκτέλεση του έργου είναι καθ’ όλα δυνατή, πιθανότατα να είναι και μοναδική – υπάρχει ένας μόνο τρόπος να ελεγχθεί η ισότητα μεταξύ δυο ονομάτων μέσω μιας μόνο βασικής λειτουργίας, παρόλο που είναι πιθανόν μια αρχιτεκτονική να μπορεί να προσφέρει ένα πεπερασμένο αριθμό εναλλακτικών λύσεων. Καθώς αυξάνεται ο διαθέσιμος χρόνος, αυξάνονται όσα μπορούν να επιτευχθούν και αυξάνεται ο αριθμός των τρόπων με τους οποίους μπορεί να επιτευχθεί ένα δεδομένο έργο. Αν ο διαθέσιμος χρόνος ισούται με 100 s, πιθανώς υπάρχουν αρκετοί τρόποι για να προσδιοριστεί αν δυο ονόματα είναι ίσα. Ωστόσο, ο περιορισμός επιστρέφει, αν οι απαιτήσεις της απόδοσης αυξάνουν με γοργό ρυθμό.

304

Επομένως, υπάρχει μια περιοχή μέσα στην οποία η γνώση της αρχιτεκτονικής καθιστά δυνατές ευλογοφανείς εικασίες σχετικά με το τι ακολουθίες λειτουργιών θα χρησιμοποιήσουν οι άνθρωποι σε ένα έργο. Ας θεωρήσουμε το έργο σάρωσης της μνήμης που διερευνήθηκε από τον Stenberg και συζητήθηκε από τους Bower και Clapper (1989) σε σύνδεση με τη μεθοδολογία προσθετικών παραγόντων. Το υποκείμενο πρώτα βλέπει ένα σύνολο αντικειμένων H, P, Z και μετά ένα αντικείμενο στόχο και πρέπει να πει όσο πιο γρήγορα μπορεί αν ο στόχος βρισκόταν στην αρχική ακολουθία. Τρεις κανονικότητες έκαναν διάσημο αυτό το πείραμα. Πρώτον, ο χρόνος για την απάντηση είναι γραμμικός σε σχέση με το μέγεθος του συνόλου ελέγχου (χρόνος απόκρισης = 400 + 3 * 40 = 520 ms για την παραπάνω περίπτωση), γεγονός που υποδηλώνει έντονα τη χρήση μιας σειριακής σάρωσης (και ελέγχου) σε χρόνο 40 ms ανά αντικείμενο. Δεύτερον, η ίδια γραμμική σχέση με τον ίδιο χρόνο των 40 ms ανά αντικείμενο ισχύει είτε ο στόχος βρίσκεται στη λίστα είτε όχι. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την ευνόητη στρατηγική τερματισμού της σάρωσης όταν βρίσκεται ένα αντικείμενο που ταιριάζει με το στόχο, πράγμα που θα οδηγούσε σε μια μέση τιμή ανίχνευσης για τους θετικούς στόχους που θα είχε το μισό μέγεθος σε σχέση με την τιμή των αρνητικών στόχων – κατά μέσο όρο, μόνο η μισή λίστα θα σαρωνόταν για ένα θετικό στόχο, μέρι να βρεθεί το αντικείμενο. Τρίτον, ο ρυθμός σάρωσης (40 ms ανά αντικείμενο) είναι πολύ γρήγορος – οι άνθρωποι χρειάζονται περισσότερο από 100 ms ανά γράμμα για να ‘πουν’ το αλφάβητο. Όπως αναφέρουν οι Bower και Clapper (1989), αυτή η πειραματική κατάσταση έχει διερευνηθεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους και υπήρξε η αφορμή για τη διαμόρφωση μιας σημαντικής πειραματικής μεθόδου (προσθετικοί παράγοντες) με την οποία εκτιμάται η παρέμβαση διαφόρων παραγόντων σε αυτά τα φαινόμενα. Για εμάς το ενδιαφέρον εντοπίζεται στην ταχύτητα με την οποία φαίνεται να συμβαίνουν τα πράγματα. Γρήγοροι χρόνοι αντίδρασης της τάξεως των 400 ms ήδη πλησιάζουν την αρχιτεκτονική και φαινόμενα τα οποία συμβαίνουν κατά μια τάξη μεγέθους ταχύτερα (40 ms ανά αντικείμενο) θα πρέπει να πλησιάζουν τη βάση της αρχιτεκτονικής. Αυτό ισχύει ειδικά αν κάποιος σκεφτεί ότι οι νευρώνες είναι ουσιαστικά μηχανισμοί της τάξεως του 1 ms, ώστε τα νευρικά κυκλώματα είναι μηχανισμοί της τάξεως των 10 ms. Με δεδομένα μόνο τα φαινόμενα του Sternberg, περιλαμβανομένων τούτων των στενών ορίων που αναφέρθηκαν, δεν θα μπορούσε κάποιος να συνάγει τους μηχανισμούς που τα πραγματοποιούν. Στην πραγματικότητα, η εξέταση της περίπτωσης του Sternberg έχει δείξει ότι θα ήταν αδύνατον ακόμη και να συνάγουμε κατά πόσο η ‘ανίχνευση’ πραγματοποιείται σειριακά ή παράλληλα. Ωστόσο, δεδομένης μιας αρχιτεκτονικής η εικόνα αλλάζει αρκετά. Για παράδειγμα, στο Act* οι χρονικές σταθερές υποδηλώνουν ότι οι παραγωγές πυροδοτούνται σε σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα της τάξεως των 100 ms. Συνεπώς, το φαινόμενο του Sternberg δεν θα πρέπει να οφείλεται στην πυροδότηση

305

πολλαπλών παραγωγών. Επομένως θα πρέπει να πρόκειται για ένα φαινόμενο διάχυτης ενεργοποίησης. Πράγματι, η εξήγηση την οποία προσφέρει ο Anderson για το φαινόμενο του Sternberg βασίζεται στη διάχυτη ενεργοποίηση (Anderson, 1983, σσ. 119-120). Δυο παραγωγές, μια που λέει ‘ναι’ αν ο στόχος είναι εκεί και μια που λέει ‘όχι’ αν ο στόχος δεν είναι εκεί, ορίζουν τον τρόπο με τον οποίο το υποκείμενο διεκπεραιώνει το έργο και τότε ένας υπολογισμός που βασίζεται στη ροή της ενεργοποίησης δείχνει ότι προσεγγίζει το φαινόμενο. Το σημαντικό σημείο που μας αφορά είναι ότι οι δυο παραγωγές αποτελούν τον προφανή τρόπο για τον προσδιορισμό του έργου στο Act* και ότι υπάρχουν λίγοι, αν όχι κανείς, εναλλακτικοί τρόποι. Αν στραφούμε στο Soar, η ανάλυση είναι ανάλογη. Πρώτον, γενικοί περιορισμοί συγχρονισμού προϋποθέτουν ότι οι παραγωγές είναι μηχανισμοί των 10-ms, γεγονός που καθιστά τον κύκλο απόφασης ένα μηχανισμό των 100-ms, παρ’ όλο που επιταχυνόμενα έργα θα μπορούσαν να μειώσουν το χρόνο (Newell, 1987). Επομένως, η επιλογή και η εκτέλεση τελεστών θα καθυστερήσει υπερβολικά και δε θα μπορέσει να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση και την επεξεργασία των αντικειμένων του συνόλου (σε χρόνο 40 ms για κάθε ένα). Συνεπώς, το φαινόμενο του Sternberg θα πρέπει να λαμβάνει χώρα μέσα σε έναν κύκλο απόφασης και η επεξεργασία του συνόλου να πραγματοποιείται με την εκτέλεση ενός μικρού αριθμού παραγωγών (1 έως 3) σε κάθε αντικείμενο. Το γεγονός ότι ο κύκλος απόφασης κλείνει φτάνοντας σε ηρεμία θα φαινόταν να αφορά όλα τα αντικείμενα του υπό επεξεργασία συνόλου, είτε ο στόχος ταιριάζει είτε όχι. Οι περιορισμοί αυτοί δεν εντοπίζουν το ακριβές πρόγραμμα για το έργο σάρωσης της μνήμης τόσο ολοκληρωμένα όσο γίνεται στο Act*, προσδιορίζουν όμως πολλά χαρακτηριστικά αυτού του προγράμματος. Για άλλη μια φορά, το σημαντικό σημείο εδώ είναι ότι όσο πιο κοντά είναι το έργο στην αρχιτεκτονική τόσο περισσότερο η δομή της αρχιτεκτονικής μπορεί να προβλέψει το ίδιο το πρόγραμμα που εκτελούν οι άνθρωποι. Κρυφές Συνδέσεις Μια αρχιτεκτονική παρέχει στη γνωσιακή επιστήμη μια μορφή ενοποίησης, η οποία προκύπτει, όπως έχουμε δει, από το γεγονός ότι όλοι οι άνθρωποι επιτελούν κάθε δραστηριότητα μέσω του ίδιου συνόλου μηχανισμών. Όπως έχουμε επίσης δει, οι κοινοί αυτοί μηχανισμοί λειτουργούν μέσω του περιεχομένου (δηλαδή, μέσω της γνώσης), το οποίο ποικίλλει από άνθρωπο σε άνθρωπο, αναλόγως των έργων, των περιστάσεων και της ιστορίας. Συνεπώς, υπάρχει τεράστια διακύμανση στη συμπεριφορά και πολλά φαινόμενα της γνωστικής ζωής οφείλονται σε αυτές τις άλλες πηγές. Ένας σημαντικός δυνητικός ρόλος των μελετών της αρχιτεκτονικής είναι να αποκαλύπτει κρυφές συνδέσεις μεταξύ δραστηριοτήτων οι οποίες στη βάση του περιεχομένου και της θέσης φαίνονται πολύ

306

απόμακρες η μια από την άλλη. Οι συνδέσεις, φυσικά, προκύπτουν εξ’ αιτίας της θεμελίωσης της αρχιτεκτονικής στους ίδιους μηχανισμούς, έτσι ώστε, δεδομένης της αρχιτεκτονικής οι συνδέσεις αυτές μπορεί να μην είναι ούτε ανεπαίσθητες ούτε αμυδρές. Ένα σχετικό παράδειγμα αφορά στον τρόπο με τον οποίο η λειτουργία της ομαδοποίησης έχει αποδειχθεί ότι παίζει κεντρικό ρόλο αφενός σε πολλές διαφορετικές μορφές μάθησης – όπως είναι η απόκτηση μακρο-τελεστών, η απόκτηση ευρετικών ελέγχου-διερεύνησης, η απόκτηση νέας γνώσης, η συλλογή περιορισμών, η μάθηση από εξωτερική πληροφορία κ.ο.κ. – αφετέρου σε συμπεριφορές που χαρακτηρίζονται παραδοσιακά ως μη-μαθησιακές, όπως είναι η διαμόρφωση αφηρημένων σχεδίων (Steier et al., 1987). Σε προηγούμενα στάδια, επικρατούσε η ανάπτυξη εξειδικευμένων μηχανισμών για όλες αυτές τις δραστηριότητες. Εκτός από τη χαρά που έρχεται απευθείας από την ανακάλυψη της αιτίας κάθε επιστημονικής κανονικότητας, η αποκάλυψη περιφερικών συνδέσεων είναι χρήσιμη για την ενίσχυση του περιορισμού ως του πλαισίου μέσα στο οποίο ανακαλύπτουμε τις εξηγήσεις των φαινομένων. Ένα παράδειγμα – πάλι από τον τομέα του Soar – αφορά στο πως η ομαδοποίηση, η λειτουργία της οποίας πραγματοποιήθηκε βάση ενός μοντέλου της ανθρώπινης εξάσκησης, έχει δώσει τις βάσεις ενός μοντέλου λεκτικής μάθησης υψηλών περιορισμών (Rosenbloom, Laird and Newell, 1988). Η χρησιμοποίηση της ομαδοποίησης ως της βάσης για τη λεκτική μάθηση την αναγκάζει να προχωρεί με έναν τρόπο ανακατασκευαστικό – η μάθηση της ανάκλησης ενός αντικειμένου που έχει παρουσιαστεί προϋποθέτει την κατασκευή μιας εσωτερικής αναπαράστασης του αντικειμένου από δομές που μπορούν ήδη να ανακληθούν – και οδηγεί το μοντέλο, για λειτουργικούς λόγους, σε ένα σημείο όπου οι ομοιότητες με το μοντέλο λεκτικής μάθησης EPAM είναι πολλές (Feigenbaum and Simon, 1984). Απάλειψη θεωρητικών βαθμών ελευθερίας Ένα από τα εμπόδια που έχουν συναντήσει οι γνωσιακοί επιστήμονες ήδη από τις πρώτες προσπάθειες υπολογιστικής προσομοίωσης της νόησης είναι το ότι για να δουλέψει μια προσομοίωση είναι αναγκαίο να προσδιοριστούν πολλές διαδικασίες και δομές δεδομένων οι οποίες δεν δικαιολογούνται από ψυχολογική άποψη. Μέσα στη δομή του προγράμματος προσομοίωσης δεν υπάρχει τίποτε που να καταδεικνύει ποιες διαδικασίες (ή γενικότερα ποιες πλευρές) στηρίζονται σε ψυχολογικές βάσεις και ποιες όχι. Οι ολοκληρωμένες αρχιτεκτονικές παρέχουν τον τρόπο για την υπέρβαση αυτού του εμποδίου. Η πρόταση για μια αρχιτεκτονική είναι η πρόταση για ένα ολοκληρωμένο λειτουργικό σύστημα. Συμπληρωματικές διαδικασίες ούτε απαιτούνται ούτε είναι δυνατές. Συνεπώς, όταν λαμβάνει χώρα μια προσομοίωση στο πλαίσιο μιας τέτοιας αρχιτεκτονικής, όλες οι όψεις του συστήματος αναπαριστούν εμπειρικά αιτήματα. Αυτό μπορούμε να το δούμε και στην περίπτωση

307

του Soar – ο κύκλος απόφασης θεωρείται ότι αναπαριστά το πώς οι άνθρωποι επιλέγουν τι θα κάνουν και τα αδιέξοδα θεωρείται ότι είναι πραγματικά και ότι οδηγούν στην ομαδοποίηση. Κάθε παραγωγή θεωρείται ότι ανταποκρίνεται αφενός στην ψυχολογική πραγματικότητα, αφετέρου σε ένα προσβάσιμο κομμάτι ανθρώπινης γνώσης. Τα αιτήματα συνεχίζουν κατά αυτόν τον τρόπο. Ένα παρόμοιο σύνολο αιτημάτων μπορεί να διατυπωθεί και για το Act*. Πολλά από αυτά τα αιτήματα (για το Soar ή το Act*) μπορεί να είναι και σίγουρα είναι εσφαλμένα. Αυτό είναι ακριβώς το αναπόφευκτο κάθε ανεπαρκούς και εσφαλμένης θεωρίας η οποία αποτυγχάνει να ανταποκριθεί στην πραγματικότητα. Δεν υπάρχει όμως κάποια ιδιαίτερη αξιολογική θέση για όσες πλευρές (της αρχιτεκτονικής) δεν θεωρούνται ότι αναπαριστούν τι συμβαίνει μέσα στο νου. Όλα αυτά έχουν ως αποτέλεσμα την απομάκρυνση της σε κάποιο βαθμό ιδιόμορφης αξιολογικής θέσης των θεωριών που βασίζονται στην προσομοίωση και την επιστροφή αυτών των θεωριών στο πεδίο εκείνο που καταλαμβάνεται από όλες τις άλλες επιστημονικές θεωρίες. Πλευρές της αρχιτεκτονικής συχνά είναι άγνωστες και τις καλύπτουν ρητές υποθέσεις οι οποίες υπόκεινται στην ανάλυση. Σημαντικές πλευρές μιας πλήρους θεωρίας συχνά τίθενται με απλό τρόπο, όπως για παράδειγμα το γεγονός ότι τα αρχικά περιεχόμενα του νου απορρέουν από προηγούμενη μάθηση και εξωτερικές συνθήκες και η συμπεριφορά είναι πάντα υπερβολικά ευαίσθητη σε αυτό. Η ανάλυση αντιμετωπίζει αυτές τις αβεβαιότητες με τον καλύτερο δυνατό τρόπο και το ίδιο ισχύει για τις αρχιτεκτονικές. Συμπεράσματα Ένας κατάλληλος τρόπος για να κλείσουμε αυτό το Κεφάλαιο είναι να θέσουμε ορισμένα ζητήματα τα οποία αποκαλύπτουν κάποια επιπρόσθετα σημαντικά βήματα που απαιτούνται κατά την αναζήτηση μιας επαρκούς θεωρίας της γνωσιακής αρχιτεκτονικής. Τα ερωτήματα αυτά προέρχονται από γενικότερα ζητήματα που απασχολούν τη γνωσιακή επιστήμη, όμως η προσοχή μας εστιάζεται σε ό,τι συνεπάγεται η γνωσιακή αρχιτεκτονική. Η λίστα των προϋποθέσεων που θα μπορούσαν να διαμορφώσουν την αρχιτεκτονική περιέχει έναν αριθμό στοιχείων των οποίων την επίδραση στην αρχιτεκτονική δεν γνωρίζουμε ακόμα. Συγκεκριμένα, αναφερόμαστε σε ζητήματα όπως είναι η απόκτηση ικανοτήτων μέσω της ανάπτυξης, η αυτόνομη διαβίωση μέσα σε ένα κοινωνικό περιβάλλον και η εμφάνιση αυτο-επίγνωσης και αίσθησης του εαυτού (προϋποθέσεις 8 έως 10). Ένα άλλο σημαντικό ζήτημα αφορά στην επίδραση που υφίσταται η αρχιτεκτονική από το γεγονός ότι η ίδια αποτελεί δημιούργημα βιολογικής εξέλιξης και αναπτύχθηκε από προγενέστερες δομές διαμορφωμένες από τις απαιτήσεις προγενέστερων λειτουργιών. Επομένως, θα περιμέναμε ότι η διαμόρφωση της αρχιτεκτονικής δέχτηκε

308

την έντονη επίδραση των δομών των αντιληπτικών και κινητικών συστημάτων. Πράγματι, γνωρίζουμε από ανατομικές και φυσιολογικές μελέτες ότι ένα μεγάλο μέρος του εγκεφάλου και της σπονδυλικής στήλης διατίθεται για αυτές τις λειτουργίες. Το ερώτημα που τίθεται είναι τι είδος αρχιτεκτονικής αναπτύσσεται αν έχει εξελιχθεί από αντιληπτικά και κινητικά συστήματα θηλαστικών τα οποία λειτουργούν ως πολύπλοκοι ελεγκτές οι οποίοι όμως δεν έχουν την ευκαμψία που προέρχεται από την απεριόριστη δυνατότητα προγραμματισμού. Κάτω από το επίπεδο οργάνωσης των συστημάτων αντίληψης και κίνησης βρίσκεται, φυσικά, η υλοποίηση αυτών των συστημάτων μέσω εκτεταμένων νευρικών κυκλωμάτων με πολύ πυκνές συνδέσεις. Εδώ, με τις εργασίες του συνδετισμού (Κεφάλαιο 9) υπάρχει μια δραστήρια προσπάθεια να κατανοηθούν οι συνέπειες των νευρωνικών δικτύων ως προς την αρχιτεκτονική. Ένα ανάλογο ζήτημα αφορά στη σχέση των συγκινήσεων και των συναισθημάτων με τη νόηση. Παρά τις πρόσφατες αναταράξεις και μια μακρά ιστορία στο χώρο της ψυχολογίας (Frijda, 1986), δεν υπάρχει ακόμη μια ικανοποιητική ενσωμάτωση αυτών των φαινομένων στη γνωσιακή επιστήμη. Όμως, το βιολογικό σύστημα των θηλαστικών είναι σαφώς κατασκευασμένο ως ένα συναισθηματικό σύστημα και είναι απαραίτητο να καταλάβουμε με ποιο τρόπο το γεγονός αυτό επηρεάζει τη διαμόρφωση της αρχιτεκτονικής, αν βέβαια την επηρεάζει σε κάποιο βαθμό13. Κλείνοντας, θα πρέπει να σημειώσουμε ότι το μεγαλύτερο ανοικτό ζήτημα σχετικά με την αρχιτεκτονική στη γνωσιακή επιστήμη δεν έχει να κάνει με όλα αυτά τα φαινόμενα, η επίδραση των οποίων στην αρχιτεκτονική παραμένει ασαφής. Το ζήτημα είναι μάλλον η σχεδόν πλήρης έλλειψη εμπειρίας στην ενασχόληση με ολοκληρωμένες γνωσιακές αρχιτεκτονικές. Οι ποσοτικές και σχετικώς ακριβείς θεωρίες έχουν αποδειχθεί περιορισμένες, ενώ οι γενικές θεωρίες πλατειές και ασαφείς. Ακόμη και στο σημείο όπου έχουμε προσεγγίσει μια πλήρη αρχιτεκτονική (το Act* αποτελεί το πρωταρχικό υπάρχον παράδειγμα), η ενασχόληση με αυτή φαίνεται ότι κρύβει αρκετά μυστήρια και δυσκολίες, ώστε να μην έχουν αναδυθεί κοινότητες επιστημόνων που να την χειρίζονται με επιδεξιότητα. Επομένως, γνωρίζουμε λίγα σχετικά με το ποια χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής εξηγούν τα αντίστοιχα φαινόμενα, ποιες πλευρές της αρχιτεκτονικής συνδέουν μεταξύ τους διάφορα φαινόμενα και πόσο ευαίσθητες είναι οι διάφορες εξηγήσεις στις διακυμάνσεις μιας αρχιτεκτονικής. Η μόνη εμπειρία που έχουμε σχετικά με τις χρήσεις των αρχιτεκτονικών, όπως περιγράφονται στην Ενότητα, αφορά στην ανάλυση με τη χρήση χονδρικών παραμέτρων. Η επιδιωκόμενη κατανόηση δεν πρόκειται να αναδυθεί από μια μοναδική μελέτη, ή από πολλές μελέτες ενός ερευνητή. Μάλλον προέρχεται από την έρευνα πολλών ανθρώπων οι οποίοι προσαρμόζουν την αρχιτεκτονική ανάλογα με τους στόχους που είναι πολλοί και διαφορετικοί, έως ότου η προέλευση των ποικίλων φαινομένων από την

309

αρχιτεκτονική να τυποποιηθεί και κατανοηθεί. Η κατανόηση, όπως ισχύει για πολλές πλευρές της ζωής, θα προέλθει από την εμπειρία. Σημειώσεις 1.

2.

3.

4. 5. 6.

7.

8.

Αυτή η τεχνική χρήση του όρου συχνά επεκτείνεται για να συμπεριλάβει συνδυασμούς λογισμικού και υλικού, τα οποία παράγουν ένα σύστημα που μπορεί να προγραμματιστεί. Η ευρεία αυτή χρήση ενθαρρύνεται από το γεγονός ότι τα συστήματα λογισμικού συχνά εμφανίζουν μια δομή που πρέπει να θεωρείται σταθερή, έτσι ώστε ο υπολογιστής και το λογισμικό λειτουργούν ακριβώς σαν να είναι μέρος του υλικού. Όμως, σε αυτό το Κεφάλαιο χρησιμοποιούμε πάντα την αρχιτεκτονική υπό την στενή τεχνική έννοια. Εν μέρει αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι λειτουργίες συνιστούν εννοιολογικά στοιχεία μιας ανάλυσης των φυσικών συστημάτων και συνεπώς το ποιες λειτουργίες υπάρχουν εξαρτάται από το σχέδιο ανάλυσης. Έχουν ονομαστεί συστήματα φυσικών συμβόλων (Newell and Simon, 1976) προκειμένου να δοθεί έμφαση στο γεγονός ότι η συγκεκριμένη ιδέα του συμβόλου προέρχεται από την πληροφορική και την τεχνητή νοημοσύνη, σε αντιδιαστολή με την ιδέα του συμβόλου όπως ορίζεται στις τέχνες και τις κλασικές μελέτες. Και οι δυο ιδέες μπορεί να αποδειχθούν ίδιες, ή το αντίθετο. Εδώ χρησιμοποιούμε απλά τον όρο σύμβολο. Ας σημειωθεί πάντως ότι έχει αποδειχθεί λειτουργικό στους υπάρχοντες υπολογιστές να μειώνουμε την ανεξαρτησία όσο το δυνατόν περισσότερο, στο ελάχιστο. Δομές προσπέλασης μπορούν να χτίζονται μέσα στο λογισμικό ενός συστήματος. Συζητούμε τη βασική ικανότητα της αρχιτεκτονικής να υποστηρίζει όλους τους σχετικούς μηχανισμούς λογισμικού. Να σημειωθεί ότι εδώ ο όρος σύμβολο χρησιμοποιείται σε σχέση με έναν τύπο δομής και μηχανισμού μέσα σε ένα σύστημα συμβόλων και όχι ως ένα συνώνυμο για κάτι το οποίο αναπαριστά, όπως το ρήμα συμβολίζω. Η ιδέα αυτή του συμβόλου, πάντως, απαιτεί τουλάχιστον την εσωτερική αναπαράσταση – διευθύνσεις ορίζουν δομές μνήμης, ερεθίσματα εισόδου πρέπει να αντιστοιχίζονται με σταθερές εσωτερικές δομές και κώδικες τελεστών ορίζουν λειτουργίες. Θεωρητικά, αυτό θα μπορούσε να επεκταθεί ώστε να περιλάβει τον εξωτερικό κόσμο ως ένα περιφερικό επίπεδο μέσα στην ιεραρχία μνήμης του συστήματος (πέρα από το τριτογενές επίπεδο). Τα δείγματα συμβόλων θα προσδιόριζαν διευθύνσεις στον εξωτερικό κόσμο και οι οδοί προσπέλασης και ανάσυρσης θα συνεπάγονταν αντιληπτικές και κινητικές πράξεις. Όπως έχουν δείξει τα περίφημα αποτελέσματα του Turing, του Church και άλλων, αυτό το όριο δεν περιλαμβάνει όλες τις πιθανές συναρτησιακές εξαρτήσεις, αλλά μόνο μια μεγάλη υποκατηγορία τους που ονομάζεται υπολογίσιμες συναρτήσεις.

310

9.

Ένας άλλος τρόπος να δούμε τη σχέση της μνήμης εργασίας με τη μακροχρόνια δηλωτική μνήμη είναι ως δυο εκδηλώσεις μιας μοναδικής υποκείμενης δηλωτικής μνήμης. Κάθε στοιχείο στην υποκείμενη μνήμη έχει δυο ανεξαρτήτως οριοθετούμενα κομμάτια που συνδέονται με αυτό: ένα για την περίπτωση που το στοιχείο είναι ενεργό (καθορίζει αν το στοιχείο βρίσκεται στη μνήμη εργασίας) και ένα για την περίπτωση που είναι μόνιμο (καθορίζει αν βρίσκεται στη μακροχρόνια δηλωτική μνήμη). 10. Στο Anderson 1983 το Act* περιγράφηκε σαν να είχε δυο μεθόδους για την δημιουργία νέων παραγωγών – γενίκευση και διάκριση – αργότερα όμως αποδείχτηκαν περιττές (Anderson, 1986). 11. Πρακτική διευθυνσιοδότηση (virtual addressing) είναι ένας μηχανισμός που εισάγει ένα μικρό σταθερό ποσό συμφραζομένων, δηλαδή μια διεύθυνση βάσης. 12. Ωστόσο, όπως πάντα υπάρχει μια ανταλλαγή. Τα σχέδια schemes) είναι λιγότερο ελαστικά αναγνώρισης (recognition συγκρινόμενα με τα σχέδια εντοπισμού θέσης (location-pointer schemes), τα οποία αποτελούν ένα μέσο ανεξάρτητο από έργα (task independent) για την κατασκευή σχεδίων προσπέλασης και συνεπώς μπορεί να προσαρμοστεί απόλυτα με το τρέχον έργο. 13. Τα συναισθήματα και οι συγκινήσεις μπορούν να αντιμετωπιστούν ως ανάλογα των αισθήσεων, ώστε να έχουν τη δυνατότητα να επηρεάζουν το περιεχόμενο του γνωστικού συστήματος, ακόμη και με το να περιλαμβάνουν επίμονα σήματα, χωρίς όμως να επηρεάζουν το σχήμα της αρχιτεκτονικής. Βιβλιογραφικές Αναφορές Agrawal, D.P. (1986). Advanced Computer Architecture. Washington, DC: Computer Society Press. Anderson, J.R. (1976). Language, Memory and Thought. Hillsdale, NJ: Erlbaum. Anderson, J.R. (1983). The Architecture of Cognition. Cambridge, MA: Harvard University Press. Anderson, J.R. (1986). Knowledge compilation: The general learning mechanism. Στο R.S. Michalski, J.G. Carbonell and T.M. Mitchell, eds. Machine Learning: An Artificial Intelligence Approach. Vol. 2 Los Altos, CA: Morgan Kaufmann Publishers, Inc. Anderson, J.R. & Bower, G. (1973). Human Associative Memory. Washington, DC: Winston. Anderson, J.R. & Thompson, R. (1988). Use of analogy in a production system architecture. Στο S. Vosniadou and A. Ortony, eds. Similarity and Analogical Reasoning. New York: Cambridge University Press. Bell, C.G. & Newell, A. (1971). Computer Structures: Readings and Examples. New York: Academic Press.

311

Brachman, R.J. (1979). On the epistemological status of semantic networks. Στο N.V. Findler, ed. Associative Networks: Representation and Use of Knowledge by Computers. New York: Academic Press. Broadbent, D.E. (1954). A mechanical model for human attention and immediate memory. Psychological Review 64:205. Brown, A.L. (1978). Knowing when, where and how to remember: A problem in metacognition. Στο R. Glaser, ed. Advances in Instructional Psychology. Hillsdale, NJ: Erlbaum. Card, S., Moran, T.P. & Newell, A. (1983). The Psychology of HumanComputer Interaction. Hillsdale, NJ: Erlbaum. Clocksin, W.F. & Mellish, C.S. (1984). Programming in Prolog. 2nd ed. New York: Springer-Verlag. Craik, F.I.M. & Lockhart, R.S. (1972). Levels of processing: A framework for memory research. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior 11671-681. Fermadez, E.B. & Lang, T. (1986). Software-Oriented Computer Architecture. Washington, DC: Computer Society Press. Frijda, N.H. (1986). The Emotions. Cambridge, Engl.: Cambridge University Press. Gajski, D.D., Milutinovic, V.M., Siegel, H.J. & Furht, B.P. (1987). Computer Architecture. Washington, DC: Computer Society Press. Hayes-Roth, B. (1985). A blackboard architecture nor control. Artificial Intelligence 26: 251-321. Hopcroft, J.E. & Ullman, J.D. (1979). Introduction to Automata Theory, Languages and Computation. Reading: MA: Addison-Wesley. Klahr, D. (1989). Information processing approaches to cognitive development. Στο R. Vasta, ed. Annals of Child Development. Greenwich, CT: JAI Press, pp. 131-183. Laird, J.E., Newell, A. & Rosenbloom, P.S. (1987). Soar: An architecture for general intelligence. Artificial Intelligence 33(1): 1-64. Laird, J.E., Rosenbloom, P.S. & Newell, A. (1986). Chunking in Soar: The anatomy of a general learning mechanism. Machine Learning 1: 11-46. Maes, P. & Nardi, D. Eds. (1988). Meta-Level Architectures and Reflection. Amsterdam: North-Holland. Minsky, M. (1967). Computation: Finite and infinite machines. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. Minsky, M. (1975). A framework for the representation of knowledge. Στο P. Winston, ed. The Psychology of Computer Vision. New York: McGrawHill. Newell, A. (1973). Production systems: Models of control structures. Στο W.C. Chase, ed. Visual Information Processing. New York: Academic Press. Newell, A. (1980). Physical symbol systems. Cognitive Science 4: 135-183. Newell, A. (1987, Spring). Unified theories of cognition. The William James lectures. Available in videocassette, Psychology Department, Harvard University, Cambridge, MA.

312

Newell, A. & Rosenbloom, P.S. (1981). Mechanisms of skill acquisition and the law of practice. In J.R. Anderson, ed. Cognitive Skills and their Acquisition. Hillsdale, NJ: Erlbaum. Newell, A. & Simon, H.A. (1972). Human Problem Solving. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. Newell, A. & Simon, H.A (1976). Computer science as empirical inquiry: Symbols and search. Communications of the ACM 19(3): 113-126. Polk, T.A. & Newell, A. (1988, August). Modeling human syllogistic reasoning in Soar. Στο Proceedings Cognitive Science Annual Conference-1988. Cognitive Science Society, pp. 181-187. Rosenbloom, P.S. & Newell, A. (1986). The chunking of goal hierarchies: A generalized model of practice. Στο R.S. Michalski, J.G. Carbonell, and T.M. Mitchell, eds. Machine Learning: An Artificial Intelligence Approach. Vol. 2. Los Altos, CA: Morgan Kaufmann Publishers, Inc. Rosenbloom, P.S. & Newell, A. (1988). An integrated computational model of stimulus-response compatibility and practice. Στο G.H. Bower, ed. The Psychology of Learning and Motivation. Vol. 21. New York: Academic Press. Rosenbloom, P.S., Laird, J.E. & Newell, A. (1988). The chunking of skill and knowledge. Στο H. Bouma and B.A.G. Elsendoorn, ed. Working Models of Human Perception. London: Academic Press, σσ. 391-440. Schneider, W. & Shiffrin, R.M. (1977). Controlled and automatic human information processing: I. Detection, search and attention. Psychological Review 84: 1-66. Shiffrin, R.M. & Schneider, W. (1977). Controlled and automatic human information processing: II: Perceptual learning, automatic attending, and a general theory. Psychological Review 84: 127-190. Siewiorek, D., Bell, G. & Newell, A. (1981). Computer Structures: Principles and Examples. New York: McGraw-Hill. Steele, G.L.Jr., ed., with contributors Fahlman, S.E., Gabriel, R.P., Moon, D.A. & Weinreb, D.L. (1984). Common Lisp: The Language. Marlboro, MA: Digital Press. Steier, D.E., Laird, J.E., Newell, A., Rosenbloom, P.S., Flynn, R..A. Golding, A., Polk, T.A., Shivers, O.G., Unruh, A. & Yost, G.R. (1987, June). Varieties of learning in Soar: 1987. Στο Proceedings of the Fourth International Workshop on Machine Learning. Los Altos, CA: Morgan Kaufmann. VanLehn, K. Ed., (1989). Architectures for Intelligence. Hillsdale, NJ: Erlbaum. Von Cranach, M., Foppa, K., Lepinies, W. & Ploog, D., eds. (1979). Human Ethology: Claims and Limits of a New Discipline. Cambridge, Engl.: Cambridge University Press.

313

Κεφάλαιο 7 Η Αρχιτεκτονική Του Νου: Μια Συνδετιστική Προσέγγιση David E. Rumelhart

314

Μετάφραση του 4ου Κεφαλαίου του Βιβλίου “Foundations of Cognitive Science”, Επιμ., M. Posner, MIT Press (1989) από την Όλγα Μαργαρίτη.

315

Η γνωσιακή επιστήμη διατηρεί μια μακρόχρονη και σημαντική σχέση με τους υπολογιστές. Οι υπολογιστές έχουν αποτελέσει ένα εργαλείο το οποίο μας παρέχει τη δυνατότητα να εκφράσουμε τις θεωρίες μας για τη νοητική δραστηριότητα. Έχουν καταστεί πολύτιμη πηγή μεταφορών μέσω των οποίων σταδιακά κατανοούμε κι αξιολογούμε το πώς οι νοητικές δραστηριότητες προκύπτουν μέσα από τη λειτουργία απλών στοιχείων επεξεργασίας. Θυμάμαι χαρακτηριστικά μια τάξη φοιτητών που δίδασκα πριν από δεκαπέντε περίπου χρόνια όπου είχα διατυπώσει την τότε επικρατούσα άποψη για το γνωσιακό σύστημα. Ένας ιδιαίτερα σκεπτικιστής φοιτητής εξέφρασε αμφιβολίες για τη θεώρησή μου η οποία βασιζόταν σε έννοιες παρμένες από την επιστήμη των υπολογιστών και την τεχνητή νοημοσύνη, ρωτώντας με αν οι απόψεις μου θα ήταν διαφορετικές στην περίπτωση που θα είχαμε να κάνουμε με παράλληλους κι όχι σειριακούς υπολογιστές. Θυμάμαι ότι η απάντησή μου βασίστηκε στην παραδοχή ότι οι θεωρίες μας ίσως πράγματι να ήταν διαφορετικές, χωρίς όμως αυτό να συνεπάγεται κάτι αρνητικό. Τόνισα ότι η πηγή των θεωριών μας για την κατανόηση αφηρημένων φαινομένων βασίζεται πάντα στην εμπειρία μας από την τρέχουσα τεχνολογία. Επεσήμανα ότι ο Αριστοτέλης είχε διατυπώσει τη θεωρία ότι η μνήμη είναι σαν ένα πινάκιο κεριού, ότι ο Leibniz θεώρησε το σύμπαν ως το μηχανισμό ενός ρολογιού, ότι ο Freud χρησιμοποίησε ένα υδραυλικό μοντέλο για το πώς η λίμπιντο διοχετεύεται μέσα στο σύστημα κι ότι το μοντέλο του τηλεφωνικού ταμπλό για τη νοημοσύνη είχε επίσης παίξει έναν εξίσου σημαντικό ρόλο. Οι θεωρίες που διατυπώθηκαν από τους επιστήμονες των προηγούμενων γενεών υπήρξαν χρήσιμες παρά το γεγονός ότι είχαν βασιστεί σε μεταφορές της εποχής τους. Συνεπώς, συνέχισα, ήταν φυσικό ότι στη δική μας γενιά – τη γενιά του σειριακού υπολογιστή – θα έπρεπε να αντλήσουμε τις αναλογίες μας από τις πιο προηγμένες τεχνολογικές εξελίξεις της εποχής μας. Δεν θυμάμαι αν η απάντησή μου ικανοποίησε τον φοιτητή, αλλά χωρίς αμφιβολία πιστεύω ότι εμείς οι γνωσιακοί επιστήμονες έχουμε αποκομίσει μεγάλο όφελος από τη χρήση εννοιών που προέρχονται από την εμπειρία μας με τους υπολογιστές. Εκτός από την αξία τους ως πηγής μεταφορών, οι υπολογιστές διαφέρουν σημαντικά από τις προηγούμενες τεχνολογίες με έναν ακόμη ιδιαίτερα σημαντικό τρόπο. Οι υπολογιστές μπορούν να προσομοιώσουν συστήματα των οποίων οι λειτουργίες είναι πολύ διαφορετικές από αυτές των υπολογιστών στους οποίους «τρέχουν» οι προσομοιώσεις. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον υπολογιστή για να προσομοιώσουμε συστήματα από τα οποία ελπίζουμε να αποκτήσουμε εμπειρία κι έτσι να προσφέρουμε μια πηγή γνώσης απ’ όπου θα αντλήσουμε καινούργιες μεταφορές και αντιλήψεις για το πώς μπορεί να πραγματοποιούνται οι νοητικές λειτουργίες. Αυτή είναι η χρήση των υπολογιστών με την οποία ασχολείται ο συνδετισμός. Η αρχιτεκτονική την οποία ερευνούμε δεν βασίζεται σ’ αυτήν των von Neumann, αλλά αντίθετα σε μία αρχιτεκτονική υπολογιστών

316

βασισμένη σε υποθέσεις σχετικά με το πώς ο ίδιος ο εγκέφαλος μπορεί να λειτουργεί. Η στρατηγική μας είναι να αναπτύξουμε ένα γενικό και αφηρημένο μοντέλο της υπολογιστικής αρχιτεκτονικής του εγκεφάλου, να αναπτύξουμε αλγόριθμους και διαδικασίες που να ταιριάζουν σ’ αυτήν την αρχιτεκτονική, να προσομοιώσουμε αυτές τις διαδικασίες και την αρχιτεκτονική σε έναν υπολογιστή και να τις διερευνήσουμε ως υποθέσεις για τη φύση του ανθρώπινου συστήματος επεξεργασίας πληροφοριών. Λέμε ότι τέτοια μοντέλα είναι νευρωνικά εμπνευσμένα και καλούμε τον υπολογισμό σε ένα τέτοιο σύστημα εγκεφαλικού τύπου υπολογισμό. Συνοπτικά, ο στόχος μας είναι να αντικαταστήσουμε τη μεταφορά του νου ως υπολογιστή με τη μεταφορά του υπολογιστή ως εγκεφάλου.

Γιατί ο Υπολογιστής ως Εγκέφαλος; Γιατί ένας υπολογιστής ως εγκέφαλος θα έπρεπε να αποτελεί μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα πηγή έμπνευσης; Πίσω από τη μεταφορά του νου ως υπολογιστή, κρύβεται μια υπόθεση για το κατάλληλο επίπεδο ερμηνείας στο πλαίσιο της γνωσιακής επιστήμης. Η βασική προϋπόθεση είναι ότι θα έπρεπε να αναζητήσουμε την εξήγηση περισσότερο στο επίπεδο του προγράμματος ή στο λειτουργικό επίπεδο παρά στο επίπεδο της υλοποίησης. Γι’ αυτό συχνά υποστηρίζεται ότι μπορούμε να μάθουμε πολύ λίγα για το είδος του προγράμματος που μπορεί να εκτελείται σ’ έναν υπολογιστή εξετάζοντας την ηλεκτρονική του υποδομή. Στην πραγματικότητα, δεν μας ενδιαφέρουν καθόλου οι λεπτομέρειες που αφορούν τον υπολογιστή. Αυτό που μας ενδιαφέρει είναι το συγκεκριμένο πρόγραμμα που «εκτελείται». Αν γνωρίζουμε το πρόγραμμα, τότε γνωρίζουμε και το πώς θα αντιδράσει το σύστημα σε οποιαδήποτε κατάσταση. Δεν έχει σημασία αν χρησιμοποιούμε λυχνίες κενού ή τρανζίστορ, αν χρησιμοποιούμε υπολογιστές IBM ή Apple, τα βασικά χαρακτηριστικά είναι τα ίδια. Αυτή όμως είναι μια πολύ παραπλανητική αναλογία. Ισχύει για τους υπολογιστές επειδή στην ουσία είναι όλοι ίδιοι. Είτε τους κατασκευάζουμε από λυχνίες κενού, είτε από τρανζίστορ, είτε χρησιμοποιούμε έναν υπολογιστή IBM είτε έναν Apple, χρησιμοποιούμε υπολογιστές του ίδιου γενικού σχεδιασμού. Όταν εξετάζουμε πραγματικά διαφορετικές αρχιτεκτονικές, παρατηρούμε ότι η αρχιτεκτονική κάνει πραγματικά τη διαφορά. Αυτή είναι που καθορίζει ποια είδη αλγορίθμων εκτελούνται ευκολότερα στην εν λόγω μηχανή. Η αρχιτεκτονική της μηχανής καθορίζει επίσης την φύση του ίδιου του προγράμματος. Είναι λοιπόν λογικό να ξεκινήσουμε ρωτώντας τι γνωρίζουμε για την αρχιτεκτονική του εγκεφάλου και πώς αυτή θα μπορούσε να διαμορφώσει τους αλγόριθμους που βρίσκονται πίσω από τη βιολογική νοημοσύνη και την ανθρώπινη νοητική δραστηριότητα. Η βασική στρατηγική της συνδετιστικής προσέγγισης είναι να λάβει ως θεμελιώδη μονάδα επεξεργασίας της κάτι που μοιάζει με έναν

317

αφηρημένο νευρώνα. Φανταζόμαστε ότι ο υπολογισμός πραγματοποιείται μέσω απλών αλληλεπιδράσεων μεταξύ τέτοιων μονάδων επεξεργασίας. Βασικά η ιδέα στηρίζεται στο ότι αυτά τα στοιχεία επεξεργασίας επικοινωνούν στέλνοντας αριθμούς κατά μήκος των γραμμών που τα ενώνουν. Ήδη αυτή η ιδέα εμπεριέχει ορισμένους ενδιαφέροντες περιορισμούς στα είδη των αλγορίθμων που μπορεί να αποτελούν τη βάση της ανθρώπινης νοημοσύνης. Έτσι, οι λειτουργίες των μοντέλων μας μπορούν κάλλιστα να χαρακτηριστούν ως «νευρωνικά εμπνευσμένες». Πώς επηρεάζει τη σκέψη μας η αντικατάσταση του νοητικού μοντέλου που χρησιμοποιεί ως μεταφορά του υπολογιστή με το μοντέλο που χρησιμοποιεί ως μεταφορά τον εγκέφαλο; Αυτή η αλλαγή προσανατολισμού μας οδηγεί σε ένα πλήθος προσεκτικότερων θεωρήσεων οι οποίες καθοδηγούν και περιορίζουν τις περαιτέρω προσπάθειές μας να κατασκευάσουμε ένα μοντέλο του νου. Ίσως η πιο σημαντική απ’ αυτές είναι ο χρόνος. Οι νευρώνες είναι ιδιαίτερα αργοί συγκριτικά με τα εξαρτήματα των σύγχρονων υπολογιστών. Οι νευρώνες λειτουργούν σε χρονική κλίμακα χιλιοστού του δευτερολέπτου, ενώ τα εξαρτήματα του υπολογιστή σε χρονική κλίμακα νανοδευτερολέπτων – είναι κατά 106 γρηγορότερα. Αυτό σημαίνει ότι οι ανθρώπινες διαδικασίες που πραγματοποιούνται σε ένα δευτερόλεπτο ή και λιγότερο μπορούν να εμπεριέχουν μόνο εκατό χρονικά βήματα περίπου. Επειδή οι περισσότερες διαδικασίες που έχουμε μελετήσει – αντίληψη, ανάκληση μνήμης, επεξεργασία λόγου, κατανόηση προτάσεων και άλλες παρόμοιες - απαιτούν περίπου ένα δευτερόλεπτο, είναι εύλογο να επιβάλουμε τον περιορισμό που ο Feldman (1985) καλεί περιορισμό του «προγράμματος των 100 βημάτων». Δηλαδή ψάχνουμε εξηγήσεις για εκείνα τα νοητικά φαινόμενα που δεν προϋποθέτουν παραπάνω από εκατό στοιχειώδεις διαδοχικές λειτουργίες. Δεδομένου ότι οι διαδικασίες που προσπαθούμε να περιγράψουμε συνήθως είναι αρκετά σύνθετες και μπορεί να περιλαμβάνουν προσεκτική μελέτη μεγάλου αριθμού ταυτόχρονων περιορισμών, οι αλγόριθμοί μας πρέπει σε μεγάλο βαθμό να εμπεριέχουν παραλληλισμό. Γι’ αυτό, παρ’ όλο που θα μπορούσε να κατασκευαστεί ένας σειριακός υπολογιστής με εξαρτήματα που αντιπροσωπεύονται από τις μονάδες μας, μια τέτοια υλοποίηση σίγουρα θα παραβίαζε τον περιορισμό του προγράμματος των 100 βημάτων για τις περισσότερες διεργασίες, εξαιρουμένων των πλέον απλούστερων. Κάποιος θα μπορούσε να υποστηρίξει ότι παρ’ όλο που ο παραλληλισμός εμφανίζεται στις περισσότερες ανθρώπινες διαδικασίες επεξεργασίας πληροφορίας, αυτό καθαυτό το γεγονός δεν αρκεί να αλλάξει σημαντικά την αντίληψή μας για τον κόσμο. Αυτό θα ήταν απίθανο. Η ταχύτητα των εξαρτημάτων αποτελεί έναν κρίσιμο περιορισμό κατά τη σχεδίαση. Παρ’ ότι οι συνιστώσες του εγκεφάλου λειτουργούν αργά, ωστόσο είναι πάρα πολλές. Ο ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει δισεκατομμύρια τέτοια στοιχεία επεξεργασίας. Αντίθετα με την οργάνωση ενός υπολογισμού με πάρα πολλά σειριακά βήματα, όπως συμβαίνει με συστήματα των οποίων τα βήματα είναι πολύ γρήγορα, ο

318

εγκέφαλος πρέπει να παρατάξει πάρα πολλά λειτουργικά στοιχεία παράλληλα και σε συνεργασία προκειμένου να πραγματοποιήσει τις δραστηριότητές του. Αυτά τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά, μεταξύ άλλων, πιστεύω ότι οδηγούν σε μια γενική οργάνωση εκτέλεσης υπολογισμών η οποία είναι εκ θεμελίων διαφορετική από αυτή που συνηθίζουμε να έχουμε. Άλλο ένα σημαντικό θέμα διαφοροποιεί τα μοντέλα μας από εκείνα που είναι εμπνευσμένα από τη μεταφορά του νου ως υπολογιστή είναι ο περιορισμός ότι όλη η γνώση βρίσκεται στις συνδέσεις. Από τους παραδοσιακά προγραμματισμένους υπολογιστές έχουμε μάθει να θεωρούμε τη γνώση ως κάτι που αποθηκεύεται στην κατάσταση συγκεκριμένων μονάδων μέσα στο σύστημα. Στα δικά μας συστήματα θεωρούμε ότι οι καταστάσεις των μονάδων μπορεί να επιτύχουν μόνο βραχυπρόθεσμη αποθήκευση. Μακροπρόθεσμη αποθήκευση πραγματοποιείται στις συνδέσεις μεταξύ των μονάδων. Πράγματι, αυτό που πρωταρχικά διαφοροποιεί το ένα μοντέλο από το άλλο είναι οι συνδέσεις – ή ίσως οι κανόνες που τις δημιουργούν μέσω της εμπειρίας. Αυτή είναι μια ουσιαστική διαφορά ανάμεσα στη δική μας προσέγγιση και σε άλλες περισσότερο παραδοσιακές, γιατί σημαίνει ότι σχεδόν όλη η γνώση εμπεριέχεται εμμέσως στη δομή της συσκευής που φέρει εις πέρας το έργο παρά ότι είναι σαφώς καθορισμένη από καταστάσεις των μονάδων. Η γνώση δεν μπορεί να ερμηνευθεί απευθείας με χρήση κάποιου ξεχωριστού επεξεργαστή αλλά βρίσκεται μέσα στον ίδιο τον επεξεργαστή και προσδιορίζει άμεσα την πορεία της επεξεργασίας. Δεν σχηματίζεται και αποθηκεύεται με τη μορφή δηλωτικών γεγονότων, αλλά αποκτάται μέσα από τη ρύθμιση των συνδέσεων καθώς αυτές χρησιμοποιούνται κατά την επεξεργασία. Αυτές και άλλες νευρωνικά εμπνευσμένες κατηγορίες υποθέσεων αποτελούν τη βάση του συνδετιστικού προγράμματος έρευνας. Βέβαια δεν είναι οι μόνες. Μια δεύτερη κατηγορία περιορισμών προέρχεται από τις πεποιθήσεις μας για τη φύση του ανθρώπινου συστήματος επεξεργασίας πληροφοριών το οποίο εξετάζεται από ένα πιο αφηρημένο υπολογιστικό επίπεδο ανάλυσης. Θεωρούμε τα είδη των φαινομένων που μελετάμε ως προϊόντα μιας διαδικασίας ικανοποίησης περιορισμών, κατά την οποία ένας μεγάλος αριθμός περιορισμών δρουν ταυτόχρονα για να παραχθεί μία συμπεριφορά. Κατ’ αυτόν τον τρόπο δεν θεωρούμε τις περισσότερες συμπεριφορές ως προϊόν ενός μοναδικού, ξεχωριστού τμήματος του γνωσιακού συστήματος αλλά ως αποτέλεσμα μεγάλων ομάδων αλληλεπιδρώντων στοιχείων, καθένα από τα οποία περιορίζει αμοιβαία τα υπόλοιπα και συνεισφέρει με τον δικό του τρόπο στη συνολικά παρατηρούμενη συμπεριφορά του συστήματος. Είναι πολύ δύσκολο να χρησιμοποιήσουμε σειριακούς αλγόριθμους για να υλοποιήσουμε μια τέτοια ιδέα, αλλά πολύ φυσικό να χρησιμοποιήσουμε παράλληλους. Αυτά τα προβλήματα μπορούν συχνά να χαρακτηριστούν ως προβλήματα ιδανικού συνδυασμού ή βελτιστοποίησης. Όπως έχουν δείξει οι Minsky και Papert (1969), είναι πολύ δύσκολο να λύσεις προβλήματα ιδανικού συνδυασμού σειριακά. Ωστόσο, αυτό ακριβώς

319

είναι το είδος των προβλημάτων τα οποία υλοποιούνται εύκολα χρησιμοποιώντας παράλληλους αλγόριθμους σαν αυτούς που μελετάμε. Η χρήση ενός υπολογιστή εγκεφαλικού τύπου μας δίνει λοιπόν όχι μόνο την ελπίδα ότι θα μπορέσουμε να περιγράψουμε πώς πραγματικά ο εγκέφαλος εκτελεί έργα επεξεργασίας πληροφορίας αλλά και να βρούμε λύσεις σε υπολογιστικά προβλήματα τα οποία φαίνεται δύσκολο ότι μπορεί να επιλυθούν μέσα σε πιο παραδοσιακά υπολογιστικά πλαίσια. Η τελική αξία των συνδετιστικών συστημάτων πρέπει να κριθεί ως προς αυτό. Σε αυτό το Κεφάλαιο αρχίζω αναπτύσσοντας ένα φορμαλισμό για την περιγραφή του υπολογιστικού πλαισίου των συνδετιστικών μοντέλων. Στη συνέχεια ακολουθεί μία γενική συζήτηση σχετικά με τα είδη των υπολογιστικών προβλημάτων που μπορούν να αντιμετωπιστούν επιτυχέστερα με τα συνδετιστικά μοντέλα. Τέλος, θα κάνω μια σύντομη ανασκόπηση της σημερινής κατάστασης στο χώρο των συνδετιστικών μοντέλων. Το Συνδετιστικό Πλαίσιο

    

 

Κάθε συνδετιστικό σύστημα χαρακτηρίζεται από επτά βασικά στοιχεία: ένα σύνολο μονάδων επεξεργασίας, μια κατάσταση ενεργοποίησης που ορίζεται από τις μονάδες επεξεργασίας, μια συνάρτηση εξόδου για κάθε μονάδα η οποία απεικονίζει την κατάσταση ενεργοποίησής της με μία τιμή εξόδου, ένα πρότυπο σύνδεσης μεταξύ των μονάδων, ένας κανόνας ενεργοποίησης που συνδυάζει τις εισόδους που εφαρμόζονται σε μια μονάδα με την τρέχουσα κατάσταση στην οποία βρίσκεται προκειμένου να παραχθεί ένα νέο επίπεδο ενεργοποίησης της μονάδας, ένας κανόνας μάθησης με τον οποίο τα πρότυπα σύνδεσης τροποποιούνται βάσει της εμπειρίας, ένα περιβάλλον μέσα στο οποίο πρέπει να λειτουργήσει το σύστημα. Η Εικόνα 4.1 απεικονίζει τα βασικά τμήματα αυτών των συστημάτων. Το πρώτο στοιχείο είναι το σύνολο των μονάδων επεξεργασίας, οι οποίες γενικά στα διαγράμματά μου συμβολίζονται με κύκλους. Σε κάθε χρονική στιγμή, μια μονάδα ui έχει μία τιμή ενεργοποίησης, η οποία στο διάγραμμα συμβολίζεται με ai (t). Αυτή η τιμή ενεργοποίησης διέρχεται μέσα από μια συνάρτηση fi ώστε να παραχθεί μια τιμή εξόδου oi (t). Η τιμή εξόδου μπορεί να θεωρηθεί ότι περνάει από ένα σύνολο συνδέσεων μονής κατεύθυνσης (που στα διαγράμματα συμβολίζονται με γραμμές και βέλη) προς άλλες μονάδες του συστήματος. Κάθε σύνδεση σχετίζεται με έναν πραγματικό αριθμό που συνήθως καλείται βάρος ή εύρος της σύνδεσης, συμβολίζεται με το wif και καθορίζει την επίδραση που έχει η πρώτη μονάδα στη δεύτερη. Όλες οι είσοδοι συνδυάζονται

320

και ο συνδυασμός τους (που συνήθως ορίζεται ως δικτυακή είσοδος της μονάδας) μαζί με την τρέχουσα τιμή ενεργοποίησής προσδιορίζουν την καινούργια τιμή ενεργοποίησής της μέσω μιας συνάρτησης F. Αυτά τα συστήματα θεωρούνται εύπλαστα από την άποψη ότι το πρότυπο των αλληλεπιδράσεων δεν μένει σταθερό στο χρόνο. Τα βάρη μπορούν να υφίστανται τροποποιήσεις μέσω της εμπειρίας και έτσι το σύστημα μπορεί να εξελιχθεί. Αυτό το οποίο αναπαριστά μια μονάδα μπορεί να αλλάξει με την εμπειρία και το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει με πραγματικά διαφορετικούς τρόπους. Εικόνα 4.1 Οι βασικές συστήματος επεξεργασίας.

συνιστώσες ενός παράλληλου κατανεμημένου

Σύνολο Μονάδων Επεξεργασίας Κάθε συνδετιστικό σύστημα ξεκινάει με μία ομάδα μονάδων επεξεργασίας. Ο προσδιορισμός του συνόλου των μονάδων επεξεργασίας και του τι αυτές αναπαριστούν αποτελεί συνήθως το πρώτο στάδιο προσδιορισμού ενός συνδετιστικού μοντέλου. Σε μερικά συστήματα, αυτές οι μονάδες αναπαριστούν συγκεκριμένα εννοιολογικά στοιχεία όπως χαρακτηριστικά, γράμματα, λέξεις ή έννοιες. Σε άλλα συστήματα είναι απλώς αφηρημένα στοιχεία στα οποία υπάρχουν ορισμένα πρότυπα με συγκεκριμένη σημασία. Όταν μιλάμε για μια κατανεμημένη αναπαράσταση, εννοούμε αυτήν της οποίας οι μονάδες αναπαριστούν μικρές οντότητες οι οποίες ονομάζονται μικροχαρακτηριστικά. Σ’ αυτήν την περίπτωση, είναι το συνολικό πρότυπο που δίνει νόημα στην ανάλυση. Αυτή η μορφή αναπαράστασης αντιπαραβάλλεται στα συστήματα που αναπαριστά μια έννοια με μια μονάδα, δηλαδή χρησιμοποιούν «τοπική αναπαράσταση» στα οποία ξεχωριστές μονάδες αναπαριστούν ολόκληρες έννοιες ή άλλες μεγάλες σημασιολογικές οντότητες. Όλη η επεξεργασία ενός συνδετιστικού συστήματος πραγματοποιείται από αυτές τις μονάδες. Δεν υπάρχει κάποιος εκτελεστής ή άλλος επιβλέπων, παρά μόνο σχετικά απλές μονάδες, καθεμία από τις οποίες εκτελεί το σχετικά απλό έργο της. Το έργο μιας μονάδας είναι απλώς να δεχτεί μια είσοδο από τις γειτονικές της μονάδες και, ως αποτέλεσμα για τις εισόδους που δέχεται, να υπολογίζει μια τιμή εξόδου την οποία στέλνει στις γειτονικές μονάδες. Το σύστημα είναι εκ φύσεως παράλληλο εφόσον πολλές μονάδες μπορούν να εκτελούν τους υπολογισμούς τους ταυτόχρονα. Σε κάθε σύστημα που σχεδιάζουμε, είναι χρήσιμο να διακρίνουμε τρεις τύπους μονάδων: εισόδου, εξόδου και κρυφές μονάδες. Οι 321

μονάδες εισόδου λαμβάνουν τιμές εισόδου από πηγές έξωθεν του υπό μελέτη συστήματος. Αυτές οι είσοδοι μπορεί να είναι είτε αισθητήριες, είτε να προέρχονται από άλλα μέρη του συστήματος επεξεργασίας μέσα στο οποίο εμπεριέχεται το μοντέλο. Οι μονάδες εξόδου στέλνουν σήματα έξω από το σύστημα και μπορούν είτε να επηρεάσουν άμεσα κινητικά συστήματα είτε απλώς να επιδράσουν σε άλλα συστήματα, τα οποία είναι εξωτερικά αυτών που μοντελοποιούμε. Οι κρυφές μονάδες είναι εκείνες των οποίων οι μόνες είσοδοι και έξοδοι βρίσκονται μέσα στο σύστημα που σχεδιάζουμε. Δεν είναι «ορατές» σε εξωτερικά συστήματα.

Η Κατάσταση Ενεργοποίησης Εκτός από το σύνολο των μονάδων χρειαζόμαστε μια αναπαράσταση της κατάστασης του συστήματος σε χρόνο t. Αυτό κυρίως καθορίζεται από ένα διάνυσμα a(t), που αναπαριστά το πρότυπο ενεργοποίησης του συνόλου των μονάδων επεξεργασίας. Κάθε στοιχείο του διανύσματος αντιπροσωπεύει την ενεργοποίηση μιας των μονάδων. Το πρότυπο ενεργοποίησης όλων των μονάδων είναι αυτό που συλλαμβάνει το τι αναπαριστά το σύστημα κάθε στιγμή. Είναι χρήσιμο να θεωρήσουμε την επεξεργασία μέσα στο σύστημα ως την εξέλιξη του προτύπου δραστηριότητας όλων των μονάδων στο χρόνο. Διαφορετικά μοντέλα οδηγούν σε διαφορετικές υποθέσεις σχετικά με τις τιμές ενεργοποίησης που επιτρέπεται να δεχτεί μια μονάδα. Οι τιμές ενεργοποίησης μπορεί να είναι συνεχείς ή διακριτές. Αν είναι συνεχείς, μπορεί να είναι μέσα σε κάποια όρια ή όχι. Αν είναι διακριτές, μπορεί να πάρουν δυαδικές τιμές ή οποιαδήποτε τιμή μέσα από ένα σύνολο τιμών. Έτσι, σε μερικά μοντέλα οι μονάδες είναι συνεχείς και μπορούν να λάβουν τιμή ενεργοποίησης οποιονδήποτε πραγματικό αριθμό. Σε άλλες περιπτώσεις μπορούν να λάβουν οποιαδήποτε πραγματική τιμή ανάμεσα σε κάποιο κατώτατο και ανώτατο όριο, όπως για παράδειγμα στο διάστημα [0, 1]. Όταν οι τιμές ενεργοποίησης περιορίζονται σε διακριτές τιμές, συνήθως είναι δυαδικές. Συχνά, περιοριζόμαστε στις τιμές 0 και 1, όπου το 1 σημαίνει ότι η μονάδα είναι ενεργοποιημένη, ενώ το 0 σημαίνει ότι είναι αδρανής.

Έξοδος των μονάδων Οι μονάδες αλληλεπιδρούν μέσω της μετάδοσης σημάτων στις γειτονικές τους μονάδες. Η ισχύς των σημάτων τους και συνεπώς ο βαθμός στον οποίο θα επηρεάσουν τις γειτονικές μονάδες καθορίζεται από τον βαθμό ενεργοποίησής τους. Κάθε μονάδα ui συνδέεται με μια συνάρτηση εξόδου fi[ai(t)], η οποία απεικονίζει την τρέχουσα κατάσταση ενεργοποίησης με ένα σήμα εξόδου oi(t). Σε μερικά από τα μοντέλα μας, το επίπεδο εξόδου είναι ακριβώς ίσο με το επίπεδο ενεργοποίησης της μονάδας. Σε αυτήν την περίπτωση το f είναι η συνάρτηση ταυτότητας f(x)=x. Μερικές φορές το f αποτελεί ένα είδος συνάρτησης κατωφλίου έτσι ώστε μια μονάδα να μην μπορεί να επηρεάσει καμιά άλλη εκτός αν

322

η ενεργοποίησή της ξεπεράσει μια συγκεκριμένη τιμή. Άλλοτε η συνάρτηση f θεωρείται μια στοχαστική συνάρτηση κατά την οποία η έξοδος μιας μονάδας εξαρτάται πιθανοτυπικά (από τις τιμές ενεργοποίησής της).

Το πρότυπο της σύνδεσης Οι μονάδες συνδέονται μεταξύ τους. Το πρότυπο της σύνδεσης αποτελεί τη γνώση του συστήματος και καθορίζει πώς το σύστημα θα αντιδράσει σε μια αυθαίρετη είσοδο. Ο καθορισμός του συστήματος επεξεργασίας και της γνώσης που έχει κωδικοποιηθεί σ’ ένα συνδετιστικό μοντέλο είναι ζήτημα καθορισμού του προτύπου σύνδεσης των μονάδων επεξεργασίας. Σε πολλές περιπτώσεις θεωρούμε ότι κάθε μονάδα συνεισφέρει προσθετικά στην είσοδο των μονάδων με τις οποίες συνδέεται. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η συνολική τιμή εισόδου της μονάδας είναι απλώς το σταθμισμένο άθροισμα των εισόδων καθεμιάς από τις μονάδες. Δηλαδή οι είσοδοι από όλες τις εισερχόμενες μονάδες απλώς πολλαπλασιάζονται με ένα βάρος και προστίθενται για να υπολογιστεί η συνολική τιμή εισόδου της συγκεκριμένης μονάδας. Σ’ αυτήν την περίπτωση, το συνολικό πρότυπο της σύνδεσης μπορεί να αναπαρασταθεί προσδιορίζοντας τα βάρη για κάθε σύνδεση μέσα στο σύστημα. Ένα θετικό βάρος αντιπροσωπεύει μια διεγερτική είσοδο, ενώ ένα αρνητικό βάρος αντιπροσωπεύει μια ανασταλτική είσοδο. Συχνά διευκολύνει να αναπαραστήσουμε ένα τέτοιο πρότυπο σύνδεσης με έναν πίνακα βάρους W, ένα στοιχείο του οποίου wij αντιπροσωπεύει το εύρος και το είδος της σύνδεσης ανάμεσα στις μονάδες uj και ui. Αν η μονάδα uj διεγείρει τη μονάδα ui, το βάρος wij είναι ένας θετικός αριθμός, αν η μονάδα uj αναστέλλει τη μονάδα ui, το βάρος wij είναι ένας αρνητικός αριθμός, ενώ αν η μονάδα uj δεν συνδέεται άμεσα με τη μονάδα ui, το βάρος wij είναι 0. Η απόλυτη τιμή του βάρους wij καθορίζει το εύρος της σύνδεσης. Το πρότυπο της σύνδεσης είναι πολύ σημαντικό, εφόσον αυτό είναι που καθορίζει τι αναπαριστά η κάθε μονάδα. Ένας σημαντικός παράγοντας που ενδέχεται να προσδιορίσει την ποσότητα πληροφορίας που μπορεί να αποθηκευτεί και πόση σειριακή επεξεργασία πρέπει να πραγματοποιήσει το δίκτυο είναι η εισροή (fan in) και η εκροή (fan out) μιας μονάδας. Η εισροή είναι ο αριθμός των στοιχείων τα οποία είτε διεγείρουν είτε αναστέλλουν μια δεδομένη μονάδα. Η εκροή μιας μονάδας είναι ο αριθμός των μονάδων που επηρεάζονται άμεσα από τη μονάδα. Πρέπει να σημειώσουμε ότι στον εγκέφαλο αυτές οι ποσότητες είναι σχετικά μεγάλες. Η εισροή και η εκροή κυμαίνονται σε ένα υψηλό επίπεδο περίπου 100.000 στοιχείων σε ορισμένα μέρη του εγκεφάλου. Είναι πιθανό ότι αυτή η μεγάλη εισροή και διάχυση επιτρέπει ένα είδος λειτουργίας που είναι περισσότερο στατιστικού χαρακτήρα, παρά μοιάζει με ένα στατικό κύκλωμα.

323

Ο Κανόνας Ενεργοποίησης Επίσης χρειαζόμαστε έναν κανόνα βάσει του οποίου οι είσοδοι που εφαρμόζονται σε μια συγκεκριμένη μονάδα συνδυάζονται μεταξύ τους καθώς και με την τρέχουσα κατάσταση της μονάδας προκειμένου να παράγουν μια καινούργια κατάσταση ενεργοποίησης. Χρειαζόμαστε τη συνάρτηση F που λαμβάνει το a(t) και τις εισόδους του δικτύου, neti = Σj wijoj(t) και παράγει μια καινούργια κατάσταση ενεργοποίησης. Στις απλούστερες περιπτώσεις, όταν το F είναι η συνάρτηση ταυτότητας, έχουμε τον τύπο a(T + 1) = Wo(t) = net (t). Μερικές φορές το F είναι μια συνάρτηση κατωφλίου όπου η είσοδος του δικτύου πρέπει να ξεπερνά κάποια τιμή που συνεισφέρει στην καινούργια κατάσταση ενεργοποίησης. Συχνά η καινούργια κατάσταση ενεργοποίησης εξαρτάται από την παλιά καθώς και από την παρούσα είσοδο. Ο κανόνας ενεργοποίησης είναι η ίδια η συνάρτηση F. Συνήθως η συνάρτηση θεωρείται ντετερμινιστική. Έτσι, για παράδειγμα, αν υπάρχει κάποιο κατώφλι, μπορεί να είναι ai(t) = 1 αν η συνολική είσοδος υπερβαίνει κάποια τιμή κατωφλίου, διαφορετικά ισούται με μηδέν. Άλλες φορές F θεωρείται στοχαστικό. Μερικές φορές οι ενεργοποιήσεις μειώνονται σιγά σιγά με το χρόνο έτσι ώστε ακόμα και χωρίς εξωτερική είσοδο, η ενεργοποίηση μιας μονάδας δεν θα πάει κατευθείαν στο μηδέν, αλλά θα μειωθεί βαθμηδόν. Όποτε το ai(t) παίρνει συνεχείς τιμές, είναι σύνηθες να θεωρούμε το F σαν ένα είδος σιγμοειδούς συνάρτησης. Σε αυτήν την περίπτωση μια μεμονωμένη μονάδα μπορεί να κορεστεί και να προσεγγίσει μια ελάχιστη ή μια μέγιστη τιμή ενεργοποίησης. Τροποποιώντας Πρότυπα Σύνδεσης ως Συνάρτηση της Εμπειρίας Η αλλαγή της επεξεργασίας ή της δομής της γνώσης σε ένα συνδετιστικό σύστημα συνεπάγεται την τροποποίηση των προτύπων συνδετικότητας. Γενικά, υπάρχουν τρία είδη τροποποίησης: 1. Δημιουργία καινούργιων συνδέσεων. 2. Απώλεια υφιστάμενων συνδέσεων. 3. Τροποποίηση του εύρους των υφιστάμενων συνδέσεων. Όσον αφορά στο πρώτο και στο δεύτερο είδος έχει πραγματοποιηθεί περιορισμένη έρευνα. Ωστόσο, σε ένα πρώτο επίπεδο προσέγγισης, το πρώτο και το δεύτερο είδος τροποποίησης μπορούν να θεωρηθούν μια ειδική περίπτωση του τρίτου είδους. Κάθε φορά που αλλάζουμε το εύρος της σύνδεσης από το μηδέν προς κάποια θετική ή αρνητική τιμή, το αποτέλεσμα είναι το ίδιο όπως εάν δημιουργούσαμε μια καινούργια σύνδεση. Κάθε φορά που αλλάζουμε το εύρος μιας σύνδεσης προς το μηδέν έχουμε το ίδιο αποτέλεσμα όπως αν διακόπταμε μια υπάρχουσα σύνδεση. Γι’ αυτό έχουμε επικεντρωθεί σε κανόνες με τους οποίους το εύρος των συνδέσεων τροποποιείται μέσα από την εμπειρία. Στην πραγματικότητα όλοι οι κανόνες μάθησης για μοντέλα αυτού του τύπου μπορούν να θεωρηθούν σαν παραλλαγή του Χεμπιανού κανόνα μάθησης που προτάθηκε στο κλασικό βιβλίο του Organization of

324

Behavior. Η βασική ιδέα του Hebb είναι η εξής: Αν μια μονάδα ui δεχτεί μια είσοδο από μια άλλη μονάδα uj, τότε αν είναι και οι δύο ισχυρά ενεργοποιημένες, το βάρος wij από τη μονάδα uj προς τη μονάδα ui θα ενδυναμωθεί. Η ιδέα έχει επεκταθεί και τροποποιηθεί και μπορεί να παρασταθεί πιο γενικά ως εξής: δwij = g (ai(t),ti(t))h(oj(t),wij), όπου ti(t), ένα είδος εισόδου εκμάθησης μονάδα ui. Με απλά λόγια, αυτή η εξίσωση μας πληροφορεί ότι η αλλαγή της σύνδεσης από τη μονάδα uj προς τη μονάδα ui δίνεται από το αποτέλεσμα μιας συνάρτησης g() της ενεργοποίησης της μονάδας ui και της εισόδου εκμάθησης ti και μιας άλλης συνάρτησης h() της τιμής εξόδου της μονάδας uj και του εύρους της σύνδεσης wij. Στις απλούστερες παραλλαγές της Χεμπιανής μάθησης δεν υπάρχει δάσκαλος και οι συναρτήσεις g και h είναι απλώς αναλογικές προς στα πρώτα τους επιχειρήματα. ?? Έτσι έχουμε: δw ij = εaioj, όπου ε, είναι μια σταθερά αναλογίας που αναπαριστά το ρυθμό μάθησης. Μια άλλη συνήθης παραλλαγή είναι ο κανόνας κατά τον οποίο h[oj(t),wij] = oj(t) και g[ai(t),ti(t)] = ε[ti(t) – ai(t)]. Αυτός ο κανόνας συνήθως ονομάζεται Widrow-Hoff, γιατί διατυπώθηκε από τους Widrow και Hoff (1960) ή κανόνας δέλτα γιατί η ποσότητα της μάθησης είναι ανάλογη προς τη διαφορά (ή δέλτα) μεταξύ της πραγματικής και της επιθυμητής ενεργοποίησης που παρέχεται από έναν δάσκαλο. Σ’ αυτή την περίπτωση έχουμε: δwij = ε[ti(t) – ai(t)]oj(t). Αυτή είναι μια γενίκευση του κανόνα μάθησης του perceptron για τον οποίο έχει αποδειχθεί το περίφημο θεώρημα σύγκλισης του perceptron. Μια ακόμα παραλλαγή είναι η εξής: δwij = εai(t)[oi(t) – wij]. Αυτός είναι ένας κανόνας που χρησιμοποιήθηκε από τον Grossberg (1976) και άλλους στo πλαίσιο της έρευνας για την ανταγωνιστική μάθηση. Σ’ αυτήν την περίπτωση μόνο οι μονάδες με τις ισχυρότερες τιμές ενεργοποίησης επιτρέπεται να μάθουν. Αναπαράσταση του Περιβάλλοντος Είναι σημαντικό για την ανάπτυξη οποιουδήποτε μοντέλου να έχουμε σαφή αναπαράσταση του περιβάλλοντος στο οποίο αυτό το μοντέλο πρόκειται να λειτουργήσει. Στα συνδετιστικά μοντέλα αναπαριστούμε το περιβάλλον σαν μια χρονικά μεταβαλλόμενη στοχαστική συνάρτηση στο χώρο των προτύπων εισόδου. Δηλαδή φανταζόμαστε ότι οποιαδήποτε στιγμή στο χρόνο υπάρχει η πιθανότητα να εφαρμοστεί στις μονάδες εισόδου οποιοδήποτε πρότυπο από ένα σύνολο πιθανών προτύπων εισόδου. Αυτή η συνάρτηση πιθανοτήτων εξαρτάται από το παρελθόν των εισόδων και των εξόδων του συστήματος. Στην πράξη, στα περισσότερα συνδετιστικά μοντέλα χρησιμοποιείται μια πολύ

325

απλούστερη περιγραφή του περιβάλλοντος. Τυπικά το περιβάλλον χαρακτηρίζεται από μια σταθερή κατανομή πιθανοτήτων στο σύνολο των πιθανών προτύπων εισόδου ανεξαρτήτως των προηγούμενων εισόδων και αποκρίσεων του συστήματος. Σ’ αυτήν την περίπτωση μπορούμε να φανταστούμε ότι φτιάχνουμε μια λίστα με το σύνολο των πιθανών εισόδων του συστήματος και τις αριθμούμε από το 1 ως το Μ. Το περιβάλλον χαρακτηρίζεται από ένα σύνολο πιθανοτήτων pi για i = 1, …, M. Επειδή κάθε πρότυπο εισόδου μπορεί να θεωρηθεί έως ένα διάνυσμα, είναι συχνά χρήσιμο να χαρακτηρίζουμε τα πρότυπα που έχουν μη μηδενικές πιθανότητες ως μέλη ορθογώνιων ή γραμμικά ανεξάρτητων συνόλων διανυσμάτων. Συνοψίζοντας, το συνδετιστικό πλαίσιο δεν είναι μόνο ένας φορμαλισμός αλλά και μια ιδιαίτερη άποψη σχετικά με τα μοντέλα μας. Επιπρόσθετες ποιοτικές και ποσοτικές θεωρήσεις προερχόμενες από τον τρόπο με τον οποίο έχουμε κατανοήσει τη λειτουργία του εγκεφάλου και την ανθρώπινη συμπεριφορά συνδυάζονται με το φορμαλισμό μας για να δημιουργήσουμε αυτό που θα μπορούσε να θεωρηθεί ως μια αισθητική για την κατασκευή των μοντέλων μας. Υπολογιστικές Ιδιότητες των Συνδετιστικών Μοντέλων Πέρα από το γεγονός ότι τα συνδετιστικά συστήματα έχουν τη δυνατότητα να εκμεταλλεύονται τον παραλληλισμό και να μιμούνται τον υπολογισμό όπως αυτός πραγματοποιείται από τον εγκέφαλο, είναι επίσης σημαντικά γιατί παρέχουν ικανοποιητικές λύσεις σε ένα πλήθος ιδιαίτερα δύσκολων υπολογιστικών προβλημάτων που φαίνεται να αναδύονται συχνά στα γνωσιακά μοντέλα. Συγκεκριμένα, είναι αποτελεσματικά στη λύση προβλημάτων ικανοποίησης περιορισμών, στην υλοποίηση συστημάτων αποθήκευσης μνήμης με εύρεση σύμφωνα με το περιεχόμενο, και στην υλοποίηση συστημάτων ιδανικού συνδυασμού. Επιτρέπουν την αυτόματη υλοποίηση γενικεύσεων που βασίζονται στην ομοιότητα. Παρουσιάζουν αλλοίωση της συμπεριφοράς τους βαθμηδόν σε περίπτωση βλάβης ή υπερφόρτωσης πληροφοριών. Διαθέτουν απλούς, γενικούς μηχανισμούς μάθησης που τους επιτρέπουν να προσαρμόζονται στο περιβάλλον τους. Ικανοποίηση Περιορισμών Πολλά προβλήματα της γνωσιακής επιστήμης μπορούν να ληφθούν ως προβλήματα ικανοποίησης περιορισμών, στα οποία η λύση δίνεται μέσω της ικανοποίησης ενός μεγάλου αριθμού αμοιβαία αλληλεπιδρώντων περιορισμών. Το πρόβλημα είναι να επινοήσουμε έναν υπολογιστικό αλγόριθμο που θα είναι σε θέση να υλοποιήσει επαρκώς ένα τέτοιο σύστημα. Τα συνδετιστικά συστήματα είναι ιδανικά για την υλοποίηση ενός τέτοιου συστήματος ικανοποίησης περιορισμών και η δεξιοτεχνία που απαιτείται στην προκειμένη περίπτωση είναι τα προβλήματα αυτά να ορισθούν ως προβλήματα ικανοποίησης περιορισμών. Σ’ αυτήν την περίπτωση, το συνδετιστικό δίκτυο

326

καθίσταται ένα δίκτυο περιορισμού (constraint network) στο οποίο κάθε μονάδα αναπαριστά κάποιου είδους υπόθεση (για παράδειγμα, ότι ένα συγκεκριμένο σημασιολογικό, οπτικό ή ακουστικό χαρακτηριστικό παρουσιάζεται στην είσοδο) και κάθε σύνδεση αναπαριστά περιορισμούς μεταξύ των υποθέσεων. Έτσι, για παράδειγμα, αν το χαρακτηριστικό Β πρέπει να ισχύει όποτε ισχύει και το χαρακτηριστικό Α, η σύνδεση ανάμεσα στη μονάδα που αναπαριστά την υπόθεση ότι το Α ισχύει και στη μονάδα που αναπαριστά την υπόθεση ότι το Β ισχύει είναι θετική. Παρομοίως, αν υπάρχει κάποιος περιορισμός σύμφωνα με τον οποίο όποτε ισχύει το Α δεν πρέπει να ισχύει το Β, η σύνδεση μεταξύ του Α και του Β είναι αρνητική. Αν οι περιορισμοί είναι ασθενείς, τα βάρη πρέπει να είναι μικρά, ενώ αν είναι ισχυροί, τα βάρη πρέπει να είναι μεγάλα. Παρομοίως, οι είσοδοι σε ένα τέτοιο δίκτυο μπορούν να εκληφθούν ως περιορισμοί. Όταν η είσοδος σε μια συγκεκριμένη μονάδα είναι θετική, υποδεικνύεται ότι υπάρχουν δεδομένα από το εξωτερικό περιβάλλον ότι το σχετικό χαρακτηριστικό ενυπάρχει. Μια αρνητική είσοδος υποδηλώνει ότι το χαρακτηριστικό απουσιάζει. Όσο ισχυρότερη είναι η είσοδος τόσο μεγαλύτερη είναι η ένδειξη. Αν ένα τέτοιο δίκτυο εκτελεστεί, στο τέλος θα καταλήξει σε μια τοπικά βέλτιστη κατάσταση όπου θα έχουν ικανοποιηθεί όσο το δυνατόν περισσότεροι περιορισμοί δίνοντας προτεραιότητα στους ισχυρότερους. (Στην πραγματικότητα, αυτά τα συστήματα θα βρουν μια τοπικά βέλτιστη λύση στο πρόβλημα ικανοποίησης περιορισμών, αλλά θα δυσκολευτούν να βρουν την ιδανική λύση σε ευρύτερο πλαίσιο.) Η διαδικασία με την οποία ένα σύστημα φτάνει σε μια τέτοια κατάσταση ονομάζεται χαλάρωση. Λέμε ότι το σύστημα ηρεμεί σε μια λύση. Έτσι, μια μεγάλη κατηγορία συνδετιστικών μοντέλων περιέχει μοντέλα ικανοποίησης περιορισμών που καταλήγουν σε τοπικά βέλτιστες λύσεις μέσα από τη διαδικασία της χαλάρωσης. Η Εικόνα 4.2 παρουσιάζει το παράδειγμα ενός απλού δικτύου περιορισμών αποτελούμενο από 16 μονάδες. Κάθε μονάδα του δικτύου αναπαριστά μια υπόθεση που αφορά την κορυφή μιας γραμμής του κύβου του Necker. Το δίκτυο αποτελείται από δύο αλληλοσυνδεόμενα υποδίκτυα – καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε μία από τις δύο ευρέως γνωστές ερμηνείες του κύβου του Necker. Υποθέτουμε ότι κάθε μονάδα σε κάθε δίκτυο δέχεται είσοδο από την περιοχή της εισόδου του σχήματος – του κύβου που αντιστοιχεί στη θέση της μέσα στο δίκτυο. Κάθε μονάδα στην Εικόνα 4.2 παίρνει ένα όνομα που έχει τρία γράμματα τα οποία δείχνουν αν η κορυφή της βρίσκεται μπροστά ή πίσω (Μ ή Π), πάνω ή κάτω (Π ή Κ) και δεξιά ή αριστερά (Δ ή Α). Έτσι, για παράδειγμα, υποθέτουμε ότι η κάτω αριστερή μονάδα κάθε δικτύου δέχεται είσοδο από την κάτω αριστερή κορυφή της εισόδου του σχήματος. Η μονάδα στο αριστερό δίκτυο αναπαριστά την υπόθεση ότι λαμβάνει είσοδο από μία κάτω αριστερή κορυφή στην μπροστινή επιφάνεια του κύβου (γι αυτό και ονομάζεται ΜΚΑ), ενώ αυτή του δεξιού υποδικτύου αναπαριστά την υπόθεση ότι λαμβάνει είσοδο από μια κάτω αριστερή κορυφή στην πίσω επιφάνεια (ΠΚΑ). Επειδή υπάρχει ο

327

περιορισμός ότι κάθε κορυφή πρέπει να έχει μια μοναδική ερμηνεία, αυτές οι δύο μονάδες συνδέονται με μια ισχυρά αρνητική σύνδεση. Επειδή η ερμηνεία κάθε δεδομένης κορυφής περιορίζεται από τις ερμηνείες των γειτονικών κορυφών, κάθε μονάδα ενός υποδικτύου συνδέεται θετικά με καθεμία από τις γειτονικές της μονάδες μέσα στο δίκτυο. Τέλος, υφίσταται ένας περιορισμός σύμφωνα με τον οποίο μπορεί να υπάρχει μόνο μια κορυφή κάθε είδους (για παράδειγμα, μπορεί να υπάρχει μόνο μία κάτω αριστερή κορυφή στην μπροστινή πλευρά ΜΚΑ). Μεταξύ των μονάδων που αντιπροσωπεύουν το ίδιο όνομα σε κάθε υποδίκτυο υπάρχει μια ισχυρή αρνητική σύνδεση. Έτσι, κάθε μονάδα έχει τρεις γειτονικές με τις οποίες συνδέεται θετικά, δύο ανταγωνιστικές με τις οποίες συνδέεται αρνητικά και μία θετική είσοδο από το ερέθισμα. Για τους σκοπούς του παραδείγματος τα βάρη των συνδέσεων έχουν κανονιστεί έτσι ώστε δύο αρνητικές είσοδοι να ισορροπούν ακριβώς με τρεις θετικές εισόδους. Έπειτα, υποτίθεται ότι κάθε μονάδα δέχεται μία διεγερτική είσοδο από ένα πρότυπο ασαφών ερεθισμάτων και ότι καθεμία απ’ αυτές τις διεγερτικές επιδράσεις είναι σχετικά μικρή. Κατ’ αυτόν τον τρόπο, αν τόσο οι τρεις γειτονικές όσο και οι αντίστοιχες ανταγωνιστικές μονάδες ενεργοποιηθούν, οι μεν θα ακυρώσουν τις δε εξαιτίας των επιδράσεων που θα προκύψουν. Αν, μάλιστα, υπάρξει μια μικρή είσοδος από το εξωτερικό περιβάλλον, η μονάδα θα έχει την τάση να ενεργοποιηθεί. Από την άλλη πλευρά, αν ενεργοποιηθούν οι ανταγωνιστικές προς αυτήν μονάδες και λιγότερες από τρεις γειτονικές, η μονάδα θα τείνει να απενεργοποιηθεί ακόμα και με μια διεγερτική είσοδο από την πηγή των ερεθισμάτων. Εικόνα 4.2 Ένα απλό δίκτυο που αναπαριστά ορισμένους περιορισμούς για τον τρόπο αντίληψης του κύβου του Necker.

328

Στην προηγούμενη παράγραφο, επικεντρώθηκα στις μεμονωμένες μονάδες του δικτύου. Ωστόσο, συχνά είναι χρήσιμο να εστιάζουμε την προσοχή μας όχι στις μονάδες, αλλά σε ολόκληρες καταστάσεις του δικτύου. Στην περίπτωση δυαδικών (ανοιχτό-κλειστό ή 0-1) μονάδων, υπάρχει ένα σύνολο 216 πιθανών καταστάσεων στις οποίες μπορεί να βρεθεί αυτό το σύστημα. Σε γενικές γραμμές δηλαδή καθεμία από τις 16 μονάδες μπορεί να πάρει την τιμή 0 ή 1. Στην περίπτωση συνεχών μονάδων, όπου κάθε μονάδα μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή ανάμεσα στο 0 και το 1, το σύστημα μπορεί να βρεθεί σε μια από ένα πλήθος απεριόριστων καταστάσεων. Ωστόσο, λόγω των περιορισμών που ενυπάρχουν στο δίκτυο, το σύστημα θα καταλήξει μόνο σε λίγες από αυτές. Για να το δούμε αυτό, ας εξετάσουμε την περίπτωση όπου οι μονάδες αλλάζουν καταστάσεις ασύγχρονα, μία κάθε χρονική στιγμή. Κάθε χρονική στιγμή επιλέγεται μια μονάδα για αλλαγή. Αν η δικτυακή της είσοδος ξεπεράσει το 0, η τιμή της θα τείνει προς το 1, διαφορετικά θα τείνει προς το 0. Φανταστείτε ότι το σύστημα ξεκινάει έχοντας όλες τις μονάδες ανενεργές. Τότε επιλέγεται στην τύχη μια μονάδα για αλλαγή. Επειδή λαμβάνει μια ελαφρά θετική είσοδο από το ερέθισμα και όχι από άλλες εισόδους, θα πάρει μια θετική τιμή ενεργοποίησης. Ύστερα επιλέγεται μια άλλη μονάδα για ενημέρωση. Θα ενεργοποιηθεί κι αυτή θετικά εκτός κι αν βρίσκεται σε άμεσο ανταγωνισμό με την πρώτη μονάδα. Τελικά θα ενεργοποιηθεί ένα σύμπλεγμα από γειτονικές μονάδες. Αυτές οι μονάδες έχουν την τάση να ενεργοποιούν περισσότερες από τις γειτονικές τους μονάδες στο ίδιο υποδίκτυο και να απενεργοποιούν τους ανταγωνιστές τους στο άλλο υποδίκτυο. Το σύστημα (σχεδόν πάντα) καταλήγει σε μια κατάσταση όπου όλες οι μονάδες στο ένα υποδίκτυο είναι πλήρως ενεργοποιημένες χωρίς καμία ενεργοποιημένη μονάδα στο άλλο. Με άλλα λόγια, το σύστημα θα καταλήξει σε μια ερμηνεία του κύβου του Necker, σύμφωνα με την οποία θα κοιτάζει είτε μπροστά, είτε πίσω. Κάθε φορά που το σύστημα βρίσκεται σε μια κατάσταση και παραμένει σ’ αυτήν, μιλάμε για σταθερή κατάσταση ή για σταθερό σημείο του δικτύου. Οι περιορισμοί που εμμέσως εμπεριέχονται στα πρότυπα των συνδέσεων ανάμεσα στις μονάδες, προσδιορίζουν το σύνολο των πιθανών σταθερών καταστάσεων του συστήματος και συνεπώς το σύνολο των πιθανών ερμηνειών των εισόδων. Ο Hopfield (1982) έχει δείξει ότι είναι δυνατό να δώσουμε μια γενική εξήγηση της συμπεριφοράς συστημάτων όπως αυτό (με συμμετρικά βάρη και ασύγχρονη ενημέρωση). Συγκεκριμένα, ο Hopfield έχει δείξει ότι τέτοια συστήματα μπορούν να διακριθούν?? ότι ελαχιστοποιούν ένα ολικό μέτρο, το οποίο καλεί ενέργεια του συστήματος, μέσω μιας μεθόδου καθόδου (gradient descent) και στα αντίστοιχα που μεγιστοποιούν τους περιορισμούς που ικανοποιούνται μέσω μιας μεθόδου ανόδου (hill climbing). Ο Hopfield έχει δείξει ότι το σύστημα λειτουργεί με τέτοιο τρόπο ώστε πάντα να κινείται από μια κατάσταση που ικανοποιεί λίγους περιορισμούς σε μια κατάσταση που ικανοποιεί

329

περισσότερους. Tο μέτρο της ικανοποίησης περιορισμών δίνεται από τον εξής τύπο: G(t) = Σiii Σ jjj wiiijjjaiii (t)ajjj(t) + Σiii είσοδοςiii(t)aiii(t) Στην ουσία, η εξίσωση σημαίνει ότι η συνολική καταλληλότητα φαίνεται από το άθροισμα των βαθμών με τους οποίους το κάθε ζευγάρι μονάδων συνεισφέρει στο βαθμό καταλληλότητας και στο βαθμό στον οποίο οι μονάδες ικανοποιούν τους περιορισμούς εισόδου. Η συνεισφορά ενός ζεύγους μονάδων εξαρτάται από το σύνολο των τιμών ενεργοποίησής τους και των βαρών που τις συνδέουν. Έτσι, αν το βάρος είναι θετικό, κάθε μονάδα αποσκοπεί στο να είναι όσο το δυνατόν περισσότερο ενεργοποιημένη – αυτό σημαίνει ότι οι τιμές ενεργοποίησης αυτών των δύο μονάδων θα πρέπει να τείνουν προς το 1. Αν το βάρος είναι αρνητικό, τότε τουλάχιστον μια από τις δύο μονάδες πρέπει να είναι 0 για να μεγιστοποιείται η καταλληλότητα του ζευγαριού. Παρομοίως, αν ο περιορισμός στην είσοδο είναι θετικός για μια δεδομένη μονάδα, τότε η συμβολή της στο συνολική καταλληλότητα μεγιστοποιείται με το να τείνει η ενεργοποίηση αυτής της μονάδας στη μέγιστη τιμή της. Αν η είσοδος είναι αρνητική, η τιμή ενεργοποίησης θα πρέπει να μειώνεται προς το 0. Φυσικά οι περιορισμοί δεν είναι απόλυτα συνεπείς. Μερικές φορές, μια συγκεκριμένη μονάδα ίσως πρέπει να είναι ενεργοποιημένη προκειμένου να αυξήσει τη λειτουργία με κάποιο τρόπο, αλλά και να τη μειώσει με κάποιον άλλο. Το ζήτημα είναι ότι το σύστημα ενδιαφέρεται να μεγιστοποιήσει το άθροισμα όλων των επιμέρους συνεισφορών. Έτσι, για κάθε κατάσταση του συστήματος - κάθε πιθανό πρότυπο ενεργοποίησης των μονάδων - το πρότυπο των εισόδων και ο πίνακας σύνδεσης W προσδιορίζουν μια τιμή για τη συνολική καταλληλότητα. Το σύστημα επεξεργάζεται την είσοδό του κινούμενο ανοδικά από κατάσταση σε κατάσταση μέχρι να φτάσει στην κατάσταση μέγιστης καταλληλότητας. Όταν φτάσει σε μια τέτοια σταθερή κατάσταση ή σταθερό σημείο, θα παραμείνει σ’ αυτό επιτρέποντάς μας να πούμε ότι έχει «καταλήξει» σε μια λύση του προβλήματος ικανοποίησης περιορισμών ή, στην παρούσα περίπτωση, «έχει καταλήξει σε μια ερμηνεία» της εισόδου. Είναι σημαντικό να δούμε ότι ολοκληρωτικά τοπικές υπολογιστικές λειτουργίες, στις οποίες κάθε μονάδα προσαρμόζει την ενεργοποίησή της θετικά ή αρνητικά ανάλογα με την είσοδο του δικτύου, επιτρέπουν στο δίκτυο να συγκλίνει σε καταστάσεις που μεγιστοποιούν ένα ολικό μέτρο καταλληλότητας ή βαθμό ικανοποίησης περιορισμών. Η κύρια συνεισφορά του Hopfield στην ανάλυση που παρουσιάζεται ήταν να δώσει έμφαση σ’ αυτό το βασικό στοιχείο για τη συμπεριφορά των δικτύων με συμμετρικές συνδέσεις και ασύγχρονη ενημέρωση των ενεργοποιήσεων. Συνοψίζοντας, υπάρχει ένα μεγάλο υποσύνολο συνδετιστικών μοντέλων που μπορούν να θεωρηθούν μοντέλα ικανοποίησηςπεριορισμών. Αυτά τα δίκτυα πραγματοποιούν επεξεργασία

330

πληροφοριών φτάνοντας σε καταστάσεις μέγιστης ικανοποίησης των περιορισμών που εμμέσως εμπεριέχονται στο δίκτυο. Μία πολύ χρήσιμη ιδέα που απορρέει από αυτόν τον τρόπο θεώρησης των δικτύων είναι ότι μπορούμε να περιγράψουμε τη συμπεριφορά αυτών των δικτύων όχι μόνο από τη συμπεριφορά μεμονωμένων μονάδων αλλά και από τις ιδιότητες του ίδιου του δικτύου. Μια πρωταρχική έννοια για την κατανόηση των ιδιοτήτων αυτών των δικτύων είναι η έννοια του τοπίου συνολικής καταλληλότητας πάνω στο οποίο κινείται το σύστημα. Από τη στιγμή που έχουμε περιγράψει σωστά αυτό το τοπίο, έχουμε περιγράψει και τις λειτουργικές ιδιότητες του συστήματος - θα επεξεργαστεί την πληροφορία κινούμενο ανοδικά προς τη μέγιστη καταλληλότητα. Το συγκεκριμένο μέγιστο που θα βρει το σύστημα καθορίζεται από την αρχική κατάσταση και από τις παραμορφώσεις του χώρου που προκαλούνται από την είσοδο. Ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες ενός τοπίου καταλληλότητας είναι το σύνολο των μέγιστων που θα βρει το σύστημα, το μέγεθος της περιοχής που διαθέτει το κάθε μέγιστο και το ύψος του ίδιου του μέγιστου. Οι καταστάσεις αντιστοιχούν σε πιθανές ερμηνείες, οι κορυφές και ο χώρος αντιστοιχούν στις καλύτερες δυνατές ερμηνείες, η έκταση των λόφων και των παρυφών που πλαισιώνουν μια συγκεκριμένη κορυφή προσδιορίζουν την πιθανότητα εύρεσης της κορυφής και το ύψος της κορυφής αντιστοιχεί στο βαθμό στον οποίο συναντώνται οι περιορισμοί του δικτύου ή διαφορετικά καταλληλότητα της ερμηνείας που σχετίζεται με την κατάσταση. Αλληλοεπιδραστική Επεξεργασία Ένα από τα δύσκολα προβλήματα της γνωσιακής επιστήμης είναι να δημιουργήσουμε συστήματα ικανά να επιτρέπουν σε ένα μεγάλο αριθμό πηγών γνώσης να αλληλεπιδρούν θετικά στη λύση ενός προβλήματος. Έτσι κατά τη γλωσσική επεξεργασία θα θέλαμε οι συντακτικές, φωνολογικές, σημασιολογικές και πραγματολογικές πηγές γνώσης να αλληλεπιδρούν για τη δημιουργία του νοήματος μιας εισόδου. Ο Reddy και οι συνεργάτες του (1973) σημείωσαν αρκετή επιτυχία στον τομέα της αντίληψης του λόγου με το σύστημα Hearsay διότι εργάζονταν στον αυστηρά δομημένο τομέα της γλώσσας. Έχει αποδειχθεί πολύ δύσκολο να οργανωθούν λιγότερο δομημένοι τομείς. Τα συνδετιστικά μοντέλα και συγκεκριμένα τα δίκτυα ικανοποίησης περιορισμών είναι ιδανικά στο συνδυασμό πολλαπλών πηγών γνώσης. Κάθε είδος γνώσης είναι απλώς άλλος ένας περιορισμός και το σύστημα θα βρει με παράλληλο τρόπο τους συμβολισμούς των τιμών που ικανοποιούν καλύτερα όλους τους περιορισμούς από όλες τις πηγές γνώσης. Η ομοιομορφία της αναπαράστασης και ο κοινός τρόπος διάδοσης της αλληλεπίδρασης (τιμές ενεργοποίησης) καθιστούν τα συνδετιστικά μοντέλα ιδιαίτερα δυναμικά σ’ αυτόν τον τομέα.

331

Γρήγορη Ταυτοποίηση Προτύπων, Αναζήτηση Βέλτιστης Ταυτοποίησης, Μνήμες με Διευθυνσιοδότηση ως προς το Περιεχόμενο



 

Η γρήγορη ταυτοποίηση πρότυπου, η εύρεση του βέλτιστου ταυτοποίησης και η μνήμη με διευθυνσιοδότηση ως προς το περιεχόμενο αποτελούν παραλλαγές του γενικού προβλήματος εύρεσης βέλτιστου ταυτοποίησης (Minsky και Papert, 1969). Αυτά τα προβλήματα είναι ιδιαίτερα δύσκολα για σειριακούς υπολογιστικούς αλγόριθμους (απαιτούν εξαντλητική αναζήτηση), αλλά όπως έχουμε ήδη δείξει, τα συνδετιστικά συστήματα μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν προκειμένου να βρουν την βέλτιστη ερμηνεία που ταιριάζει καλύτερα στο σύνολο των περιορισμών. Με τον ίδιο τρόπο μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εντοπίσουν αποθηκευμένες πληροφορίες που ταιριάζουν απόλυτα σε ένα στόχο. Σ’ αυτή, την περίπτωση είναι χρήσιμο να σκεφτούμε ότι το δίκτυο αποτελείται από δύο κατηγορίες μονάδων εκ των οποίων η μία, οι φανερές μονάδες, αντιστοιχούν στο αποθηκευμένο περιεχόμενο εντός του δικτύου, ενώ οι υπόλοιπες, οι κρυφές μονάδες βοηθούν στην αποθήκευση των προτύπων. Κάθε φανερή μονάδα αντιστοιχεί στην υπόθεση ότι κάποιο συγκεκριμένο στοιχείο ήταν παρόν στο αποθηκευμένο πρότυπο. Συνεπώς, θεωρούμε το περιεχόμενο των αποθηκευμένων δεδομένων ως αποτελούμενο από συλλογές χαρακτηριστικών. Κάθε κρυφή μονάδα αντιστοιχεί σε μια υπόθεση που αφορά τη διαμόρφωση των χαρακτηριστικών που υπάρχουν σε ένα αποθηκευμένο πρότυπο. Η υπόθεση στην οποία αντιστοιχεί μια κρυφή μονάδα καθορίζεται από τον συγκεκριμένο κανόνα μάθησης που χρησιμοποιείται για να αποθηκεύσει την είσοδο και από τα χαρακτηριστικά του συνόλου των αποθηκευμένων προτύπων. Η ανάκληση σε ένα τέτοιο δίκτυο επιτυγχάνεται με την ενεργοποίηση ορισμένων φανερών μονάδων (ίχνος ανάκλησης) και κατάληξη του συστήματος στην βέλτιστη ερμηνεία της εισόδου. Αυτό είναι ένα είδος συμπλήρωσης του προτύπου. Οι λεπτομέρειες εδώ δεν είναι τόσο σημαντικές γιατί τα δίκτυα χαρακτηρίζονται από τις ακόλουθες σημαντικές ιδιότητες βάσει μιας ποικιλίας κανόνων μάθησης: Όταν ένα ήδη αποθηκευμένο (δηλαδή οικείο) πρότυπο εισάγεται στο σύστημα της μνήμης, ενισχύεται και το σύστημα απαντά με μια ισχυρότερη εκδοχή του προτύπου εισόδου. Αυτό είναι ένα είδος απόκρισης αναγνώρισης. Όταν ένα άγνωστο πρότυπο εισάγεται στο σύστημα της μνήμης, αποσβήνεται και η ενεργοποίηση του συστήματος μνήμης διακόπτεται. Αυτό είναι ένα είδος απόκρισης που δηλώνει άγνοια Όταν παρουσιάζεται μέρος ενός οικείου προτύπου, το σύστημα απαντά «συμπληρώνοντας» τα κενά. Αυτό είναι ένα παράδειγμα ανάκλησης στο οποίο το τμήμα του προτύπου αποτελεί την ένδειξη της ανάκλησης και το συμπλήρωμα αποτελεί ένα είδος διαδικασίας ανακατασκευής της μνήμης. Αυτό είναι ένα σύστημα μνήμης με ανάκληση ως προς το περιεχόμενο.

332





Όταν παρουσιάζεται ένα πρότυπο παρόμοιο με ένα αποθηκευμένο, το σύστημα ανταποκρίνεται διαστρεβλώνοντας το πρότυπο εισόδου προς το αποθηκευμένο σχήμα. Αυτό είναι ένα είδος αφομοίωσης κατά το οποίο παρόμοιες είσοδοι αφομοιώνονται από παρόμοια αποθηκευμένα γεγονότα. Τέλος, αν έχει αποθηκευτεί ένας αριθμός παρόμοιων προτύπων, το σύστημα θα ανταποκριθεί με σθένος στην κεντρική τάση των αποθηκευμένων προτύπων, ακόμα κι αν η ίδια η κεντρική τάση δεν αποθηκεύτηκε ποτέ. Συνεπώς αυτό το είδος μνημονικού συστήματος αυτόματα απαντά σε αρχέτυπα ακόμα κι αν δεν έχει παρουσιαστεί κανένα αρχέτυπο. Αυτές οι ιδιότητες πλησιάζουν πολύ τα χαρακτηριστικά της ανθρώπινης μνήμης και πιστεύω ότι είναι ακριβώς το είδος των χαρακτηριστικών που χρειαζόμαστε σε μια θεωρία μνήμης. Αυτόματη Γενίκευση και Άμεση Αναπαράσταση Ομοιότητας Ένα μεγάλο παράπονο απέναντι στα προγράμματα Τ.Ν. είναι ο «εύθραυστος» χαρακτήρας τους. Συνήθως τα προγράμματα είναι πολύ καλά σε αυτό το οποίο έχουν προγραμματιστεί να κάνουν, αλλά όταν αντιμετωπίζουν καινούργιες καταστάσεις τότε επιδιώκουν έλλειψη νοημοσύνης ή παράξενη συμπεριφορά. Φαίνεται πως υπάρχουν τουλάχιστον δύο λόγοι για τον εύθραυστο χαρακτήρα τους. Σε παραδοσιακά συστήματα επεξεργασίας συμβόλων, η ομοιότητα αντιπροσωπεύεται έμμεσα και γι’ αυτό είναι ανίκανα να γενικεύσουν. Τα περισσότερα προγράμματα Τ.Ν. δεν έχουν την ικανότητα της αυτότροποποίησης και δεν μπορούν να προσαρμοστούν στο περιβάλλον τους. Από την άλλη πλευρά, στα συνδετιστικά συστήματα το περιεχόμενο αναπαρίσταται άμεσα στο πρότυπο και παρόμοια πρότυπα έχουν παρόμοια αποτελέσματα – γι’ αυτό η γενίκευση αποτελεί μια αυτόματη ιδιότητα των συνδετιστικών μοντέλων. Πρέπει να σημειωθεί ότι ο βαθμός ομοιότητας μεταξύ των προτύπων υπολογίζεται χονδρικά από το εσωτερικό γινόμενο των διανυσμάτων, που αντιπροσωπεύουν τα πρότυπα. Γι’ αυτό οι διαστάσεις της γενίκευσης εξαρτώνται από τις διαστάσεις του αναπαραστασιακού χώρου. Αυτό συχνά οδηγεί στις σωστές γενικεύσεις. Βέβαια υπάρχουν και περιπτώσεις όπου αυτό οδηγεί σε ακατάλληλες γενικεύσεις. Σ’ αυτήν την περίπτωση πρέπει να επιτρέψουμε στο σύστημα να μάθει τη σωστή αναπαράσταση. Στην επόμενη Ενότητα περιγράφω πώς η κατάλληλη αναπαράσταση μπορεί να γίνει αντικείμενο μάθησης έτσι ώστε να πραγματοποιηθούν αυτόματα οι σωστές γενικεύσεις.

Μάθηση Ένα πλεονέκτημα-κλειδί των συνδετιστικών συστημάτων είναι το γεγονός ότι μπορούν να οριστούν απλές αλλά πανίσχυρες διαδικασίες μάθησης που επιτρέπουν στα συστήματα να προσαρμοστούν στο

333

περιβάλλον τους. Από τη μια ήταν η ιδέα ότι τα νευρωνικά εμπνευσμένα μοντέλα μπορούν να μάθουν που αρχικά έστρεψε το ενδιαφέρον σ’ αυτά (συγκρίνετε με τον Rosenblatt, 1962), αλλά από την άλλη ήταν η έμπρακτη απόδειξη ότι μπορούν να αναπτυχθούν διαδικασίες μάθησης για σύνθετα δίκτυα που συνέβαλε στην αποδυνάμωση του ενδιαφέροντος (συγκρίνετε Minsky και Papert, 1969). Παρ’ όλο που η διαδικασία σύγκλισης του perceptron και οι παραλλαγές της είναι γνωστές εδώ και αρκετό καιρό, αυτές οι διαδικασίες μάθησης περιορίζονται σε δίκτυα ενός επιπέδου με μονάδες εισόδου και εξόδου. Σ’ αυτές τις περιπτώσεις δεν υπάρχουν κρυφές μονάδες ούτε εσωτερικές αναπαραστάσεις. Τα δίκτυα πρέπει να αρκεστούν στην κωδικοποίηση που παρέχει το εξωτερικό περιβάλλον. Παρ’ όλα αυτά απέβησαν χρήσιμα σε ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών. Ίσως το βασικότερο χαρακτηριστικό αυτών των δικτύων είναι ότι αντιστοιχίζουν παρόμοια πρότυπα εισόδου με παρόμοια πρότυπα εξόδου. Αυτό επιτρέπει στα δίκτυα να κάνουν εύλογες γενικεύσεις και να συμπεριφέρονται με τρόπο λογικό σε πρότυπα εισόδου που δεν έχουν ποτέ ξανά παρουσιαστεί. Η ομοιότητα των προτύπων στα συνδετιστικά συστήματα καθορίζεται από την επικάλυψη τους. Η επικάλυψη σε τέτοια δίκτυα προσδιορίζεται έξω από το ίδιο το σύστημα μάθησης - από οτιδήποτε παράγει τα πρότυπα. Ο περιορισμός σύμφωνα με τον οποίο παρόμοια πρότυπα εισόδου οδηγούν σε παρόμοιες εξόδους μπορεί να καταστήσει το σύστημα ανίκανο να μάθει ορισμένες απεικονίσεις μεταξύ εσόδου και εξόδου. Όποτε η αναπαράσταση που προέρχεται από το εξωτερικό περιβάλλον είναι τέτοια ώστε η δομή ομοιότητας των προτύπων εισόδου και εξόδου είναι πολύ διαφορετική, ένα δίκτυο χωρίς εσωτερικές αναπαραστάσεις (δηλαδή ένα δίκτυο χωρίς κρυφές μονάδες) αδυνατεί να πραγματοποιήσει τις απαραίτητες απεικονίσεις. Ένα κλασικό παράδειγμα αυτής της περίπτωσης είναι το πρόβλημα διαζευκτικού αποκλεισμού (XOR) που απεικονίζεται στον Πίνακα 4.1. Εδώ βλέπουμε ότι εκείνα τα πρότυπα που συμπίπτουν λιγότερο παράγουν τις ίδιες τιμές εξόδου. Αυτό και άλλα συναφή προβλήματα δεν μπορούν να επιλυθούν από δίκτυα χωρίς κρυφές μονάδες, γιατί με αυτές θα δημιουργήσουν τις δικές τους αναπαραστάσεις για τα πρότυπα εισόδου. Είναι ενδιαφέρον να τονίσουμε ότι αν τα πρότυπα εισόδου περιείχαν μια τρίτη είσοδο με τιμή 1 κάθε φορά που οι πρώτες δύο έχουν τιμή 1, όπως δείχνει ο Πίνακας 4.2, το πρόβλημα θα μπορούσε να λυθεί από ένα σύστημα δύο επιπέδων. Πίνακας 4.1 Το πρόβλημα XOR

334

Πίνακας 4.2 Το XOR με επιπλέον τρίτο bit

Οι Minsky και Papert (1969) πραγματοποίησαν μια προσεκτική ανάλυση των συνθηκών κάτω από τις οποίες αυτά τα συστήματα μπορούν να επιτύχουν τις απαιτούμενες απεικονίσεις και έδειξαν ότι σε πολλές ενδιαφέρουσες περιπτώσεις τα δίκτυα αυτού του είδους αδυνατούν να λύσουν τα προβλήματα. Από την άλλη πλευρά, όπως επίσης επεσήμαναν οι Minsky και Papert, αν υπάρχει ένα επίπεδο απλών κρυφών μονάδων τύπου perceptron, όπως δείχνει η Εικόνα 4.3, με τις οποίες μπορεί να αυξηθεί το αρχικό σχήμα εισόδων, επιτελείται πάντα μια ανα-κωδικοποίηση (δηλαδή μια εσωτερική αναπαράσταση) των προτύπων εισόδου προς τις κρυφές μονάδες κατά την οποία η ομοιότητα των προτύπων ανάμεσα στις κρυφές μονάδες μπορεί να υποστηρίξει οποιαδήποτε απεικόνιση ανάμεσα στις μονάδες εισόδου και στις μονάδες εξόδου. Κατ’ αυτόν τον τρόπο, αν έχουμε τις σωστές συνδέσεις μεταξύ των μονάδων εισόδου και ενός αρκετά μεγάλου συνόλου κρυφών μονάδων, μπορούμε πάντα να βρούμε μια αναπαράσταση που θα εκτελεί οποιαδήποτε απεικόνιση μεταξύ εισόδου και εξόδου διαμέσου αυτών των κρυφών μονάδων. Στην περίπτωση του προβλήματος XOR, η πρόσθεση ενός χαρακτηριστικού που ελέγχει το σύμπλεγμα των μονάδων εισόδου αλλάζει τη δομή ομοιότητας των προτύπων τόσο ώστε η λύση να μπορεί να γίνει αντικείμενο μάθησης. Αυτό μπορεί να γίνει με μία μόνο κρυφή μονάδα όπως φαίνεται στην Εικόνα 4.4. Οι αριθμοί στα βέλη αντιπροσωπεύουν τα βάρη των συνδέσεων ανάμεσα στις μονάδες και οι αριθμοί μέσα στους κύκλους, τα όρια των μονάδων. Η τιμή +1,5 ως κατώφλι της κρυφής μονάδας εξασφαλίζει ότι αυτή θα ενεργοποιηθεί μόνο όταν ενεργοποιηθούν και οι δύο είσοδοι. Η τιμή 0,5 της μονάδας εξόδου εξασφαλίζει ότι θα ενεργοποιηθεί μόνο όταν δεχτεί μια θετική δικτυακή είσοδο μεγαλύτερη από 0,5. Το βάρος –2 από την κρυφή μονάδα προς τη μονάδα εξόδου εξασφαλίζει ότι η τελευταία δεν θα ενεργοποιηθεί αν και οι δύο μονάδες εισόδου είναι ενεργοποιημένες. Προσέξτε ότι από την οπτική γωνία της μονάδας εξόδου η κρυφή μονάδα αντιμετωπίζεται απλώς σαν μία επιπλέον μονάδα εισόδου. Είναι σαν τα πρότυπα εισόδου να αποτελούνται από τρία και όχι δύο στιχεία.

335

Εικόνα 4.4 Ένα απλό δίκτυο XOR με μία κρυφή μονάδα.

Η ύπαρξη δικτύων σαν αυτό δείχνει τις δυνατότητες των κρυφών μονάδων και των εσωτερικών αναπαραστάσεων. Το πρόβλημα, όπως παρατηρούν οι Minsky και Papert, είναι ότι ενώ υπάρχει ένας πολύ απλός κανόνας μάθησης για όλα τα προβλήματα που μπορούν να λυθούν χωρίς κρυφές μονάδες, όπως η διαδικασία σύγκλισης του perceptron (ή η παραλλαγή που παρουσιάστηκε από τους Widrow και Hoff, 1960), δεν έχει διατυπωθεί ένας εξίσου αποτελεσματικός κανόνας μάθησης για πολυεπίπεδα δίκτυα. Είναι σαφές ότι αν σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα συνδετιστικά δίκτυα για γενικούς υπολογιστικούς σκοπούς, πρέπει να εξασφαλίσουμε ένα σχήμα μάθησης ικανό να μαθαίνει τις δικές του εσωτερικές αναπαραστάσεις. Αυτό ακριβώς έχουμε κάνει εμείς (Rumelhart, Hinton και Williams, 1986). Έχουμε γενικεύσει τη διαδικασία μάθησης του perceptron, που ονομάζεται γενικευμένος κανόνας δέλτα, ο οποίος επιτρέπει στο σύστημα να μάθει να υπολογίζει αυθαίρετες συναρτήσεις. Οι περιορισμοί που ενυπάρχουν σε δίκτυα που δεν αυτό-τροποποιούν τις εσωτερικές αναπαραστάσεις δεν ισχύουν πια. Η βασική διαδικασία μάθησης είναι μια μέθοδος δύο βημάτων. Πρώτα μια είσοδος εφαρμόζεται στο δίκτυο και ύστερα, αφού το σύστημα έχει εργαστεί για κάποιο διάστημα, ορισμένες μονάδες του δικτύου ενημερώνονται σχετικά με τις τιμές που θα έπρεπε να έχουν αυτήν τη δεδομένη χρονική στιγμή. Αν έχουν λάβει τις επιθυμητές τιμές, τα βάρη δεν αλλάζουν. Αν όμως οι τιμές τους διαφέρουν από τις επιθυμητές, τότε τα βάρη αλλάζουν ανάλογα με τη διαφορά ανάμεσα στην τιμή και σ’ αυτήν που πρέπει να λάβουν οι μονάδες. Αυτή η διαφορά μετατρέπεται σε ένα σήμα λάθους, το οποίο πρέπει να σταλεί πίσω σε εκείνες τις μονάδες που επηρεάζουν τις μονάδες εξόδου. Κάθε τέτοια μονάδα λαμβάνει ένα μέτρο λάθους που ισοδυναμεί με το λάθος σε όλες τις μονάδες με τις οποίες συνδέεται, επί το βάρος που τη συνδέει με τη μονάδα εξόδου. Έπειτα, με βάση αυτό το λάθος τα βάρη των μονάδων ‘‘δευτέρου επιπέδου’’, τροποποιούνται και το λάθος περνάει σε άλλο επίπεδο. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι το σήμα λάθους να φτάσει στις μονάδες εισόδου ή μέχρι να ολοκληρώσει το πέρασμά του συγκεκριμένες φορές. Μετά παρουσιάζεται ένα καινούργιο πρότυπο εισόδου και η διαδικασία επαναλαμβάνεται. Παρ’ όλο που η διαδικασία μπορεί να ακούγεται δύσκολη, στην πραγματικότητα είναι αρκετά απλό και εύκολο να υλοποιηθεί σ’ αυτά τα δίκτυα. Όπως έχουν δείξει οι Rumelhart, Hinton και Williams, 1986, μια τέτοια διαδικασία πάντα θα αλλάζει τα βάρη έτσι ώστε να μειώνεται η διαφορά ανάμεσα στις

336

πραγματικές και στις επιθυμητές τιμές εξόδου. Επιπλέον, μπορεί να αποδειχθεί ότι αυτό το σύστημα δουλεύει για οποιοδήποτε δίκτυο. Οι Minsky και Papert (1969, σσ. 231-232), στην απαισιόδοξη συζήτησή τους τους για τα perceptrons, σχολιάζουν τις πολυεπίπεδες μηχανές δηλώνοντας ότι: Το perceptron έχει δείξει ότι χρήζει μελέτης παρά (ακόμα και εξαιτίας) τους σοβαρούς του περιορισμούς. Διαθέτει πολλά στοιχεία που προσελκύουν την προσοχή: η γραμμικότητά του, το παράξενο θεώρημα μάθησης, η απλότητά του ως είδος παράλληλου υπολογισμού. Δεν υπάρχει λόγος να υποστηρίξουμε ότι κάποια από αυτές τις αρετές ισχύει για την πολυεπίπεδη εκδοχή. Παρ’ όλα αυτά, πιστεύουμε ότι είναι ένα σημαντικό ερευνητικό πρόβλημα που θα επαληθεύσει (ή θα απορρίψει) τη διαισθητική μας κρίση ότι η προέκταση είναι άκαρπη. Ίσως ανακαλυφθεί κάποιο δυνατό θεώρημα σύγκλισης, ή παραχθεί κάποια σοβαρή αιτία για το ότι έχουμε αποτύχει να διατυπώσουμε ένα ενδιαφέρον «θεώρημα μάθησης» για την πολυεπίπεδη μηχανή. Παρ’ όλο που τα αποτελέσματά μας για τη μάθηση δεν εγγυώνται ότι μπορούμε να βρούμε λύση για όλα τα προβλήματα που μπορούν να λυθούν, τα αποτελέσματα από τις αναλύσεις και τις προσομοιώσεις έχουν δείξει ότι πρακτικά αυτό το σχήμα οπισθοδρομικής διάδοσης του σφάλματος οδηγεί σε λύσεις σχεδόν για κάθε περίπτωση. Εν συντομία, πιστεύω ότι έχουμε απαντήσει στην πρόκληση των Minsky και Papert και ότι έχουμε ανακαλύψει ένα επαρκώς καλό αποτέλεσμα μάθησης προκειμένου να δείξουμε ότι ο πεσιμισμός τους για τη μάθηση στις πολυεπίπεδες μηχανές ήταν τοποθετημένος σε λάθος βάση. Ένας τρόπος θεώρησης της διαδικασίας που περιέγραψα είναι αυτός του παράλληλου υπολογιστή, ο οποίος, αφού του έχουν υποδειχθεί τα κατάλληλα παραδείγματα εισόδων και εξόδων που καθορίζουν μια συνάρτηση, προγραμματίζεται από μόνος του με σκοπό να υπολογίσει αυτή τη συνάρτηση. Είναι εξαιρετικά δύσκολο να προγραμματίσουμε παράλληλους υπολογιστές, έχουμε όμως έναν μηχανισμό με τον οποίο στην πραγματικότητα δεν χρειάζεται να ξέρουμε πώς να συντάξουμε το πρόγραμμα που θα εκτελέσει το σύστημα. Βαθμιαία Αλλοίωση Τέλος, τα συνδετιστικά μοντέλα αποτελούν ενδιαφέροντα δείγματα για τα μοντέλα της γνωσιακής επιστήμης λόγω της δυνατότητάς τους για βαθμιαία αλλοίωση εξουσίας, καταστροφής και υπερφόρτωσης πληροφοριών. Η ικανότητα των δικτύων μας να μάθουν οδηγεί στην υπόσχεση ότι οι υπολογιστές μπορούν κυριολεκτικά να εντοπίσουν τα ελαττωματικά συστατικά μέρη επειδή κάθε μονάδα συμμετέχει στην αποθήκευση πολλών προτύπων και επειδή σε κάθε πρότυπο συμμετέχουν πολλές μονάδες. Η έλλειψη κάποιων συστατικών μερών θα αλλοιώσει την αποθηκευμένη πληροφορία, αλλά δεν θα προκαλέσει την απώλειά της. Έτσι, σε τέτοιου είδους μνήμες δεν θα πρέπει να αποδίδεται μια συγκεκριμένη χωρητικότητα. Καθώς η μνήμη

337

υπερφορτώνεται παρατηρείται ολοένα αυξανόμενη ανάμειξη και παρεμβολή παρόμοιων στοιχείων πληροφορίας κατά την αποθήκευση. Αυτή η ιδιότητα βαθμιαίας αλλοίωσης μιμείται με πολλούς τρόπους την ανθρώπινη συμπεριφορά κι αυτός είναι ένας απ’ τους λόγους που θεωρούμε αυτά τα μοντέλα ανθρώπινης επεξεργασίας πληροφοριών αληθοφανή. Η Σημερινή Κατάσταση Τα τελευταία χρόνια έχει παρατηρηθεί μια πραγματική έκρηξη ερευνητικών εργασιών στο χώρο του συνδετισμού. Αυτό το ερευνητικό έργο είναι ιδιαίτερα διεπιστημονικό, εφόσον διεξάγεται από ψυχολόγους, φυσικούς, πληροφορικούς, μηχανικούς, νευροεπιστήμονες και άλλους γνωσιακούς επιστήμονες. Έχει καθιερωθεί ένας μεγάλος αριθμός εθνικών και διεθνών συνεδρίων που διεξάγονται κάθε χρόνο. Βέβαια σε ένα τέτοιο περιβάλλον είναι δύσκολο να παρακολουθεί κανείς την ταχεία ανάπτυξη του τομέα. Παρ’ όλα αυτά, η ανάγνωση των πρόσφατων άρθρων αναδεικνύει κάποια κεντρικά θέματα ως προς αυτήν τη δραστηριότητα. Αυτά τα θέματα αφορούν τη μελέτη της μάθησης και της γενίκευσης (ιδιαίτερα τη χρήση της διαδικασίας μάθησης μέσω της οπισθοδρομικής διάδοσης σφάλματος), εφαρμογές των νευροεπιστημών, μαθηματικές ιδιότητες των δικτύων - κι οι δύο επιστήμες τα εξετάζουν με όρους μάθησης και ελέγχουν τη σχέση ανάμεσα στον υπολογισμό βάσει του συνδετισμού και βάσει πιο παραδοσιακά υπολογιστικά παραδείγματα - και τέλος την ανάπτυξη μιας βάσης υλοποίησης για τη φυσική πραγματοποίηση συνδετιστικών υπολογιστικών συσκευών, ιδιαίτερα στον τομέα της οπτοηλεκτρονικής και των αναλογικών κυκλωμάτων VLSI. Παρ’ όλο που έχουν σημειωθεί πολλές άλλες ενδιαφέρουσες και σημαντικές εξελίξεις, θα κλείσω με μια σύντομη αναφορά της εργασίας με την οποία έχω ασχοληθεί περισσότερο τα τελευταία χρόνια, δηλαδή τη μελέτη της μάθησης και της γενίκευσης στα πολυεπίπεδα δίκτυα. Αυτή η περίληψη, παρά τον επιλεκτικό της χαρακτήρα, έχει σκοπό να αποτελέσει ένα δείγμα ενός μεγάλου μέρους του έργου που επιτελείται σήμερα σ’ αυτόν τον τομέα. Μάθηση και Γενίκευση Η διαδικασία μάθησης με την οπισθοδρομική διάδοση σφάλματος αποτελεί ίσως τη πιο δημοφιλή μέθοδο για εκπαίδευση δικτύων. Έχει χρησιμοποιηθεί για την εκπαίδευση δικτύων σε τομείς προβλημάτων που αφορούν την αναγνώριση χαρακτήρων, την αναγνώριση ομιλίας, την ανίχνευση κυμάτων, την απεικόνιση λέξεων σε ήχους, τον κινητικό έλεγχο, την ανάλυση της μοριακής δομής, τη διάγνωση διαταραχών όρασης, την πρόβλεψη χαοτικών συναρτήσεων, την ικανότητα να παίξουν τάβλι, την ανάλυση απλών προτάσεων και πολλά ακόμα πεδία

338

εφαρμογών. Ίσως το σημαντικότερο σημείο αυτών των παραδειγμάτων είναι το τεράστιο εύρος προβλημάτων στα οποία μπορεί να εφαρμοστεί ικανοποιητικά η μάθηση με οπισθοδρομική διάδοση σφάλματος. Παρά το εντυπωσιακό εύρος θεμάτων και την επιτυχία ορισμένων εφαρμογών, υπάρχουν σοβαρά ανοιχτά προβλήματα. Τα θεωρητικά ζητήματα που κυρίως μας ενδιαφέρουν εμπίπτουν σε τρεις βασικούς τομείς: (1) Το πρόβλημα της αρχιτεκτονικής: Υπάρχουν χρήσιμες αρχιτεκτονικές πέρα από το σύνηθες δίκτυο των τριών επιπέδων που χρησιμοποιείται στις περισσότερες περιπτώσεις, οι οποίες να είναι κατάλληλες για κάποιες περιοχές εφαρμογών; (2) Το πρόβλημα κλιμάκωσης: Πώς μπορούμε να μειώσουμε το βασικό χρόνο εκπαίδευσης που μας απασχολεί στις περιοχές εφαρμογής των πιο δύσκολων και σημαντικών προβλημάτων; (3) Το πρόβλημα της γενίκευσης: Πώς μπορούμε να είμαστε βέβαιοι ότι το δίκτυο που έχει εκπαιδευτεί πάνω σε ένα υποσύνολο του συνόλου των παραδειγμάτων θα γενικεύει σωστά στο σύνολο όλων των παραδειγμάτων; Μερικές Αρχιτεκτονικές Παρ’ όλο που οι περισσότερες εφαρμογές αφορούν το απλό δίκτυο οπισθοδρομικής διάδοσης σφάλματος με τρία επίπεδα, ένα επίπεδο μονάδων εισόδου, ένα επίπεδο κρυφών μονάδων και ένα επίπεδο μονάδων εξόδου, έχουν προταθεί πολλές ενδιαφέρουσες αρχιτεκτονικές – καθεμία για τη λύση κάποιου συγκεκριμένου είδους προβλήματος. Υπάρχουν για παράδειγμα αρκετές ‘‘ειδικές’’ αρχιτεκτονικές που έχουν προταθεί για τη μοντελοποίηση ακολουθιακών φαινομένων όπως ο κινητικός έλεγχος. Ίσως το πιο σημαντικό απ’ αυτά είναι εκείνο που πρότεινε ο Mike Jordan (1986) για την παραγωγή ακολουθιών φωνημάτων. Η βασική δομή του δικτύου απεικονίζεται στην Εικόνα 4.5. Αποτελείται από τέσσερις ομάδες μονάδων: Μονάδες σχεδίου, οι οποίες ενημερώνουν το δίκτυο για το ποια ακολουθία παράγεται, σταθεροποιούνται στην αρχή μιας ακολουθίας και δεν μεταβάλλονται. Μονάδες περιεχομένου, οι οποίες παρακολουθούν πού βρίσκεται το σύστημα μέσα στην ακολουθία, λαμβάνουν είσοδο από τις μονάδες εξόδου των συστημάτων και από τον εαυτό τους κατασκευάζοντας μια μνήμη για την ακολουθία που έχει παραχθεί μέχρι αυτό το στάδιο. Οι κρυφές μονάδες συνδυάζουν την πληροφορία από τις μονάδες σχεδίου με αυτήν από τις μονάδες περιεχομένου για να προσδιορίσουν ποια έξοδος πρόκειται να παραχθεί μετά. Οι μονάδες εξόδου παράγουν τις επιθυμητές τιμές εξόδου. Αυτή η βασική δομή έχει χρησιμοποιηθεί επιτυχώς με πολυάριθμες παραλλαγές στην παραγωγή ακολουθιών φωνημάτων (Jordan, 1986), κινήσεων (Jordan, 1989), σε ακολουθίες από νότες μιας μελωδίας (Todd, 1989), σε ακολουθίες στροφών σε ένα προσομοιωμένο πλοίο (Miyata, 1987) και σε πολλές άλλες εφαρμογές. Ένα ανάλογο δίκτυο για αναγνώριση ακολουθιών χρησιμοποιήθηκε από τον Elman (1988) για επεξεργασία μιας πρότασης κάθε φορά, ενώ ο

339

Mozer (1988) μελέτησε και ανέπτυξε μια άλλη παραλλαγή. Η αρχιτεκτονική που χρησιμοποιήθηκε από τον Elman παρουσιάζεται στην Εικόνα 4.6. Αυτό το δίκτυο αποτελείται από τρεις ομάδες μονάδων: μονάδες εισόδου, στις οποίες η ακολουθία προς αναγνώριση παρουσιάζεται κατά ένα στοιχείο κάθε φορά, ένα σύνολο μονάδων περιεχομένου που δέχονται και στέλνουν εισόδους στις κρυφές μονάδες δημιουργώντας έτσι μια μνήμη για πρόσφατα γεγονότα και ένα σύνολο κρυφών μονάδων που συνδυάζουν την παρούσα είσοδο με τη μνήμη της για προηγούμενες εισόδους προκειμένου είτε να ονομάσει την ακολουθία, είτε να προβλέψει το επόμενο στοιχείο της ακολουθίας, είτε και τα δύο. Ένα άλλο είδος αρχιτεκτονικής το οποίο έχει προσελκύσει την προσοχή έχει προταθεί από τον Hinton και έχει χρησιμοποιηθεί από τους Elman και Zipser (1987), Cottrell, Munro και Zipser (1987) και πολλούς άλλους. Αποτελεί πλέον βασικό εργαλείο για την οπισθοδρομική διάδοση σφάλματος. Αυτή είναι η λεγόμενη μέθοδος αυτοκωδικοποίησης του συνόλου προτύπων. Η βασική αρχιτεκτονική σ’ αυτήν την περίπτωση αποτελείται από τρία επίπεδα μονάδων όπως στην κλασική εκδοχή. Ωστόσο, τα επίπεδα εισόδων και εξόδων είναι ίδια. Η ιδέα έγκειται στο να περάσει η είσοδος μέσα από ένα μικρό αριθμό κρυφών μονάδων και να αναπαραχθεί στις μονάδες εξόδου. Αυτό προϋποθέτει να πραγματοποιήσουν οι κρυφές μονάδες ένα είδος μη γραμμικής ανάλυσης κυρίων συνιστωσών για τα πρότυπα εισόδου. Στην προκειμένη περίπτωση, αυτό αντιστοιχεί με ένα είδος εξαγωγής κρίσιμων χαρακτηριστικών. Σε πολλές εφαρμογές αυτά τα στοιχεία παρέχουν μία χρήσιμη και συνεκτική περιγραφή των σχημάτων. Πολλές άλλες αρχιτεκτονικές γίνονται αντικείμενο εξερεύνησης. Ο χώρος για ενδιαφέρουσες και χρήσιμες αρχιτεκτονικές είναι μεγάλος και η αναζήτηση θα συνεχιστεί για πολλά χρόνια. Το Πρόβλημα της Κλιμάκωσης Το πρόβλημα της κλιμάκωσης έχει συγκεντρώσει λιγότερη προσοχή παρ’ όλο που έχει αναδυθεί καθαρά σαν ένα κεντρικό πρόβλημα των διαδικασιών μάθησης τύπου οπισθοδρομικής διάδοσης σφάλματος. Το βασικό εύρημα έγκειται στο ότι τα δύσκολα προβλήματα απαιτούν πολλές δοκιμές μάθησης. Για παράδειγμα, δεν είναι σπάνιο να απαιτούνται δεκάδες ή και εκατοντάδες χιλιάδες παρουσιάσεις προτύπων για να μάθουν προβλήματα μέτριας δυσκολίας - δηλαδή αυτά των οποίων η λύση απαιτεί δεκάδες χιλιάδες ως και κάποιες εκατοντάδες χιλιάδες συνδέσεις. Για τέτοια προβλήματα χρειάζονται μεγάλοι και γρήγοροι υπολογιστές. Κάτι τέτοιο δεν είναι πρακτικό για προβλήματα που απαιτούν περισσότερες από μερικές εκατοντάδες χιλιάδες συνδέσεις. Γι’ αυτό είναι σκόπιμο να επιταχύνουμε τη μάθηση ώστε το δίκτυο να μπορεί να μάθει δυσκολότερα προβλήματα με μικρότερο αριθμό εκθέσεων. Οι προτεινόμενες λύσεις εμπίπτουν σε δύο βασικές κατηγορίες. Ένας τρόπος αντιμετώπισης είναι να βελτιώσουμε τη

340

διαδικασία μάθησης είτε βελτιώνοντας δυναμικά τις παραμέτρους (δηλαδή αλλάζοντας το ρυθμό μάθησης συστηματικά κατά τη διαδικασία μάθησης) είτε χρησιμοποιώντας περισσότερη πληροφορία κατά τη διαδικασία αλλαγής των βαρών (δηλαδή τη λεγόμενη οπισθοδρομική διάδοση σφάλματος δεύτερης τάξης, στην οποία υπολογίζονται εξίσου και οι δεύτερες παράγωγες). Αν και με τη χρήση αυτών των μεθόδων μπορούν να επιτευχθούν κάποιες βελτιώσεις, σε ορισμένους τομείς προβλημάτων το βασικό πρόβλημα κλιμάκωσης παραμένει. Φαίνεται πως το κεντρικό πρόβλημα είναι ότι τα δύσκολα προβλήματα απαιτούν έναν μεγάλο αριθμό παραδειγμάτων ανεξάρτητα από την επαρκή χρήση καθενός απ’ αυτά. Η άλλη άποψη βασίζεται στη θεώρηση της μάθησης και της εξέλιξης ως αλληλένδετων εννοιών. Σύμφωνα με αυτήν την άποψη το ότι τα δίκτυα χρειάζονται πολύ χρόνο για να μάθουν είναι αναμενόμενο, επειδή κανονικά συγκρίνουμε τη συμπεριφορά τους με οργανισμούς που έχουν μακρά εξελικτική ιστορία. Έτσι, η λύση συνίσταται στην εκκίνηση του συστήματος από θέσεις που είναι όσο το δυνατόν καταλληλότερες για το είδος του προβλήματος προς μάθηση. Ο Shepherd (1989) έχει υποστηρίξει ότι μια τέτοια προσέγγιση είναι σημαντική για τη σωστή κατανόηση των φαινομένων που σχεδιάζουμε. Μια τελική προσέγγιση του προβλήματος της κλιμάκωσης είναι αυτή που βασίζεται στη τμηματοποίηση (modularity). Είναι δυνατόν να σπάσουμε το πρόβλημα σε μικρότερα υποπροβλήματα και να εκπαιδεύσουμε υποδίκτυα σ’ αυτά τα υποπροβλήματα. Τέλος, τα δίκτυα μπορούν να συναθροιστούν έπειτα από την εκπαίδευση όλων των αυτόνομων υπομηχανισμών (modules) για να λύσουν ολόκληρο το πρόβλημα. Ένα πλεονέκτημα της συνδετιστικής προσέγγισης είναι ότι η αρχική εκπαίδευση δεν χρειάζεται να είναι απόλυτα σωστή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια τελευταία επανάληψη της εκπαίδευσης για να μάθει το δίκτυο τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των αυτόνομων υπομηχανισμών Το Πρόβλημα της Γενίκευσης Μια τελική πλευρά της μάθησης που έχει ερευνηθεί είναι η φύση της γενίκευσης. Είναι σαφές ότι η πιο σημαντική πλευρά των δικτύων δεν είναι να μαθαίνουν ένα σύνολο από απεικονίσεις, αλλά το να μαθαίνουν την συνάρτηση έμμεσα μέσα από τη μελέτη παραδειγμάτων με τέτοιο τρόπο που να ανταποκρίνονται κατάλληλα στις περιπτώσεις εκείνες τις οποίες δεν έχουν ακόμα αντιμετωπίσει. Παρ’ όλο που έχουν σημειωθεί πολλές περιπτώσεις επιτυχούς γενίκευσης (συγκρίνετε τη μάθηση της απεικόνισης μεταξύ ορθογραφίας και φωνηματικής έκφρασης από το Nettalk των Sejnowski και Rosenberg (1987), υπάρχουν μερικές περιπτώσεις για τις οποίες τα δίκτυα δεν γενικεύουν σωστά (συγκρίνετε Denker, 1987). Ένας απλός τρόπος για να το καταλάβουμε αυτό είναι να λάβουμε υπόψη ότι για τα περισσότερα προβλήματα υπάρχουν στο δίκτυο αρκετοί βαθμοί ελευθερίας που συνεπάγονται έναν μεγάλο αριθμό ουσιαστικά διαφορετικών λύσεων των προβλημάτων, όπου κάθε λύση συνιστά έναν διαφορετικό τρόπο γενίκευσης των άγνωστων

341

σχημάτων. Βέβαια δεν είναι όλες οι λύσεις σωστές. Έχω προτείνει μια υπόθεση που μπορεί να συμβάλλει σε καλύτερη γενίκευση (Rumelhart, 1988). Η βασική ιδέα είναι η εξής: το πρόβλημα της γενίκευσης είναι στην ουσία ένα πρόβλημα επαγωγής. Δεδομένου ενός συνόλου παρατηρήσεων, ποια είναι η κατάλληλη αρχή που εφαρμόζεται σε όλες τις περιπτώσεις; Προσέξτε ότι το δίκτυο κάθε στιγμή μπορεί να θεωρηθεί ως μια εξειδικευμένη επαγωγική υπόθεση. Ακολουθούμε την εκδοχή της λεπίδας του Occam και επιλέγουμε το απλούστερο και σθεναρότερο δίκτυο που είναι συνεπές προς τις παρατηρήσεις. Η προϋπόθεση για τη σθεναρότητα έγκειται απλώς στην ενσωμάτωση ενός είδους σταθερής προϋπόθεσης ότι μικρές μεταβολές στα σχήματα εισόδου θα επηρεάσουν ελάχιστα την έξοδο και την απόδοση του συστήματος. Η προϋπόθεση για απλότητα - σε όλα τα δίκτυα που ερμηνεύουν σωστά τα δεδομένα εισόδου - εξασφαλίζει την επιλογή εκείνου του δικτύου με τις λιγότερες κρυφές μονάδες, τις λιγότερες συνδέσεις, τις περισσότερες συμμετρίες μεταξύ των βαρών και ούτω καθεξής. Έχω σχηματοποιήσει και τροποποιήσει τη διαδικασία μάθησης με οπισθοδρομική διάδοση σφάλματος έτσι ώστε να τείνει σε απλά, σθεναρά δίκτυα και ίσοις όροις να τα επιλέγει. Έχει αποδειχτεί ότι αυτά τα δίκτυα επιτυγχάνουν την καλύτερη γενίκευση.

342

Βιβλιογραφικές Αναφορές Cottrell, G.W., Munro, P.W. & Zisper, D. (1987). Learning internal representations from grey-scale images: An example of extensional programming. Στο Proceedings of the Ninth Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Hillsdale, NJ: Erlbaum. Denker, J., Schwartz, D., Wittner, B., Sola, S., Hopfield, J., Howard, R. & Jackel, L. (1987). Automatic learning, rule extraction and generalization. Complex Systems 1: 877-922. Elman, J. (1988). Finding structure in time. CRL Tech. Rep. 88-01, Center for Research in Language, University of California, San Diego. Elman, J. & Zipser, D. (1987). Learning the hidden structure of speech. Rep. No 8701. Institute for Cognitive Science, University of California, San Diego. Feldman, J.A. (1985). Connectionist models and their applications: Introduction. Cognitive Science 9:1-2. Grossberg, S. (1976). Adaptive pattern classification and universal recording: Part I. Parallel development and coding of neural feature detectors. Biological Cybernetics 23:121-134. Hebb, D.O. (1949). The organization of behavior. New York: Wiley Hinton, G.E. & Sejnowski, T. (1986). Learning and relearning in Boltzmann machines. Στο D.E. Rumelhart, J.L. McClelland and the PDP Research Parallel Distributed Processing: Explorations in the Group. Microstructure of Cognition, Volume, 1: Foundations. Cambridge, MA: MIT Press, A Bradford Book. Hopfield, J.J. (1982). Neural networks and physical systems with emergent collective computational abilities. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 79:2554-2558. Jordan, M.I. (1986). Attractor dynamics and parallelism in a connectionist sequential machine. Στο Proceedings of the Eighth Annual Meeting of the Cognitive Science Society. Hillsdale, NJ: Erlbaum. Jordan, M.I. (1989). Supervised learning and systems with excess degrees of freedom. Στο D. Touretzky, G. Hinton and T. Sejnowski, eds. Connectionist Models. San Mateo, CA: Morgan Kaufmann. Minsky, M. & Papert, S. (1969). Perceptrons. Cambridge, MA: MIT Press. Miyata, Y. (1987). The learning and planning of actions. Ph.D. thesis, University of California, San Diego. McClelland, J.L., Rumelhart, D.E. & the PDP Research Group (1986). Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition, Volume, 1: Foundations. Cambridge, MA: MIT Press, A Bradford Book. Mozer, M.C. (1988). A focused book-propagation algorithm for temporal pattern recognition. Rep. No. 88-3, Departments of Psychology and Computer Science, University of Toronto, Toronto, Ontario. Reddy, D.R., Erman, L.D., Fennell, R.D. & Neely, R.B. (1973). The Hearsay speech understanding system: An example of the recognition process. Στο Proceedings of the International Conference on Artificial Intelligence. σσ. 185-194.

343

Rosenblatt, F. (1962). Principles of Neurodynamics. New York: Spartan. Rumelhart, D.E. (1988). Generalization and the learning of minimal networks by backpropagation. In preparation. Rumelhart, D.E., Hinton, G.E. & Williams, R.J. (1986). Learning internal representations by error propagation. Στο D.E. Rumelhart, J.L. McClelland and the PDP Research Group. Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition, Volume, 1: Foundations. Cambridge, MA: MIT Press, A Bradford Book. Rumelhart, D.E., McClelland J.L. and the PDP Research Group (1986). Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition, Volume, 1: Foundations. Cambridge, MA: MIT Press, A Bradford Book. Sejnowski, T. & Rosenberg, C. (1987). Parallel networks that learn to pronounce English text. Complex Systems 1: 145-168. Shepherd, R.N. (1989). Internal representation of universal regularities: A challenge for connectionism. Στο L. Nadel, L.A. Cooper, Calicover, P. & Harnish, R.M., eds. Neural Connections, Mental Computation, MA: MIT Press, A Bradford Book. Smolensky, P. (1986). Information processing in dynamical systems: Foundations of harmony theory. Στο D.E. Rumelhart, J.L. McClelland and the PDP Research Group. Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition, Volume, 1: Foundations. Cambridge, MA: MIT Press, A Bradford Book. Todd, P. (1989). A sequential network design for musical applications. Στο D. Touretzky, G. Hinton and T. Sejnowski, eds. Connectionist Models. San Mateo, CA: Morgan Kaufmann. Widrow, G., & Hoff, M.E. (1960). Adaptive switching circuits. Στο Institute of Radio Engineers, Western Electronic Show Convention, Convention Record, Part 4. σσ. 96-104.

344

Κεφάλαιο 8 Εγκέφαλος και Γνωσιακή Λειτουργία Terrence J. Sejnowski and Patricia Smith Churchland

345

Μετάφραση του 8ου Κεφαλαίου του Βιβλίου Foundations of Cognitive Science, Επιμ., M. Posner, MIT Press (1989). Η μετάφραση έγινε από την Μαρία Δεληγιάννη. Η ελπίδα ότι το βιολογικό και το γνωσιακό επίπεδο της έρευνας θα μπορούσαν να συγχωνευθούν έχει μια μακρά ιστορία. Από τότε που έγινε εμφανές ότι οι εγκεφαλικές λειτουργίες είναι αναγκαίες για την παραγωγή σκέψεων και πράξεων, η ανακάλυψη της βιολογικής βάσης των νοητικών λειτουργιών κατέστη μόνιμος στόχος (βλ. π.χ. Ιπποκράτης (αγγλ. μετ. 1948), Gall και Spurzheim 1968, von Helmholz 1948, Cajal 1937, και Jackson 1958). Η πραγματοποίηση αυτού του στόχου όμως ήταν κάθε άλλο παρά απλή, γιατί είναι γνωστό πόσο δύσκολο είναι να μελετηθούν τα νευρικά συστήματα. Ως πολύ πρόσφατα η ελπίδα συχνά έμοιαζε απογοητευτικά μακρινή και απλησίαστη. Μια σειρά εξελίξεων έχουν αυξήσει τις πιθανότητες να ανακαλυφθούν μέσα σ' αυτόν τον αιώνα ορισμένοι από τους βιολογικούς μηχανισμούς στους οποίους βασίζεται η νόηση. Συγκεκριμένα, τις τελευταίες δεκαετίες έχουν εφευρεθεί σημαντικές νέες τεχνικές διερεύνησης των εγκεφαλικών λειτουργιών, οι οποίες μας επιτρέπουν να περιγράψουμε δομικά και λειτουργικά τον εγκέφαλο με τρόπους πολύ λεπτομερέστερους από ό,τι παλαιότερα. Επιπλέον, σήμερα κατανοούμε πολύ καλύτερα τα συστατικά και τις διαστάσεις των γνωσιακών ικανοτήτων (βλ. κεφάλαιο 1), και έχουν αναπτυχθεί πιο συστηματικές και εκλεπτυσμένες μέθοδοι καθορισμού των συμπεριφορικών (behavioral) παραμέτρων της νόησης. Τέλος, η τεράστια αύξηση της ταχύτητας και της προσιτότητας των υπολογιστών, σε συνδυασμό με τις νέες υπολογιστικές προσεγγίσεις του σχεδιασμού μοντέλων στις νευροεπιστήμες (Sejnowski, Koch, and Churchland 1988), μας έχουν επιτρέψει να προσεγγίσουμε αποτελεσματικά ορισμένα προβλήματα επεξεργασίας πληροφοριών στο νευρικό σύστημα και έχουν υποδείξει νέους τρόπους προβληματισμού σχετικά με τις γνωσιακές λειτουργίες (βλ. κεφάλαιο 4). Οι εξελίξεις αυτές δείχνουν ότι είναι πια δυνατό να αρχίσουμε να ενοποιούμε τα επίπεδα και να κατασκευάζουμε θεωρίες που να ερμηνεύουν τις λειτουργικές ιδιότητες του νευρωνικού ιστού (Curchland and Sejnowski 1988b). Η συνολική οργάνωση αυτού του βιβλίου αντανακλά την πεποίθηση ότι γνωσιακές ικανότητες όπως η αντίληψη, η γλώσσα, η μνήμη και η προσοχή συνδέονται κατά κάποιο τρόπο με τα συστήματα του εγκεφάλου. Δεν είναι ωστόσο καθόλου σαφές σε ποιά δομικά επίπεδα θα γίνουν αυτές οι αντιστοιχίσεις, και επομένως το γενικότερο ζήτημα των επιπέδων οργάνωσης είναι κρίσιμο από το ξεκίνημα αυτού του εγχειρήματος. Μπορεί, παραδείγματος χάριν, να προκύψει ότι ένα συγκεκριμένο ζήτημα σχετικό με την αντίληψη εξαρτάται από ποικίλους μηχανισμούς, από τους οποίους άλλοι μπορεί να βρεθούν στο επίπεδο των τοπικών νευρωνικών δικτύων και άλλοι στο επίπεδο των μεγαλύτερων νευρωνικών συστημάτων που εντοπίζονται σε πολλές διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου. Άλλες γνωσιακές ικανότητες, 346

όπως ο σχεδιασμός και η επίλυση προβλημάτων, μπορεί να προϋποθέτουν μια πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ πολλών νευρωνικών συστημάτων. Η συνεργασία μεταξύ ερευνητών που εργάζονται σε διαφορετικά επίπεδα έρευνας πάνω σε κοινά προβλήματα είναι συχνά δύσκολη. Τα αποτελέσματα που προέρχονται από ένα επίπεδο δεν είναι πάντα κατανοητά ούτε μπορούν πάντα να χρησιμοποιηθούν από ερευνητές που ερευνούν άλλα επίπεδα. Συνήθως τα πειράματα σχεδιάζονται για να απαντήσουν σε ερωτήματα σε ένα και μόνο επίπεδο οργάνωσης, και η σημασία των αποτελεσμάτων για τα άλλα επίπεδα δεν είναι πάντα εμφανής. Μια λύση είναι να σχεδιαστούν πειράματα ειδικά για να συνδέσουν διαφορετικά επίπεδα της έρευνας. Αυτό όμως απαιτεί κατανόηση των διαθέσιμων μεθοδολογιών και γνώση των σχετικών στοιχείων και στα δυο επίπεδα. Ο βασικός στόχος αυτού του κεφαλαίου είναι να κάνει τις τεχνικές και τις κεντρικές αρχές των νευροεπιστημών προσιτές σε όσους δεν έχουν ήδη εντρυφήσει στις νευροεπιστήμες. Δεν σκοπεύουμε να διεξέλθουμε όλη τη βιβλιογραφία των νευροεπιστημών που αφορά το βιολογικό υπόστρωμα της νόησης. Και ιδίως δεν έχουμε αναφερθεί στη μεγάλη βιβλιογραφία που αφορά τη συμπεριφορά των ζώων, η οποία σχετίζεται άμεσα με το θέμα μας. Ο σκοπός μας σ' αυτό το κεφάλαιο είναι μάλλον να δώσουμε στον αναγνώστη που ενδιαφέρεται για τη γνωσιακή επιστήμη έναν οδηγό για τις μεθόδους και τις τεχνικές που διαθέτουν οι νευροεπιστήμες για να αντιμετωπίζουν τα γνωσιακά ζητήματα, καθώς και ορισμένα αντιπροσωπευτικά παραδείγματα. 1. Επίπεδα διερεύνησης Στην ενότητα αυτή θα διακρίνουμε δυο είδη επιπέδων - τα επίπεδα ανάλυσης και τα επίπεδα οργάνωσης. Γενικά μπορούμε να αναλύσουμε ένα φαινόμενο που εξετάζουμε ανάλογα με τη φυσιολογική (physical) του κλίμακα - αν παραδείγματος χάριν παρατηρείται στο επίπεδο ενός ολόκληρου αντιληπτικού συστήματος ή σε επίπεδο μεμονωμένων νευρώνων. Μπορούμε όμως να το χαρακτηρίσουμε και ανάλογα με το επίπεδο ανάλυσης. Μπορούμε δηλαδή είτε να μελετήσουμε ένα συγκεκριμένο έργο (task) που εκτελείται από μια συγκεκριμένη νευρωνική δομή είτε να αναλύσουμε ένα πρόβλημα με ένα γενικό τρόπο που ισχύει για όλα τα συστήματα. Σε αυτήν την ενότητα θα διερευνήσουμε τη σχέση ανάμεσα σε αυτά τα δυο διαφορετικά είδη επιπέδων. Επίπεδα ανάλυσης To πλαίσιο για μια θεωρία των επιπέδων που είχε διατυπώσει ο Marr (1982) παρέχει μια σημαντική και ευρέως αποδεκτή βάση για τον προβληματισμό σχετικά με τα επίπεδα όσον αφορά τις υπολογιστικές διαδικασίες που πραγματοποιούνται από τις νευρικές δομές1. Το πλαίσιο

347

αυτό βασιζόταν στην έννοια των επιπέδων στην επιστήμη των υπολογιστών, και, κατ’ αναλογίαν, ο Marr διέκρινε τρία επίπεδα: (1) το υπολογιστικό επίπεδο της αφηρημένης ανάλυσης προβλημάτων, όπου το έργο αναλύεται (π.χ. διακρίνεται η δομή από την κίνηση) στα βασικά συστατικά του. (2) το επίπεδο του αλγόριθμου, όπου καθορίζεται μια τυπική διαδικασία (formal procedure) εκτέλεσης του έργου, που παρέχει το ορθό αποτέλεσμα (output) για συγκεκριμένα δεδομένα (input). και (3) το επίπεδο της φυσικής υλοποίησης (physical implementation), όπου χρησιμοποιείται μια συγκεκριμένη τεχνολογία για να κατασκευαστεί μια συσκευή που να λειτουργεί. Ένα σημαντικό στοιχείο της άποψης του Marr ήταν ότι ένα ανώτερο επίπεδο είναι σε μεγάλο βαθμό ανεξάρτητο από τα επίπεδα που βρίσκονται κάτω από αυτό, και επομένως τα υπολογιστικά προβλήματα του ανώτατου επιπέδου μπορούν να αναλυθούν ανεξάρτητα από την κατανόηση του αλγόριθμου που εκτελεί τον υπολογισμό. Με τον ίδιο τρόπο, ο Marr θεωρούσε ότι το αλγοριθμικό πρόβλημα του δεύτερου επιπέδου μπορεί να επιλυθεί ανεξάρτητα από την κατανήση της φυσικής του υλοποίησης. Δυστυχώς, στο δόγμα της ανεξαρτησίας συγχέονταν δυο πολύ διαφορετικά ζητήματα. Το πρώτο αφορά το αν, όσον αφορά την ανακάλυψη, μπορεί κανείς να σκεφτεί το σωστό αλγόριθμο και την ανάλυση του προβλήματος, ανεξάρτητα από οτιδήποτε αφορά την υλοποίηση. Το δεύτερο αφορά το αν, όσον αφορά την τυπική θεωρία, ένας δεδομένος αλγόριθμος, που γνωρίζουμε ήδη ότι εκτελεί μια λειτουργία σε μια δεδομένη μηχανή (π.χ. τον εγκέφαλο) μπορεί να υλοποιηθεί σε μια άλλη μηχανή που έχει διαφορετική αρχιτεκτονική. Όσον αφορά το δεύτερο, η υπολογιστική θεωρία μας λέει ότι οι αλγόριθμοι μπορούν να εφαρμοστούν σε διαφορετικές μηχανές, και με αυτήν την έννοια και μόνο μπορούμε να πούμε ότι ο αλγόριθμος είναι ανεξάρτητος από την υλοποίηση. Το επιχείρημα της τυπικότητας είναι σαφές: επειδή ο αλγόριθμος είναι κάτι τυπικό, καμμία συγκεκριμένη υλική παράμετρος (π.χ. "σωλήνες κενού", "Ca++") δεν αποτελεί μέρος του αλγόριθμου. Δεδομένου αυτού, είναι σημαντικό να καταλάβουμε ότι το καθαρά τυπικό επιχείρημα δεν μπορεί να απαντήσει στο ερώτημα ποιος είναι ο καλύτερος τρόπος να ανακαλύψουμε τον αλγόριθμο που πραγματικά χρησιμοποιεί μια συγκεκριμένη μηχανή, ούτε ποιος είναι ο καλύτερος τρόπος να αναλύσουμε μια δραστηριότητα με νευροβιολογικά επαρκή τρόπο. Ασφαλώς δεν μπορεί να μας πει ότι η ανακάλυψη των αλγόριθμων που αφορούν τις γνωσιακές λειτουργίες θα είναι ανεξάρτητη από τη λεπτομερή κατανόηση του νευρικού συστήματος. Επιπλέον, δεν μας λέει ότι όλες οι υλοποιήσεις είναι ισότιμες - και ούτε θα μπορούσε να το λέει, γιατί διαφορετικές υλοποιήσεις παρουσιάζουν τεράστιες διαφορές όσον αφορά την ταχύτητα, το μέγεθος, την αποτελεσματικότητα, την κομψότητα κ.ο.κ. Η τυπική ανεξαρτησία του αλγόριθμου από την αρχιτεκτονική είναι κάτι που θα μπορέσουμε να αξιοποιήσουμε για να κατασκευάσουμε άλλες μηχανές όταν θα ξέρουμε

348

πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος, αλλά δεν μπορεί να καθοδηγήσει την έρευνά μας όσο δεν ξέρουμε πώς λειτουργεί. Το ζήτημα της ανεξαρτησίας των επιπέδων σηματοδοτεί μια μείζονα εννοιολογική διαφορά ανάμεσα στον Marr (1982) και τη νεότερη γενεά ερευνητών που μελετούν νευρωνικά και συνδετιστικά (connectionist) μοντέλα. Σε αντίθεση με τη θεωρία της ανεξαρτησίας, η σημερινή έρευνα υποστηρίζει ότι ο προβληματισμός σχετικά με την υλοποίηση επηρεάζει καίρια τα είδη των αλγόριθμων που επινοούνται και το είδος των υπολογιστικών αντιλήψεων που έχει στη διάθεσή του ένας επιστήμονας. Η γνώση της αρχιτεκτονικής του εγκεφάλου όχι μόνο δεν είναι άσχετη με την έρευνα, αλλά μπορεί να αποτελεί την ουσιαστική βάση και τον ανεκτίμητο καταλύτη για να επινοηθούν κατάλληλοι και ισχυροί αλγόριθμοι που να έχουν αρκετές πιθανότητες να εξηγήσουν πώς λειτουργούν πραγματικά τα πράγματα. Επίπεδα οργάνωσης Η διαίρεση σε τρία επίπεδα που έκανε ο Marr εξετάζει τον υπολογισμό (computation) μονολιθικά, σαν να πρόκειται για ένα ενιαίο επίπεδο ανάλυσης. Με τον ίδιο τρόπο, η υλοποίηση και η περιγραφή/ανάλυση του έργου (task description/decomposition) θεωρούνται η κάθε μια ως ένα ενιαίο επίπεδο ανάλυσης. Όταν όμως παραβάλουμε τα τρία επίπεδα ανάλυσης του Marr με επίπεδα οργάνωσης του νευρικού συστήματος, είναι δύσκολο να βρεθούν αντιστοιχίες, και η προσπάθεια προκαλεί στην καλύτερη περίπτωση σύγχυση (Crick 1979, Churchland and Sejnowski 1998a, Shepherd 1989). Πρώτα πρώτα, οργανωμένη δομή υπάρχει σε διάφορες κλίμακες: μόρια, συνάψεις, νευρώνες, δίκτυα, στιβάδες, χάρτες και συστήματα. Σε κάθε δομικά προσδιορισμένο στρώμα μπορούμε να θέσουμε το υπολογιστικό ερώτημα: τι κάνει αυτή η οργάνωση στοιχείων; Ποια είναι η συμβολή της στην ευρύτερη, υπολογιστική οργάνωση του εγκεφάλου; Επιπλέον υπάρχουν επίπεδα φυσιολογίας: κίνηση ιόντων, σχηματισμοί διαύλων (channel configurations), EPSP (ερεθιστικά μετασυναπτικά δυναμικά - excitatory postsynaptic potentials) IPSP (ανασταλτικά μετασυναπτικά δυναμικά inhibitory postsynaptic potentials), ενεργειακά δυναμικά, δυναμικά προκλητής αντίδρασης (evoked-response potentials) και ίσως και άλλα ενδιάμεσα επίπεδα που ακόμη δεν τα γνωρίζουμε και που επηρεάζουν και ανώτερα ανατομικά επίπεδα όπως τα δίκτυα ή τα συστήματα. Το μεγάλο φάσμα της δομικής οργάνωσης υποδηλώνει, επομένως, ότι υπάρχουν πολλά επίπεδα υλοποίησης, και ότι το καθένα συνοδεύεται από τη δική του περιγραφή έργου (task description). Αν όμως υπάρχουν τόσοι τύποι περιγραφής ενός έργου όσα και τα επίπεδα δομικής οργάνωσης, η ποικιλία αυτή θα αντανακλάται κατά πάσα πιθανότητα σε μια ποικιλία αλγόριθμων που χαρακτηρίζουν τον τρόπο εκτέλεσης των λειτουργιών. Αυτό με τη σειρά του σημαίνει ότι η έννοια του ενός αλγόριθμικού επιπέδου είναι εξίσου υπεραπλουστευμένη με την έννοια του ενός επιπέδου υλοποίησης.

349

Ας επισημάνουμε επίσης ότι το ίδιο επίπεδο μπορούμε να το δούμε υπολογιστικά (όσον αφορά το λειτουργικό ρόλο) ή από τη σκοπιά της υλοποίησης (όσον αφορά το υπόστρωμα της λειτουργίας), ανάλογα με τα ερωτήματα που θέτουμε. Παραδείγματος χάριν, οι λεπτομέρειες του πώς μεταδίδεται ένα δυναμικό ενέργειας, από την άποψη της επικοινωνίας μεταξύ απομακρυσμένων περιοχών, μπορεί να θεωρηθεί ως υλοποίηση επειδή είναι ένα γεγονός "όλα ή κανένα" (all-or-none) και μόνο ο χρονισμός (timing) του μεταφέρει πληροφορία. Ωστόσο, σε ένα χαμηλότερο δομικό επίπεδο -από τη σκοπιά των ιοντικών κατανομών- το μεταδιδόμενο ενεργειακό δυναμικό είναι μια υπολογιστική κατασκευή επειδή ο αναγεννητικός και επαναληπτικός χαρακτήρας του είναι συνέπεια πολλών τύπων μη γραμμικών τασεοεξαρτώμενων (voltagedependent) ιοντικών διαύλων χωρικά κατανεμημένων κατά μήκος ενός άξονα. Δομικά επίπεδα Η δομή σε κάθε κλίμακα του νευρικού συστήματος -μόρια, συνάψεις, νευρώνες, δίκτυα, στιβάδες, χάρτες και συστήματα (εικόνα 1)- μπορεί να διακριθεί εννοιολογικά, αλλά όχι να αποχωρισθεί υλικά. Στην πραγματικότητα, αυτό που διακρίνεται ως επίπεδο είναι μια οριοθέτηση που επιβάλλεται στη δομή και που εξαρτάται από τις τεχνικές που έχουμε στη διάθεσή μας για να κατανοήσουμε ένα συγκεκριμένο φαινόμενο. Στον εγκέφαλο, όλα εντάσσονται σε μία, ολοκληρωμένη, ενιαία βιολογική μηχανή. Αυτό σημαίνει ότι η λειτουργία ενός νευρώνα εξαρτάται από τις συνάψεις που του φέρνουν πληροφορίες, και ο νευρώνας με τη σειρά του επεξεργάζεται τις πληροφορίες χάρις στη διάδρασή του με άλλους νευρώνες σε τοπικά δίκτυα, τα οποία επίσης παίζουν ένα συγκεκριμένο ρόλο ανάλογα με τη θέση τους στην όλη γεωμετρία του εγκεφάλου. Επομένως, το ποιες δομές συγκροτούν πραγματικά ένα επίπεδο οργάνωσης είναι ένα ζήτημα που καθορίζεται εμπειρικά, και όχι εκ των προτέρων. Πριν μελετήσουμε το νευρικό σύστημα δεν μπορούμε να πούμε πόσα επίπεδα υπάρχουν, ούτε ποια είναι η φύση των δομικών και λειτουργικών συστατικών οποιουδήποτε επιπέδου. Στην επόμενη ενότητα εξετάζουμε τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη των επιπέδων. Αναφερόμαστε σε επτά γενικές κατηγορίες δομικής οργάνωσης (εικόνα 1). Η αρίθμηση δεν είναι ακριβής για πολλούς λόγους. Η περαιτέρω έρευνα μπορεί να οδηγήσει στην υποδιαίρεση ορισμένων κατηγοριών, όπως τα "συστήματα", σε πιο λεπτές κατηγορίες, και άλλες κατηγορίες μπορεί να έχουν σχεδιαστεί εντελώς λανθασμένα και να πρέπει να διαμορφωθούν εξ αρχής. Όσο καταλαβαίνουμε περισσότερα για τον εγκέφαλο και τη λειτουργία του, μπορεί να επινοήσουμε και άλλα επίπεδα οργάνωσης. Αυτό είναι ιδιαίτερα πιθανό στα ανώτερα επίπεδα, για τα οποία γνωρίζουμε πολύ λιγότερα από ό,τι για τα κατώτερα επίπεδα.

350

Συστήματα Χρησιμοποιώντας τεχνικές ανίχνευσης δεματίων (tracttracing techniques) οι νευροανατόμοι έχουν εντοπίσει πολλά συστήματα στον εγκέφαλο. Ορισμένα συστήματα, όπως το οπτικό σύστημα, αντιστοιχούν σε αισθητηριακές ενότητες (modalities). άλλα, όπως το αυτόνομο σύστημα, υπόκεινται σε γενικά λειτουργικά χαρακτηριστικά (εικόνες 2α,β). Άλλα, όπως το μεταιχμιακό σύστημα, είναι δύσκολο να προσδιοριστούν και μπορεί τελικά να μην αποτελούν ένα σύστημα με ενιαία και συνεκτική λειτουργία. Τα συστατικά στοιχεία αυτών των συστημάτων δεν είναι χωροθετημένα σε ξεχωριστά διαμερίσματα, αλλά είναι κατανεμημένα σε όλο τον εγκέφαλο και συνδέονται με μακρείς ινώδεις συνδέσμους (fiber tracts). Παραδείγματος χάριν, σε ένα συγκεκριμένο εγκεφαλικό σύστημα για τη μακροπρόθεσμη μνήμη μπορεί να συμμετέχουν δομές τόσο διαφορετικές όσο ο ιππόκαμπος, ο θάλαμος, ο μετωπιαίος φλοιός και βασικοί πυρήνες του τελικού εγκεφάλου (basal forebrain nuclei) (Mishkin 1982). Από αυτήν την άποψη τα εγκεφαλικά συστήματα έρχονται σε έντονη, και ίσως αποθαρρυντική, αντίθεση με τα συστήματα που σχεδιάζουν οι μηχανικοί, των οποίων τα συστατικά μέρη είναι ευδιάκριτα και οι λειτουργίες σαφώς κατανεμημένες (εικόνα 3). Μια από τις παλαιότερες συλλήψεις συστημάτων ήταν η έννοια ενός αντανακλαστικού τόξου (reflex arc), σαν το μονοσυναπτικό αντανακλαστικό στη μυοτατική αντίδραση της επιγονατίδας (knee-jerk response) (Sherrington 1906) (εικόνα 4). Οι οδοί (pathways) ορισμένων αντανακλαστικών έχουν πια ανιχνευθεί λεπτομερέστατα, παραδείγματος χάριν, όπως στο αιθουσαιοφθαλμικό (vestibuloocular) αντανακλαστικό, που σταθεροποιεί τις εικόνες στον αμφιβληστροειδή όταν κινείται το κεφάλι (Robinson, 1981), και το αντανακλαστικό της απόσυρσης των βραγχίων (gill withdrawal) στην Απλυσία, στο οποίο έδωσε ιδιαίτερη σημασία η έρευνα πάνω στους μοριακούς μηχανισμούς της πλαστικότητας (Kandel et al. 1987). Το αντανακλαστικό τόξο δεν είναι χρήσιμο πρότυπο για τα εγκεφαλικά συστήματα γενικότερα - ούτε καν, από ό,τι φαίνεται, για τα περισσότερα αντανακλαστικά, όπως το αντανακλαστικό της βάδισης στη γάτα ή το αντανακλαστικό αλγοϋποδοχής (nociceptive reflex) (η απομάκρυνση ενός μέλους του σώματος από ένα οδυνηρό ερέθισμα). Ας δούμε, παραδείγματος χάριν, το σύστημα ομαλής παρακολούθησης (smooth pursuit system) για την ανίχνευση οπτικών στόχων, στο οποίο μια οδός (pathway) ξεκινά από τον αμφιβληστροειδή, οδηγεί στο έξω γονατώδες σώμα (LGN-lateral geniculate nucleus), στο φλοιό και, μέσω διαφορετικών οπτικών τοπογραφικών περιοχών, κάτω στη γέφυρα, και τέλος στους οφθαλμοκινητικούς πυρήνες (Lisberger et al. 1987). Παρόλο που η ομαλή παρακολούθηση μοιάζει με μηχανική διαδικασία, ελέγχεται ως ένα βαθμό από τη βούληση και εξαρτάται όχι μόνο από το οπτικό ερέθισμα αλλά και από την προσδοκία. Συμπεριφορές πιο πολύπλοκες από τα απλά αντανακλαστικά ενδέχεται να στηρίζονται σε πιο σύνθετες υπολογιστικές αρχές. Σ' αυτό το σημείο πρέπει να αναφέρουμε δυο σημαντικά χαρακτηριστικά των εγκεφαλικών συστημάτων. Πρώτον, υπάρχουν σχεδόν πάντα

351

ανατροφοδοτικές (feedback) διασυνδέσεις μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου, τουλάχιστον εξίσου πολυάριθμες με τις τροφοδοτικές (feedforward) συνδέσεις. Παραδείγματος χάριν, οι προβολές που επιστρέφουν από την οπτική περιοχή του φλοιού V1 στο έξω γονατώδες σώμα είναι περίπου δεκαπλάσιες σε αριθμό από αυτές που πηγαίνουν από το έξω γονατώδες σώμα στη V1. Δεύτερον, παρόλο που τα απλά μοντέλα των αντανακλαστικών τόξων υποδηλώνουν ότι ένας και μόνο νευρώνας μπορεί να αρκεί για να ενεργοποιήσει το νευρώνα με τον οποίο συνάπτεται, στην πραγματικότητα σχεδόν πάντα εμπλέκονται πολλοί νευρώνες, και η επίδραση οποιουδήποτε μεμονωμένου νευρώνα στον επόμενο είναι κατά κανόνα πολύ μικρή. Παραδείγματος χάριν, ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του οπτικού συστήματος είναι ότι το ερέθισμα από ένα συγκεκριμένο νευρώνα στο έξω γονατώδες σώμα κατά κανόνα κάνει μάλλον αδύναμες συναπτικές επαφές με ένα μεγάλο πληθυσμό κυττάρων του φλοιού και όχι μια ισχυρή συναπτική επαφή με έναν μόνο ή με λίγους νευρώνες (Martin 1984). Αυτό υποδηλώνει ότι οι νευρώνες του φλοιού χρειάζονται τη σύγκλιση πολλών προσαγωγών, και ότι οι συσχετισμοί ανάμεσα σε ζεύγη νευρώνων είναι κατά κανόνα σχετικά αδύναμοι (Fetz and Cheney 1980, Ts'o et al.1986). Μπορεί να υπάρχουν ενδιαφέρουσες εξαιρέσεις σ' αυτόν τον κανόνα. παραδείγματος χάριν, τα chandelier cells στο φλοιό κάνουν ανασταλτικές συνδέσεις στα axon hillocks των στόχων τους και μπορούν, ως μεμονωμένα κύτταρα, να ασκήσουν ισχυρή, αποφασιστική επίδραση στα κύτταρα-στόχους τους. Μια άλλη εξαίρεση είναι η ισχυρή επίδραση που ασκούν μεμονωμένες αναρριχώμενες ίνες (climbing fibers) σε μεμονωμένα κύτταρα του Purkinje στην παρεγκεφαλίδα. Τοπογραφικοί χάρτες Μια σημαντική οργανωτική αρχή στο εσωτερικό πολλών αισθητικών και κινητικών συστημάτων είναι ο τοπογραφικός χάρτης. Παραδείγματος χάριν, οι νευρώνες στις οπτικές περιοχές του εγκεφάλου, όπως η V1, είναι τοποθετημένοι τοπογραφικά, με την έννοια ότι παρακείμενοι νευρώνες έχουν παρακείμενα οπτικά δεκτικά πεδία, και όλοι μαζί συνθέτουν ένα χάρτη του αμφιβληστροειδούς. Στα οπτικά συστήματα των πιθήκων οι φυσιολόγοι έχουν βρει πάνω από είκοσι ξεχωριστές περιοχές, οι περισσότερες από τις οποίες είναι τοπογραφικά χαρτογραφημένες, αν και ορισμένοι χάρτες είναι παραμορφωμένοι και οι ιδιότητες είναι άνισα κατανεμημένες στην επιφάνεια του χάρτη (Allman 1982, De Yoe and Van Essen 1988, Hubel and Livingstone 1987, Livingstone and Hubel 1987a,b). Μια παρόμοια ιεραρχία πολλαπλών τοπογραφικών χαρτών χρησιμεύει για τον εντοπισμό του σώματος στο σωματοαισθητικό σύστημα (Kaas et al. 1979. βλ. εικόνα 5), για τη συχνότητα στο ακουστικό σύστημα (Merzenich and Brugge 1973), και για ομάδες μυών στο κινητικό σύστημα (Ferrier 1876, Asanuma 1975). Μια πιθανή εξαίρεση είναι το οσφρητικό σύστημα, αλλά ακόμη και οι οσμές μπορούν να οργανωθούν χωρικά στο επίπεδο του οσφρητικού βολβού (Adrian 1953, Stewart et al. 1979). Ως ένα βαθμό οι διαφορετικοί αισθητικοί χάρτες μπορούν να διακριθούν από διαφορές

352

στις μικρολεπτομέρειες της διάταξης σε στιβάδες (lamination) των νευρώνων (βλ. την επόμενη υποενότητα) και τις κυτταρικές τους ιδιότητες, αν και συχνά αυτές είναι τόσο λεπτές που μόνο οι τεχνικές της φυσιολογίας μπορούν να διακρίνουν τα όρια ανάμεσα σε διαφορετικές περιοχές του φλοιού. Ορισμένες δομές του εγκεφαλικού στελέχους, όπως τα πρόσθια διδύμια, παρουσιάζουν επίσης αυτήν την οργάνωση. Κηλίδες ατελών χαρτών φαίνεται ότι υπάρχουν στην παρεγκεφαλίδα, αν και οι αρχές τους δεν είναι ξεκάθαρες, και αυτές οι περιοχές μπορεί τελικά να μην είναι πραγματικοί χάρτες κατά καμμία έννοια. Ορισμένες περιοχές φαίνεται να μην έχουν ισχυρή τοπογραφική οργάνωση, και η τοπογραφική οργάνωση άλλων περιοχών είναι πολύ πολύπλοκη, παραδείγματος χάριν των βασικών γαγγλίων (Goldman-Rakic and Selemon 1986). Περιοχές του φλοιού μπροστά από την κεντρική αύλακα φαίνονται πιο φτωχές σε τοπογραφικούς χάρτες, αλλά η έρευνα μπορεί να δείξει ότι αυτό που χαρτογραφούν είναι αφηρημένες, και όχι αισθητικές, αναπαραστάσεις, και επομένως δεν μπορούν να ανακαλυφθούν με τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για να εντοπίσουν μοντέλα αντίδρασης σε περιφερειακά ερθίσματα (P.M. Churchland 1985). Παραδείγματος χάριν, στον ακουστικό φλοιό των νυχτερίδων υπάρχουν τοπογραφικές χαρτογραφήσεις αφηρημένων ιδιοτήτων όπως οι διαφορές συχνότητας και οι χρονικές καθυστερήσεις μεταξύ των σημάτων που εκπέμπουν και εκείνων που δέχονται, ιδιοτήτων που μπορεί να βοηθήσουν τη νυχτερίδα να εντοπίσει το θήραμά της (Suga 1984), και στον νυκτοκόρακα (barn owl) οι εσωτερικοί χωρικοί χάρτες συντίθενται από δίωτα ακουστικά δεδομένα (Konishi 1986, Knudsen et al. 1987). Υπάρχουν ορισμένες περιοχές του φλοιού, όπως οι συνειρμικές περιοχές (association areas), ο βρεγματικός φλοιός, και ορισμένα τμήματα του μετωπιαίου φλοιού, για τα οποία δεν έχουμε ακόμη κατορθώσει να βρούμε ιδιότητες που να σχηματίζουν οργανωμένους χάρτες. Ωστόσο οι προβολές από αυτές τις περιοχές δεν παύουν να είναι τοπογραφικές. Παραδείγματος χάριν η Goldman-Rakic (1987) έχει δείξει ότι στον πίθηκο οι προβολές από τον βρεγματικό φλοιό σε περιοχές στόχους στον προμετωπιαίο φλοιό, όπως η κύρια (principal) αύλακα, διατηρούν την τοπογραφική διάταξη των νευρώνων-πηγή. Οι χάρτες της επιφάνειας του σώματος διαμορφώνονται στον εγκέφαλο κατά την ανάπτυξη μέσω προβολών που ταξινομούνται, εν μέρει, χάρις στην ανταγωνιστική διάδραση μεταξύ παρακείμενων ινών στους χάρτεςστόχους (Sejnowski 1987). Ορισμένοι νευρώνες υφίστανται κυτταρικό θάνατο κατά την περίοδο αυτή και, με ελάχιστες εξαιρέσεις, δεν σχηματίζονται νέοι νευρώνες στο ώριμο ζώο (Cowan et al. 1984). Ωστόσο, οι ανταγωνιστικές διαδράσεις μεταξύ νευρώνων συνεχίζονται ως ένα βαθμό ακόμη και μετά την ενηλικίωση, γιατί η περιοχή του φλοιού που είναι αφιερωμένη σ' ένα συγκεκριμένο τμήμα της επιφάνειας του σώματος μπορεί να μετακινηθεί ως δυο χιλιοστά, αλλά όχι πολύ περισσότερο, εβδομάδες μετά από τραυματισμό κάποιων αισθητικών νεύρων ή μετά από υπερβολικό αισθητηριακό ερεθισμό (Merzenich and

353

Caas 1982). Έτσι, περιοχές του σωματοαισθητικού φλοιού που έχουν σιγήσει μετά την απονεύρωση ενός αισθητικού νεύρου κάποια στιγμή θα αρχίσουν να ανταποκρίνονται σε κοντινές περιοχές του σώματος. Δεν είναι ακόμη γνωστό κατά πόσον αυτή η αναδιοργάνωση οφείλεται στην πλαστικότητα του εγκεφαλικού φλοιού ή, ενδεχομένως, σε υποφλοιώδεις δομές που προβάλλουν στους χάρτες του φλοιού. Πάντως αυτές οι πληροφορίες, καθώς και περαιτέρω ενδείξεις συναπτικής πλαστικότητας, που θα παρουσιάσουμε συνοπτικά πιο κάτω, μας κάνουν να μη μπορούμε εύκολα να θεωρήσουμε ότι ο μηχανισμός στον ώριμο εγκέφαλο είναι "πάγια καλωδιωμένος" ("hardwired") ή στατικός. Θα λέγαμε, μάλλον, ότι ο εγκέφαλος έχει μια αξιοσημείωτη ικανότητα να προσαρμόζεται σε μεταβολές του περιβάλλοντος σε πολλά διαφορετικά δομικά επίπεδα και σε ένα μεγάλο φάσμα χρονικών κλιμάκων. Στιβάδες και στήλες Πολλές περιοχές του εγκεφάλου δεν παρουσιάζουν μόνο τοπογραφική οργάνωση αλλά και μια οργάνωση κατά στιβάδες (εικόνα 6α). Οι στιβάδες είναι οριζόντιες διατάξεις νευρώνων συντονισμένες με άλλες στιβάδες, και μια συγκεκριμένη στιβάδα υπόκειται σε ένα εξαιρετικά κανονικό μοντέλο του προς τα πού προβάλλει και από πού δέχεται προβολές. Παραδείγματος χάριν, τα πρόσθια διδύμια δέχονται οπτικά ερεθίσματα σε επιφανειακές στιβάδες, και απτικά και ακουστικά ερεθίσματα σε βαθύτερες στιβάδες. Οι νευρώνες μιας ενδιάμεσης στιβάδας των πρόσθιων διδυμίων αντιπροσωπεύουν πληροφορίες για τις κινήσεις των ματιών. Στον εγκεφαλικό φλοιό συγκεκριμένα αισθητικά ερεθίσματα από το θάλαμο προβάλλονται κατά κανόνα στη στιβάδα 4, τη μεσαία στιβάδα, ενώ οι πληροφορίες που απευθύνονται σε υποφλοιώδεις κινητικές δομές εξέρχονται από τη στιβάδα 5, και οι ενδοφλοιώδεις προβολές προέρχονται κυρίως από τις στιβάδες 2 και 3 (επιφανειακές στιβάδες). Η στιβάδα 6 προβάλλει κυρίως πίσω στο θάλαμο. Τα βασικά γάγγλια δεν έχουν οργάνωση κατά στιβάδες, αλλά αντί γι' αυτό έχουν ένα ψηφιδωτό νησίδων που μπορούν να διακριθούν με αναπτυξιακά και χημικά σημάδια (Graybiel and Hickey 1982). Εκτός από την οριζόντια οργάνωση που παρατηρείται στις στιβάδες, οι δομές του φλοιού παρουσιάζουν και κάθετη οργάνωση. Η οργάνωση αυτή συνίσταται σε ένα μεγάλο βαθμό κοινότητας μεταξύ κυττάρων σε κάθετες στήλες, που διασταυρώνονται με τις στιβάδες, και αντανακλάται ανατομικά με τη μορφή τοπικών συνδέσεων μεταξύ νευρώνων (Martin 1984, Lund 1987) και φυσιολογικά με τη μορφή παρόμοιων ιδιοτήτων αντίδρασης (Hubel and Wiesel 1962). Αν, παραδείγματος χάριν βυθίσουμε ένα ηλεκτρόδιο κάθετα στον οπτικό φλοιό αποκαλύπτονται κύτταρα που τα χαρακτηρίζει μια προτίμηση για ερεθίσματα με τον ίδιο προσανατολισμό (π.χ. μια δέσμη φωτός με κλίση περίπου 20ο). Αν βυθίσουμε ένα άλλο ηλεκτρόδιο λίγο πιο εκεί θα βρούμε κύτταρα που προτιμούν έναν διαφορετικό προσανατολισμό. Τα εισερχόμενα και εξερχόμενα ερεθίσματα είναι και αυτά οργανωμένα κατά στήλες, όπως π.χ. οι στήλες οφθαλμικής κυριαρχίας (eye dominance) στο V1 και οι

354

εισροές στην κύρια αύλακα που εναλλάσσονται μεταξύ βρεγματικών προβολών από την ίδια πλευρά και προβολών από την κύρια αύλακα στο άλλο ημισφαίριο (Goldman-Rakic 1987). Κατά κανόνα οι συνδέσεις με κάθετη οργάνωση δεν δημιουργούν στήλες με σαφή όρια, και οι ιδιότητες αντίδρασης τείνουν να ποικίλλουν ανάλογα με την περιοχή του φλοιού. Επομένως η έκφραση "κάθετη στήλη" μπορεί να είναι λίγο παραπλανητική. Έτσι, στα κύτταρα της οπτικής περιοχής V1, ο προσανατολισμός εναλλάσσεται ομαλά στην επιφάνεια του φλοιού, με εξαίρεση ορισμένες τομές και ιδιαιτερότητες (Blasdel and Salama 1986), και μια παρόμοια οργάνωση βρίσκουμε και στην περιοχή V2 (Swindale et al. 1987), η οποία δέχεται μια τοπογραφικά χαρτογραφημένη προβολή από τη V1. Υπάρχουν, ωστόσο, σημεία όπου παρατηρούνται σαφώς οριοθετημένες κάθετες στήλες που διατρέχουν τις στιβάδες - π.χ. οι στήλες οφθαλμικής κυριαρχίας στη στιβάδα 4 της V1 και οι κύλινδροι ("barrels") στον σωματοαισθητικό φλοιό των τρωκτικών, ο καθένας από τους οποίους περιέχει κύτταρα επιλεκτικά ευαίσθητα στον ερεθισμό μιας συγκεκριμένης τρίχας από το μουστάκι (Woolsey and Van der Loos 1970). Η σαφής ανατομική οριοθέτηση, ωστόσο, είναι η εξαίρεση μάλλον παρά ο κανόνας. Ακόμη, το μέγεθος των διατάξεων κατά στήλες μπορεί να κυμαίνεται από περίπου 0,3 mm για τις στήλες οφθαλμικής κυριαρχίας ως 25 mm για στήλες προσανατολισμού στον οπτικό φλοιό των πιθήκων. Η τοπογραφική χαρτογράφηση, η οργάνωση σε στήλες και οι στιβάδες είναι ειδικές εκδηλώσεις μιας γενικότερης αρχής, και συγκεκριμένα της εκμετάλλευσης των γεωμετρικών ιδιοτήτων στο σχεδιασμό της επεξεργασίας πληροφοριών. Η γειτνίαση στο χώρο μπορεί να επιτρέπει στα βιολογικά συστήματα να συγκεντρώνουν σε μια περιοχή τις πληροφορίες που χρειάζονται για να λύσουν ένα πρόβλημα. Για να πάρουμε ένα απλό παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι πρέπει να συγκρίνουμε τις διαφορές ανάμεσα στα ερεθίσματα σε γειτονικές περιοχές, όπου η σύγκριση απαιτεί τα σήματα να βρεθούν το ένα κοντά στο άλλο. Αυτό μπορεί να το πετύχει αποτελεσματικά η τοπογραφική οργάνωση, ελαχιστοποιώντας παράλληλα το συνολικό μήκος των συνδέσεων. Αυτό είναι επιθυμητό επειδή το μεγαλύτερο μέρος του όγκου του εγκεφάλου είναι ήδη κατειλημμένο από αξονικές διαδικασίες, και υπάρχουν όρια στο πόσο μεγάλος μπορεί να είναι ο εγκέφαλος, καθώς και χρονικά όρια που πρέπει να τηρηθούν. Οι παράπλευρες ανασταλτικές διαδράσεις μέσα στους χωρικούς χάρτες χρησιμεύουν για να γίνονται συγκρίσεις, να τονίζονται οι αντιθέσεις των περιγραμμάτων, και να γίνεται αυτόματος έλεγχος απολαβής (automatic gain control). Η αμοιβαία αναστολή μέσα σε έναν πληθυσμό νευρώνων μπορεί να χρησιμεύσει για να εντοπιστεί ο νευρώνας με τη μεγαλύτερη δραστηριότητα, ένα είδος κυκλώματος όπου ισχύει το "όλα για τον νικητή" (Feldman and Ballard 1982). Τοπικά δίκτυα Ένα κυβικό εκατοστό φλοιώδους ιστού περιέχει περίπου 105 νευρώνες και περίπου 109 συνάψεις, που η μεγάλη πλειοψηφία τους

355

προκύπτει από κύτταρα που βρίσκονται στο φλοιό (βλ. εικόνα 6β). Αυτά τα τοπικά δίκτυα είναι πολύ δύσκολο να μελετηθούν λόγω της πολυπλοκότητας της περιπεπλεγμένης μάζας αξόνων, συνάψεων και δενδριτών που λέγεται νευροπίλημα. Παρόλα αυτά, έχουν αρχίσει να ξεχωρίζουν κάποια γενικά χαρακτηριστικά των τοπικών δικτύων. Παραδείγματος χάριν, ο συντονισμός του προσανατολισμού των κυττάρων στην περιοχή V1 πρέπει να προκύπτει από την είσοδο μη προσανατολισμένων δεδομένων και τη δραστηριότητα των τοπικών δικτύων, με τρόπους που μόλις αρχίζουμε να τους κατανοούμε (Ferster and Koch 1987). Οι περισσότερες από τις πληροφορίες που έχουμε για τα τοπικά δίκτυα βασίζονται σε καταγραφές μεμονωμένων μονάδων (single-unit recordings), και για να κατανοήσουμε καλύτερα τις αρχές που διέπουν τα δίκτυα θα είναι απαραίτητο να παρακολουθήσουμε ένα μεγάλο πληθυσμό νευρώνων (βλ. συζήτηση των τεχνικών απεικόνισης στην ενότητα 2). Ακόμη κι ένα τοπικό δίκτυο περιλαμβάνει πολλά κύτταρα, αλλά μόνο μικροί πληθυσμοί μπορούν να μελετηθούν με εξαντλητικές διαδοχικές καταγραφές της δραστηριότητας μεμονωμένων κυττάρων. Κινδυνεύουμε επομένως να κάνουμε γενικεύσεις που να βασίζονται σε ένα μη χαρακτηριστικό δείγμα και να μη βλέπουμε ιδιότητες των δικτύων που μπορούν να συναχθούν μόνο από ένα πλουσιότερο δείγμα. Για να κατανοήσουμε επομένως τις αρχές που διέπουν τα τποικά δίκτυα, πρέπει να εργαστούμε πολύ πάνω στον εντοπισμό των δυναμικών διεργασιών μέσα σε έναν μεγαλύτερο πληθυσμό κυττάρων κατά μια μεγάλη χρονική περίοδο. Οι προσομοιώσεις στον υπολογιστή μπορεί να μας βοηθήσουν να ερμηνεύσουμε τις πληροφορίες που έχουμε για μεμονωμένες μονάδες, δείχνοντάς μας πώς ένας πληθυσμός κυττάρων θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει απλές ιδιότητες των αντικειμένων και να εκτελεί μεταβολές συντεταγμένων. Έχουν, παραδείγματος χάριν, κατασκευαστεί μοντέλα δικτύων για τις χωρικές αναπαραστάσεις, που μας βοηθούν να εξηγήσουμε τις ιδιότητες αντίδρασης μεμονωμένων κυττάρων του βρεγματικού φλοιού (Andersen and Mountcastle 1983, Zipser and Andersen 1988. βλ. εικόνα 17). Ένα άλλο μοντέλο δικτύου έχει χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσουμε πώς οι αντιδράσεις μεμονωμένων νευρώνων στην περιοχή V4 του οπτικού φλοιού μπορούν να προκαλούν σταθερότητα χρωμάτων (Zeki 1983, Hurlbert and Poggio 1988). Οι προσομοιώσεις δικτύων μπορούν επίσης να μας υποδείξουν εναλλακτικές ερμηνείες γνωστών ιδιοτήτων αντίδρασης. Υπάρχουν, παραδείγματος χάριν, ορισμένα προσανατολισμένα κύτταρα στην περιοχή V1 που η αντίδρασή τους αυξάνεται σωρευτικά ανάλογα με το μήκος της σχισμής ή της αιχμής φωτός έως τα όρια του δεκτικού πεδίου, αλλά μετά η αντίδραση μειώνεται όσο το μήκος μεγαλώνει. Αυτή η ιδιότητα, που αποκαλείται "end-stopping", συσχετίστηκε πρόσφατα με την εξαγωγή της μονοδιάστατης καμπυλότητας των περιγραμμάτων (Dobbins et al., 1987) και της δισδιάστατης καμπυλότητας των σχημάτων στις σκιασμένες εικόνες (Lehky and Sejnowski 1988). Όσο

356

μαθαίνουμε περισσότερα για την κατανεμημένη αναπαράσταση των πληροφοριών στα τοπικά δίκτυα, μπορεί να κατανοήσουμε καλύτερα τη μορφή των υπολογιστικών διαδικασιών στον εγκέφαλο (Sejnowski 1986, 1988, Hinton 1986). Οι υπολογιστές μπορούν επίσης να συμβάλουν στην ανάλυση πειραμάτων που χρησιμοποιούν καταγραφές πολλαπλών ηλεκτροδίων (multielectrode recordings) και οπτικές τεχνικές καταγραφής. Ακόμη και αν η ανατομική ανασύνθεση τοπικών δικτύων είναι απαγορευτική, είναι ίσως δυνατό να ανασυνθέσουμε τις λειτουργικές ιδιότητες αυτών των δικτύων με προσομοιώσεις στον υπολογιστή (Gerstein and Aertsen 1985, Koch and Segev 1989). Νευρώνες Από την εποχή των ερευνών του Cajal στα τέλη του 19ου αιώνα, ο νευρώνας θεωρείται ως μια στοιχειώδης μονάδα επεξεργασίας στο νευρικό σύστημα (βλ. εικόνα 7). Αντίθετα από τον Golgi, που πίστευε ότι οι νευρώνες σχηματίζουν ένα συνεχές δίκτυο, ο Cajal υποστήριζε ότι οι νευρώνες είναι ξεχωριστά μεμονωμένα κύτταρα, που διαχωρίζονται μεταξύ τους από ένα κενό και ότι, εκτός από τους μηχανισμούς που δρουν ενδοκυτταρικά, θα έπρεπε να ανακαλύψουμε και άλλους μηχανισμούς που να εξηγούν πώς το σήμα περνά από τον ένα νευρώνα στον άλλο. Οι φυσιολογικές μελέτες έχουν επαληθεύσει την άποψή του, αν και σε ορισμένες περιοχές, όπως ο αμφιβληστροειδής, έχουν βρεθεί συγκύτια κυττάρων που συνδέονται ηλεκτρικά μεταξύ τους. Τελικά, αυτά μοιάζουν περισσότερο με τις δομές που είχε προβλέψει ο Golgi, γιατί τα κύτταρα συνδέονται με φυσικά μέσα, δημιουργώντας γεφυρώσεις ("gap junctions"). Αυτές οι ηλεκτρικές συνάψεις είναι ταχύτερες και πιο αξιόπιστες από τη χημική μεταβίβαση, αλλά έχουν μικρότερη ευελιξία. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι νευρώνων, και στα διάφορα μέρη του νευρικού συστήματος έχουν εξελικτικά προκύψει νευρώνες με εξειδικευμένες ιδιότητες. Στον αμφιβληστροειδή, παραδείγματος χάριν, υπάρχουν πέντε γενικοί τύποι κυττάρων, που ο καθένας τους έχει τη δική του χαρακτηριστική μορφολογία, μοντέλα σύνδεσης, φυσιολογικές ιδιότητες, και εμβρυολογική προέλευση. Τα τελευταία χρόνια, ωστόσο, έχουν βρεθεί φυσιολογικές και χημικές διαφορές και στο εσωτερικό αυτών των κατηγοριών. Παραδείγματος χάριν, έχουν εντοπιστεί 23 διαφορετικοί τύποι γαγγλιακών κυττάρων (που οι άξονές τους προβάλλουν στον εγκέφαλο μέσω του οπτικού νεύρου), καθώς και 22 διαφορετικοί τύποι βραχύινων κυττάρων (amacrine cells) (που δίνουν πλάγιες διαδράσεις και χρονική διαφοροποίηση) (Sterling 1983). Υπάρχουν 7 γενικοί τύποι νευρώνων στην παρεγκεφαλίδα και περίπου 12 γενικοί τύποι στο νεοφλοιό, με πολλούς υποτύπους, που διακρίνονται χάρις στις χημικές τους ιδιότητες, όπως οι νευροδιαβιβαστές που περιέχουν. Ο ορισμός ενός νευρωνικού τύπου είναι κάπως αυθαίρετος γιατί συχνά κρίνουμε βάσει λεπτών μορφολογικών διαφορών, που θα μπορούσαν να είναι διαβαθμίσεις μάλλον παρά κατηγοριοποιήσεις. Όσο όμως ανακαλύπτονται

357

περισσότεροι χημικοί δείκτες, γίνεται όλο και πιο φανερό ότι η ποικιλία των νευρώνων του εγκεφαλικού φλοιού έχει υποτιμηθεί αφάνταστα. Ο αριθμός των υποτύπων νευρώνων στο νεοφλοιό δεν είναι γνωστός, αλλά υπάρχουν τουλάχιστον 50 και ίσως λιγότεροι από 500 (Sereno 1988). Ανάλογα με την επίδρασή τους, οι νευρώνες διαιρούνται σε δυο γενικές τάξεις: τους ερεθιστικούς και τους ανασταλτικούς. Ορισμένοι νευρώνες ασκούν και τροποποιητική (modulatory) επίδραση σε άλλους νευρώνες, κυρίως απελευθερώνοντας πεπτίδια ή μονοαμίνες. Μια άλλη χρήσιμη κατάταξη βασίζεται στις προβολές: ορισμένα κύτταρα διακλαδίζονται μόνο μέσα σε μια περιοχή, όπως π.χ. τα αστεροειδή (stellate) κύτταρα στο φλοιό. και άλλοι νευρώνες, όπως τα πυραμιδικά κύτταρα, έχουν μεγάλης εμβέλειας προβολές έξω από μια περιοχή, που η διαδρομή τους γίνεται μάλλον μέσω της λευκής ουσίας παρά άμεσα μέσω του ίδιου του φλοιού. Η έρευνα πάνω στις ιδιότητες των νευρώνων δείχνει ότι οι νευρώνες είναι πολύ πιο πολύπλοκοι επεξεργαστές από ό,τι φανταζόμασταν παλαιότερα. Παραδείγματος χάριν οι δενδρίτες των νευρώνων είναι και αυτοί ιδιαίτερα εξειδικευμένοι, και ορισμένα μέρη τους μπορούν κατά πάσα πιθανότητα να λειτουργήσουν σαν αναξάρτητοι επεξεργαστές (Shepherd et al. 1985, Koch and Poggio 1987). Συνάψεις Οι χημικές συνάψεις απαντώνται στα νευρικά συστήματα σε όλα τα στάδια της φυλογένεσης, και είναι μια βασική δομική μονάδα που έχει διατηρηθεί σε πολύ μεγάλο βαθμό κατά την εξέλιξη. Ένα συναπτικό τελικό κομβίο έχει εμβαδόν λίγων τετραγωνικών μικρομέτρων και σχηματίζει μια εξαιρετικά στερεοτυπημένη πρόσφυση (συναρμογή) με τη μετασυναπτική μεμβράνη, που είναι κι αυτή εξαιρετικά εξειδικευμένη (εικόνα 8). Οι συνάψεις είναι οι κυρίως πύλες μέσω των οποίων οι νευρώνες επικοινωνούν μεταξύ τους και συνίστανται σε εξειδικευμένες προσυναπτικές δομές που απελευθερώνουν νευροχημικές ουσίες και σε μετασυναπτικές δομές που υποδέχονται αυτές τις ουσίες και αντιδρούν σε αυτές. Έχουμε όλο και περισσότερα στοιχεία που υποδεικνύουν ότι η επικοινωνία μεταξύ νευρώνων στις συνάψεις μεταβάλλεται επιλεκτικά από την εμπειρία (Alkon 1987). Υπάρχουν, όμως, και άλλα δομικά συστατικά των νευρώνων που μπορούν να μεταβληθούν μέσω της εμπειρίας, όπως το σχήμα και η τοπολογία των δενδριτών καθώς και η κατανομή των διαύλων των μεμβρανών (membrane channels) στο χώρο (Purves and Voivodic 1987). Η κατανόηση του νευρικού συστήματος στο υποκυτταρικό επίπεδο μεταβάλλεται πολύ γρήγορα, και γίνεται φανερό ότι οι νευρώνες είναι πολύ δυναμικές και πολύπλοκες οντότητες, που οι υπολογιστικές (computational) ιδιότητές τους δεν μπορούν να προσεγγιστούν από τις στατικές λειτουργίες αντίδρασης, που είναι μια συνήθης εξιδανίκευση. Παραμένει ανοικτό επιστημονικό ερώτημα το πώς μπορεί να διατηρείται άθικτη η ακεραιότητα αναμνήσεων που εκτείνονται σε δεκαετίες, αν το

358

νευρωνικό υπόστρωμα είναι τόσο ρευστό όσο υποδεικνύουν οι αρχικές αναφορές (preliminary reports) των ερευνητών, και ιδίως αν, όπως φαίνεται, τα δίκτυα των νευρώνων και επεξεργάζονται και αποθηκεύουν πληροφορίες. Μόρια Η ακεραιότητα των νευρώνων και των συνάψεων εξαρτάται από τις ιδιότητες των μεμβρανών και του εσωτερικού κυτοσκελετού του νευρώνα. Η μεμβράνη χρησιμεύει ως φράγμα, πάχους περίπου 10nm, που χωρίζει τον ενδοκυτταρικό από τον εξωκυτταρικό υδατώδη χώρο. Η ίδια η μεμβράνη είναι ένα δισδιάστατο ρευστό μέσον στο εσωτερικό του οποίου σχηματίζουν συνδέσμους (associations) ακέραιες μεμβρανικές πρωτεϊνες (membrane proteins) και άλλα μόρια. Ορισμένες ακέραιες μεμβρανικές πρωτεϊνες παίζουν σημαντικό ρόλο στη διατήρηση του ιοντικού περιβάλλοντος μέσα και έξω από το κύτταρο. Παραδείγματος χάριν, οι μεμβρανικές πρωτεϊνες που χρησιμεύουν ως δίαυλοι ιόντων μπορούν να είναι ευαίσθητες στο ηλεκτρικό ρεύμα, να ενεργοποιούνται χημικά, ή και τα δυο. Μπορούν έτσι να επιτρέπουν ή να αποτρέπουν τη διέλευση μέσα από τη μεμβράνη ιόντων, τα οποία με τη σειρά τους μπορούν να επηρεάσουν τη διάδοση ενός ερεθίσματος κατά μήκος του νευράξονα ή την απελευθέρωση ενός νευροδιαβιβαστή στο προσυναπτικό τέρμα (εικόνα 9). Κατά μια έννοια, η μεμβράνη επιτρέπει στον ενδοκυτταρικό χώρο ενός νευρώνα να αντιδρά επιλεκτικά σε εξωκυτταρικά ερεθίσματα, και αυτή η επιλεκτικότητα είναι που προσδίδει στους διάφορους νευρώνες εξειδικευμένες ικανότητες επεξεργασίας πληροφοριών. Η ηλεκτρική μετάδοση ερεθισμάτων στους νευρώνες επιτυγχάνεται με ρεύματα ιόντων που ρυθμίζονται από ιοντικούς διαύλους και αντλίες ιόντων στην κυτταρική μεμβράνη. Η επικοινωνία μεταξύ νευρώνων γίνεται με τη μεσολάβηση των υποδοχέων νευροδιαβιβαστών στη μετασυναπτική μεμβράνη, οι οποίοι αντιδρούν στα μόρια συγκεκριμένων νευροδιαβιβαστών μεταβάλλοντας παροδικά και επιλεκτικά την ιοντική αγωγιμότητα της μεμβράνης. Επιπλέον, ορισμένοι υποδοχείς μπορούν να ενεργοποιήσουν ένα ή περισσότερα μόρια-δεύτερους αγγελιοφόρους που μπορούν να διαμεσολαβήσουν πιο μακροπρόθεσμες μεταβολές (εικόνα 10). Οι δεύτεροι αγγελιοφόροι μπορούν να ενεργοποιηθούν στους νευρώνες από περισσότερους από έναν υποδοχείς. Υπάρχει επομένως μέσα σε κάθε νευρώνα ένα δίκτυο αλληλεπιδρώντων χημικών συστημάτων, που κι αυτό μπορεί να θεωρηθεί ως ένας χημικός επεξεργαστής παράλληλης κατανομής. 2. Ανατομικές και φυσιολογικές τεχνικές Τα νευρικά συστήματα είναι δυναμικά, και οι φυσιολογικές παρατηρήσεις σε κάθε δομικό επίπεδο μπορούν να καταταγούν σε μια ιεραρχία χρονικών κλιμάκων. Οι κλίμακες αυτές μπορούν να κυμαίνονται από μικροδευτερόλεπτα, στην περίπτωση του ανοίγματος μεμονωμένων ιοντικών διαύλων, ως ημέρες ή εβδομάδες για βιοφυσικά

359

και βιοχημικά φαινόμενα στα οποία βασίζεται η μνήμη, όπως είναι η μακροπρόθεσμη ενεργοποίηση (potentiation) (McNaughton and Morris 1987, Brown et al. 1989). Έχει αναπτυχθεί μια μεγάλη συστοιχία τεχνικών με τις οποίες προσπαθούμε να μελετήσουμε φυσιολογικά συμβάντα και διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα σε διαφορετικές χρονικές κλίμακες, και, κατανοώντας τι είδους παρατηρήσεις μας επιτρέπει να κάνουμε η κάθε τεχνική, μπορούμε να αρχίσουμε να συνθέτουμε υποθέσεις σχετικά με τη φύση της επεξεργασίας πληροφοριών σε μια συγκεκριμένη δομή, και το πώς η δομή αυτή συμβάλλει στη δραστηριότητα του εγκεφάλου. Βλάβες Μελέτες σε ανθρώπους Μερικές φορές ο εγκέφαλος υφίσταται βλάβες εξαιτίας ενός εγκεφαλικού επεισοδίου, ενός τραύματος από σφαίρα, όγκων ή άλλων ασθενειών. Οι εκτιμήσεις των νευρολόγων για τις ελλείψεις και τις εναπομένουσες ικανότητες των ασθενών με εγκεφαλική βλάβη αποτελούν μια σημαντική πηγή πληροφοριών σχετικά με την εξειδίκευση των λειτουργιών. Όταν οι παρατηρήσεις της συμπεριφοράς συσχετιζονται με τον εντοπισμό των βλαβών, παραδείγματος χάριν στη νεκροψία ή με την απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI) ή με την τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET), μπορούν να διαμορφωθούν υποθέσεις σχετικά με τις περιοχές του έγκεφάλου που παίζουν ιδιαίτερα κρίσιμο ρόλο για ορισμένες λειτουργίες. Στη βάση αυτή, βλάβες του αριστερού ημισφαιρίου εμπλέκονται έντονα σε γλωσσικά ελαττώματα, ακόμη και στους περισσότερους αριστερόχειρες. οι αμφίπλευρες βλάβες του μέσου κροταφικού λοβού κατά κανόνα προκαλούν προχωρητική αμνησία (Milner 1966, Squire et al. 1988), και βλάβες του οπίσθιου βρεγματικού φλοιού έχουν κριθεί υπεύθυνες για την απώλεια της ικανότητας να αντιληφθεί ο ασθενής την αντίθετη πλευρά του σώματός του και τον αντίθετο ημιχώρο (Mesulam 1985). Ορισμένες βλάβες προκαλούν εκπληκτικά συγκεκριμένα ελαττώματα στην αντίληψη και την ομιλία (McCarthy and Warrington 1988, Damasio 1985). Παρόλο που οι πληροφορίες που μας δίνει η κλινική νευρολογία ήταν κατά παράδοση και εξακολουθούν να είναι πολύ σημαντικές, έχουν και ορισμένους πολύ γνωστούς περιορισμούς. Παραδείγματος χάριν, το μέγεθος και ο ακριβής εντοπισμός των βλαβών, που είναι δύσκολο να προσδιοριστούν, ποικίλλουν πολύ ανάλογα με τον ασθενή. Ένας άλλος παράγοντας που είναι σημαντικός όταν χρησιμοποιούμε κλινικά δεδομένα είναι ότι οι ασθενείς μπορεί να παρουσιάσουν κάποια αποκατάσταση των λειτουργιών, η οποία ποικίλλει ανάλογα με το χρόνο και που εξαρτάται επίσης από παράγοντες όπως η ηλικία και το φύλο του ασθενούς. Επιπλέον, συχνά είναι δύσκολο να ερμηνευθούν τα δεδομένα, γιατί μια βλάβη μπορεί να προκαλεί μια απώλεια λειτουργίας, όχι επειδή εμποδίζει τη διαδικασία επεξεργασίας πληροφοριών μιας συγκεκριμένης δομής, αλλά επειδή διακόπτει ίνες που συνδέουν

360

περιοχές που παίζουν κρίσιμο ρόλο για την πραγματοποίηση της εν λόγω λειτουργίας, ή κάποιο βιοχημικό σύστημα με ευρύτερη επίδραση. Επιπλέον, μια βλάβη μπορεί να επηρεάζει περιοχές με διαφορετικές λειτουργίες και να επηρεάζει άλλες περιοχές μέσω δευτερογενούς εκφυλισμού. Περαιτέρω ερμηνευτικές δυσκολίες οφείλονται σε νευρολογικούς και ψυχολογικούς προνοσηρούς (premorbid) παράγοντες, όπως η επιληψία, η σχιζοφρένεια κ.ο.κ. Τέλος, είναι συχνά δύσκολο να βρούμε μοντέλα σε πειραματόζωα που να μπορούν να συγκριθούν με περιστατικά σε ανθρώπους. Παρά τις δυσκολίες αυτές, έχουν υπάρξει σημαντικά ευρήματα, που μας βοηθούν να παράγουμε υποθέσεις σχετικά με τη λειτουργική εξειδίκευση δομών όπως ο ιππόκαμπος (βλ., π.χ., Squire, Shimamura and Amaral 1988). Στο σημείο αυτό πρέπει να γίνει ιδιαίτερη αναφορά στις μελέτες περιπτώσεων διατομής του μεσολοβίου (split-brain studies) γιατί προϋπέθεταν μια χειρουργική παρέμβαση αρκετά μεγάλης ακριβείας, στην οποία οποιαδήποτε σημαντική διατήρηση ινών του μεσολοβίου μπορεί τώρα να ανιχνευθεί με MRI. Οι συνέπειες της αποσύνδεσης που ανακαλύφθηκαν σε ασθενείς με διατομή του μεσολοβίου (Sperry and Cazzaniga 1967) έδειξαν την κατάτμηση της εμπειρίας και της συνειδητότητας (awareness) και επιβεβαίωσαν την πλαγίωση ορισμένων λειτουργιών, ιδίως της παραγωγής ομιλίας και χωροδομικών (spatioconstructive) ικανοτήτων, σε ορισμένους ασθενείς. Ακόμη και σε αυτές τις μελέτες, όμως, υπάρχουν ερμηνευτικές δυσκολίες γιατί όλα τα υποκείμενα της έρευνας ήταν άτομα επιληπτικά (και όχι φυσιολογικά), και υπήρχαν σημαντικές (nontrivial) διαφορές στη χειρουργική τεχνική και στην πληρότητα των συναρθρωτικών τομών. Πάντως, οι μελέτες σε ασθενείς με διατομή του μεσολοβίου μπορούν να καταστούν μοναδική πηγή πληροφοριών γύρω από τη συνολική οργάνωση των επεξεργασιών στον εγκέφαλο για αντιληπτικά και γνωσιακά φαινόμενα όπως η χρωματική σταθερότητα (Land et al.) και η κατασκευή νοητικών εικόνων (mental imagery) (Kosslyn et al. 1985). Πειραματόζωα Επειδή δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ανθρώπους ως υποκείμενα πειραματικών βλαβών και καταγραφών, είναι απαραίτητο να προσεγγίσουμε πολλά ζητήματα που αφορούν τον ανθρώπινο εγκέφαλο έμμεσα, μέσω μελετών με πειραματόζωα. Παραδείγματος χάριν, η ανακάλυψη σε ανθρώπους ασθενείς ότι βλάβες του ιππόκαμπου και συσχετιζόμενων με αυτόν δομών προκαλούν προχωρητική αμνησία αλλά επιλεκτικά δεν επηρεάζουν τη μάθηση και την προτροπή (priming) πυροδότησε την έρευνα για ένα ζωικό μοντέλο που να πληροί ουσιαστικά τις ίδιες προδιαγραφές (βλ. Κεφάλαιο 17). Μελέτες σε πιθήκους (Zola-Morgan and Squire 1984) έχουν αποκαλύψει σημαντικές ομοιότητες με τις περιπτώσεις των ανθρώπων και, σε συνδυασμό με ανατομικές, φαρμακολογικές και φυσιολογικές έρευνες πάνω στον ιππόκαμπο και τις συσχετιζόμενες δομές σε μια ποικιλία ζώων (χελώνες, ποντίκια και κουνέλια), επιτρέπουν μια σύγκλιση όσον αφορά τις αρχές της δηλωτικής μακροπρόθεσμης μνήμης. Επιπλέον, μας

361

υποδεικνύουν νέες υποθέσεις για την ανθρώπινη μνήμη, που μπορούν να ελεγχθούν συμπεριφορικά. Οι μελέτες σε ζώα έχουν παίξει κρίσιμο ρόλο και στις έρευνες πάνω στη νευροβιολογική βάση του ύπνου και των ονείρων (Hobson et al. 1985). Σχεδόν όλα όσα γνωρίζουμε για τη μικροοργάνωση των νευρικών συστημάτων προέρχεται από έρευνες σε εγκεφάλους ζώων, και η έρευνα αυτή είναι απολύτως απαραίτητη αν θέλουμε να ελπίζουμε ότι θα κατανοήσουμε τον ανθρώπινο εγκέφαλο. Υπάρχουν βέβαια περιορισμοί, εφόσον υπάρχουν σημαντικές (nontrivial) διαφορές μεταξύ των εγκεφάλων διαφορετικών ειδών, και δεν μπορούμε να κάνουμε αβασάνιστα γενικεύσεις από τους εγκεφάλους της γάτας και του πιθήκου στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Ακόμη και το πρόβλημα του εντοπισμού ομόλογων δομών σε διαφορετικά είδη μπορεί να είναι πολύ δύσκολο (Campbell and Hodos 1970). Ωστόσο, δεν αποκλείεται από τις έρευνες σε ζώα να ανακαλυφθούν θεμελιώδεις αρχές, και η γνώση αυτών των αρχών να μας δώσει ένα πλαίσιο στήριξης για να απαντήσουμε σε ερωτήματα που αφορούν τις όψεις εκείνες του ανθρώπινου εγκεφάλου που τον καθιστούν μοναδικό. Αναστρέψιμες βλάβες και μικροβλάβες Ορισμένα από τα μειονεκτήματα της τεχνικής των βλαβών μπρούν πια να ξεπεραστούν από πρόσφατες εξελίξεις της τεχνικής που καθιστούν δυνατή μια πιο επιλεκτική μορφή παρέμβασης. Παραδείγματος χάριν, το καϊνικό οξύ και το ιβοτενικό οξύ είναι νευροτοξικές ουσίες που καταστέφουν τους νευρώνες αλλά όχι τις μεταβατικές ίνες (fibers of passage). Επιπλέον, το μέγεθος και η θέση της βλάβης μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια με τη ρύθμιση της ποσότητας και της θέσης της ένεσης. Αυτή η νέα μέθοδος πρόκλησης βλαβών έχει χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό συγκεκριμένων προβλημάτων στην κινητική επεξεργασία στη μέση κροταφική περιοχή (ΜΤ), μια εξωταινιωτή (extrastriate) οπτική περιοχή του οπτικού φλοιού (Newsome et al. 1985, Newsome and Pare 1986, Siegel and Andersen 1986). Οι μόνιμες βλάβες είναι συχνά δυσερμήνευτες για τους λόγους που αναφέραμε πιο πάνω. Προσωρινές βλάβες μπορούν να προκληθούν και με το τοπικό πάγωμα μιας περιοχής του εγκεφάλου ή με τη χορήγηση τοπικών αναισθητικών όπως η λιδοκαϊνη, που προκαλούν μετρήσιμες μεταβολές στη συμπεριφορά του ζώου ή στις αντιδράσεις των νευρώνων σε άλλες περιοχές του εγκεφάλου. Είναι επομένως δυνατό να διαχωρίσουμε τις βραχυπρόθεσμες μεταβολές που οφείλονται σε μια συγκεκριμένη βλάβη από τις γενικές ή μακροπρόθεσμες μεταβολές. Υπάρχουν φαρμακολογικοί παράγοντες (agents) που μπορούν να επηρεάσουν επιλεκτικά συγκεκριμένους νευρώνες ή διαδρομές. Η 6υδροξυδοπαμίνη, όταν χορηγείται σε νεογνά ποντικών, καταστρέφει επιλεκτικά όλους τους νευρώνες του εγκεφάλου που χρησιμοποιούν ως νευροδιαβιβαστές κατεχολαμίνες, όπως η δοπαμίνη και η νορεπινεφρίνη. Μπορούμε να προκαλέσουμε ακόμη πιο συγκεκριμένες βλάβες αν αξιποιήσουμε φαρμακολογικούς παράγοντες που μπλοκάρουν

362

συγκεκριμένες συνάψεις. Η ουσία 4-αμινο-φωσφονοβουτυρικό οξύ (APB) έχει χρησιμοποιηθεί για να μπλοκάρει επιλεκτικά μια κατηγορία γλουταμινικών υποδοχέων σε συνάψεις μεταξύ των φωτοϋποδοχέων και των on-center δίπολων κυττάρων στον αμφιβληστροειδή των σπονδυλωτών (Horton and Sherk 1984, Schiller 1982). Όταν χορηγηθεί στο υαλοειδές υγρό (vitreous humor), το φάρμακο μπλοκάρει αναστρέψιμα ολόκληρη την on-center οδό προς το οπτικό σύστημα και μας επιτρέπει να αξιολογήσουμε τη συμβολή της off-center οδού σε απομόνωση. Αυτό είναι πολύ χρήσιμο γιατί μας επιτρέπει να ελέγχουμε υποθέσεις για τη διάδραση μεταξύ της on-center και off-center οδού και να σχεδιάσουμε μοντέλα σχετικά με την προέλευση της επιλεκτικότητας προσανατολισμού στα κύτταρα του οπτικού φλοιού. Ένας άλλος σημαντικός φαρμακολογικός παράγοντας που χρησιμοποιείται για τη διερεύνηση των λειτουργικών ιδιοτήτων είναι το αμινοφωσφονοβαλερικό οξύ (APV), που μπλοκάρει επιλεκτικά τους υποδοχείς του Ν-μεθυλο-D-ασπαρτικού οξέος (NMDA). Αυτό το επιλεκτικό μπλοκάρισμα είναι πολύ χρήσιμο, γιατί οι υποδοχείς του NMDA ενέχονται στη γένεση της μακροπρόθεσμης ενεργοποίησης του ιππόκαμπου, που είναι μια μεταβολή της ισχύος ορισμένων συνάψεων όταν ερεθίζονται με γρήγορο ρυθμό (McNaughton and Morris 1987, Brown et al. 1989). Το επιλεκτικό μπλοκάρισμα των υποδοχέων του NMDA μπορεί να μας επιτρέψει να διακρίνουμε τα συστατικά ορισμένων συστημάτων μνήμης (Squire 1987). Ένας από τους σημαντικότερους ανασταλτικούς νευροδιαβιβαστές στον εγκέφαλο είναι το γ-αμινοβουτυρικό οξύ (GABA). Μπορεί να χορηγηθεί εξωγενώς στο φλοιό και σε άλλες περιοχές για να υπερπολώσει (hyperpolarize) ορισμένους νευρώνες και έτσι να αποσιωπήσει τη γένεση ενεργειακών δυναμικών. Η τεχνική αυτή στην ουσία αποκόπτει τα κύτταρα από τα τοπικά δίκτυα, και η βλάβη είναι αναστρέψιμη. Έχει χρησιμοποιηθεί για να αναδειχθεί ότι οι νευρώνες της στιβάδας 6 του ταινιωτού φλοιού συμβάλλουν στην αναστολή end-stop που παρατηρείται στις ανώτερες στιβάδες του φλοιού (Boltz and Gilbert 1986). Είναι επίσης δυνατό να κάνουμε χρόνια χορήγηση GABA και να αναζητήσουμε τις μακροπρόθεσμες συνέπειες της δραστηριότητας των νευρώνων στην αποτελεσματικότητα των συνάψεων. Αν, παραδείγματος χάριν, κλείσουμε με ράμματα το μάτι ενός γατιού κατά την κρίσιμη περίοδο της ανάπτυξής του, οι γονατώδεις προσαγωγοί από το κλεισμένο μάτι κανονικά αποδυναμώνονται με αποτέλεσμα μετά, και με τα δυο μάτια ανοικτά, οι νευρώνες του φλοιού να ανταποκρίνονται μόνο σε ερεθίσματα από το μάτι που είχε μείνει ανοικτό. Οι Reiter και Stryker (1987) αναφέρουν ότι αν ο οπτικός φλοιός ενός γατιού νεκρωθεί (silenced) σε χρόνια βάση με τη χορήγηση GABA και διατηρηθούν οι ίδιες πειραματικές συθήκες (βλ. ανωτέρω), τότε οι αντιδράσεις από το κλεισμένο μάτι διατηρούνται, ενώ οι αντιδράσεις από το ανοικτό μάτι καταργούνται, αντιστρέφονται δηλαδή τα κανονικά ευρήματα. Τα πειράματα αυτά παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για τους κανόνες που διέπουν τη συναπτική πλαστικότητα (Sejnowski and Tesauro 1988).

363

Όσο συγκεντρώνουμε περισσότερα στοιχεία γύρω από τη σύνθεση του εγκεφάλου στα επίπεδα των μορίων, θα τεθούν στη διάθεσή μας επιλεκτικότερες και ισχυρότερες τεχνικές για να απομονώνουμε νευρωνικά κυκλώματα και να αξιολογούμε το λειτουργικό τους ρόλο. Συγκεκριμένα, τα μονοκλωνικά αντισώματα, που συνδέονται ειδικά με συγκεκριμένα μόρια, οι τεχνικές γενετικού κλωνισμού, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εντοπισμό συγκεκριμένων γονιδίων, και οι ρετροϊοί, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να τοποθετηθούν συγκεκριμένα γονίδια σε κύτταρα, μπορεί σύντομα να μας επιτρέψουν να εστιάσουμε σε συγκεκριμένες τάξεις κυττάρων και υποτάξεις συνάψεων (Kandel 1983). Ήδη έχουν εντοπιστεί πολλοί υποδοχείς νευροδιαβιβαστών και έχουν προσδιοριστεί οι ακολουθίες των αμινοξέων τους μέσω του κλωνισμού των γονιδίων τους. Βέβαια αυτές οι νέες τεχνικές δεν μπορούν από μόνες τους να μας κάνουν να κατανοήσουμε βαθύτερα τη λειτουργία του εγκεφάλου. Μπορούν όμως να δώσουν απαντήσεις σε πιο πολύπλοκα ερωτήματα από ό,τι παλαιότερα, αν και τα ερωτήματα πρέπει κι αυτά να εξελιχθούν ώστε να αξιοποιήσουν τις δυνατότητες των τεχνικών.

3. Γενικοί νευροβιολογικοί περιορισμοί των γνωσιακών μηχανισμών Κεντρική θέση στη βασική στρατηγική που χρησιμοποιούμε για να καταλάβουμε πώς λειτουργεί ένας καινοφανής μηχανισμός είναι ο αντίστροφος μηχανολογικός σχεδιασμός (reverse engineering). Όταν, δηλαδή, εμφανιστεί στην αγορά μια νέα κάμερα ή τσιπ, οι ανταγωνιστές το αποσυναρμολογούν για μάθουν πώς λειτουργεί. Κατά κανόνα, βέβαια, οι ανταγωνιστές ήδη γνωρίζουν πολλά για τους μηχανισμούς αυτής της ευρύτερης κατηγορίας, και επομένως μπορούν να λύσουν το πρόβλημα. Παρόλο που κι εμείς πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τον αντίστροφο μηχανολογικό σχεδιασμό για να μελετήσουμε τον εγκέφαλο, το σημείο εκκίνησής μας βρίσκεται πολύ πιο πίσω, γιατί γνωρίζουμε ελάχιστα για τη λειτουργία των μηχανισμών που ανήκουν στην ίδια ευρύτερη κατηγορία. Για μας, ο εγκέφαλος στην ουσία είναι ένα δείγμα αλλότριας (alien) τεχνολογίας, και επομένως είναι ιδιαίτερα δύσκολο να καταλάβουμε ποια από τα στοιχεία που έχουμε στη διάθεσή μας είναι θεωρητικά σημαντικά και ποια δεν παρουσιάζουν θεωρητικό ενδιαφέρον. Μπορεί να έχουμε παρανοήσει ορισμένες πλευρές της οργάνωσης του εγκεφάλου και συνεπώς να μη μπορούμε να συλλάβουμε τη λειτουργία κάποιων μηχανισμών που παίζουν κρίσμο ρόλο στη νόηση. Παραδείγματος χάριν, ορισμένες διακρίσεις που κάνει η αδρομερής (gross) ανατομία μπορεί τελικά να αποκρύπτουν στενές σχέσεις ανάμεσα σε απομακρυσμένες μεταξύ τους περιοχές του εγκεφάλου. Επιπλέον, μπορεί τελικά οι λειτουργικές ιδιότητες ορισμένων συνάψεων στο κεντρικό νευρικό σύστημα να είναι πολύ διαφορετικές από αυτές των περιφερειακών συνάψεων στα γάγγλια του αυτόνομου νευρικού συστήματος και των νευρομυϊκών ενώσεων

364

1. 2.

3.

4.

(junctions), στις οποίες βασίζονται τα περισσότερα από όσα ξέρουμε για τους συναπτικούς μηχανισμούς. Μια ενδιαφέρουσα και χρήσιμη άσκηση θα ήταν να ζητήσουμε από τους νευροεπιστήμονες να απαντήσουν στο ερώτημα: Ποιοί είναι οι δώδεκα βασικοί οργανωτικοί περιορισμοί που θέτει η νευροεπιστήμη για τη λειτουργία του εγκεφάλου; Ή, σε μια άλλη εκδοχή: Αν ένας γνωσιακός νευροεπιστήμονας μπορεί να θέσει μόνο δώδεκα περιορισμούς υπαγορευόμενους από τη νευροβιολογία πριν τον κλειδώσουν σε ένα δωμάτιο για να διατυπώσει λειτουργικές υποθέσεις, ποιοι θα ήταν αυτοί οι δώδεκα περιορισμοί; Μια και δεν κάναμε επίσημη έρευνα, εικάζουμε ότι οι δώδεκα περιορισμοί που παραθέτουμε στη συνέχεια έχουν τις περισσότερες πιθανότητες να περιληφθούν σε μια τέτοια απαρίθμηση, αν και αναγνωρίζουμε ότι μπορεί να υπάρχουν πολλές και αξιοσημείωτες διαφωνίες καθώς και ότι κάθε απαρίθμηση που ισχύει σήμερα μπορεί πολύ σύντομα να θεωρείται παρωχημένη (για αντίστοιχες απαριθμήσεις βλ. Shepherd 1988 και Crick and Asanuma 1986): Εκτιμάται ότι στο νευρικό σύστημα του ανθρώπου υπάρχουν περίπου 1012 νευρώνες και περίπου 1015 συνάψεις. Ένα δυναμικό ενέργειας διαρκεί περίπου 1ms. η συναπτική διαβίβαση, συμπεριλαμβανομένης και της ηλεκτρονικής μεταβίβασης στους δενδρίτες, χρειάζεται περίπου 5ms. Η ταχύτητα διαβίβασης στους εμμύελους άξονες είναι περίπου 10 ως 100m/s. στους αμύελους άξονες είναι λιγότερο από 1m/s. Αυτές είναι γενικές τάξεις μεγέθους, όχι ακριβείς τιμές. Οι συνάψεις είναι ερεθιστικές ή ανασταλτικές και τα συναπτικά δυναμικά μπορεί να διαρκούν από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου ως πολλά λεπτά (Kuffler 1980). Η ολοκλήρωση (integration) των συναπτικών δυναμικών μπορεί να είναι προσθετική ή πολλαπλασιαστική ανάλογα με τις ιοντικές αγωγιμότητες και τη γεωμετρία των συνάψεων. Ορισμένοι νευροδιαβιβαστές, όπως κάποια πεπτίδια και μονοαμίνες, δρουν σε απόσταση πολλών δεκάτων του χιλιοστού από την περιοχή απελευθέρωσής τους, αν και με καθυστέρηση και με επίδραση μεγάλης διάρκειας (Kuffler 1980). Έχει επίσης ανακαλυφθεί ότι σε ορισμένες συνάψεις ο ίδιος διαβιβαστής μπορεί να ενεργοποιήσει πολλούς διαφορετικούς υποδοχείς στη μετασυναπτική μεμβράνη και ότι το ίδιο τελικό κομβίο μπορεί να απελευθερώσει διαφορετικούς νευροδιαβιβαστές υπό διαφορετικές συνθήκες ερεθισμού (Kuffler 1980). Τα πεπτίδια-νευροδιαβιβαστές, παραδείγματος χάριν, σχεδόν πάντα συνεντοπίζονται με έναν άλλο νευροδιαβιβαστή (Hokfelt 1987). Οι ορμόνες στο γενικό κυκλοφορικό σύστημα μπορούν να επηρεάσουν τη δραστηριότητα των νευρώνων. Κατά κανόνα, οι διαδράσεις μεταξύ κυττάρων είναι αδύναμες (αντιστοιχούν στο 1 ως 5 τοις εκατό του ορίου πυροδότησης (firing threshold)), και τα κύτταρα δέχονται ερεθίσματα από χιλιάδες άλλα κύτταρα. Μπορεί να υπάρχουν κάποιες ενδιαφέρουσες εξαιρέσεις, όπως τα chandelier cells στον εγκεφαλικό φλοιό (Martin 1984).

365

5.

6.

7.

8.

Φαίνεται ότι ο εγκέφαλος λειτουργεί σε μεγάλο βαθμό παράλληλα, με την έννοια ότι υπάρχουν πολλά παράλληλα ρεύματα εισερχόμενων δεδομένων για την εκτέλεση μιας λειτουργίας. Στον πίθηκο, παραδείγματος χάριν, δυο παράλληλα ρεύματα από τον αμφιβληστροειδή, που ξεκινούν από διαφορετικού τύπου γαγγλιακά κύτταρα, προβάλλουν σε δυο διαφορετικά σύνολα στιβάδων του έξω γονατώδους σώματος, τη μικροκυτταρική και τη μεγαλοκυτταρική στιβάδα αντίστοιχα, που με τη σειρά τους προβάλλουν σε διαφορετικές υποστιβάδες στη στιβάδα 4 της φλοιώδους περιοχής V1 του οπτικού φλοιού (Hubel and Livingstone 1987, Livingstone and Hubel 1987a,b). Επιπλέον, φαίνεται ότι το σύστημα είναι ιεραρχικό, εφόσον υπάρχουν πολλαπλά στάδια τροφοδότησης. Η καθυστέρηση (latency) της αντίδρασης σε ένα αισθητηριακό ερέθισμα, όπως ένα φως που αναβοσβήνει, αποκαλύπτει μια προσωρινή ιεράρχηση των επεξεργασιών στο εσωτερικό κάθε επεξεργαστικού ρεύματος. Δεν συνδέεται άμεσα το κάθε τι με κάθε τι άλλο, και η συνδεσμολογία φαίνεται ότι είναι εξαιρετικά εξειδικευμένη. Οι περισσότερες συνδέσεις γίνονται μεταξύ τάξεων κυττάρων, και όχι στο εσωτερικό αυτών των τάξεων (Sereno 1988). Εντός ορισμένων ορίων υπάρχει αξιόλογη πλαστικότητα στη συνδεσμολογία, όπως δείχνουν οι αλλαγές στην οφθαλμική προτίμηση (ocularity) των κυττάρων του φλοιού των γατιών που προκαλείται αν κρατήσουμε κλειστό το ένα τους μάτι κατά την κρίσιμη περίοδο της ανάπτυξης. Οι φλοιώδεις στιβάδες στις αισθητικές περιοχές επιδεικνύουν μοντέλα προβολών με αξιοσημείωτη κανονικότητα: οι τροφοδοτικές συνδέσεις είναι κυρίως από τη στιβάδα 4, οι ανατροφοδοτικές συνδέσεις είναι κυρίως όχι-4, και συγκεκριμένα 2,3,και 5, και γίνονται μέσω της λευκής ουσίας (Maunsell and Van Essen 1983). Τα πυραμιδικά κύτταρα στις στιβάδες 5 και 6 προβάλλουν κυρίως σε υποφλοιώδεις δομές όπως τα βασικά γάγγλια, τα πρόσθια διδύμια, το προτείχισμα και ο θάλαμος (βλ. εικόνα 6β). Οι φλοιώδεις συνδέσεις από μια τοπογραφικά χαρτογραφημένη περιοχή σε μια άλλη είναι πάντα ερεθιστικές. Εκτός από την προβολή συγκεκριμένων συστημάτων στο νεοφλοιό μέσω του θαλάμου, όπως παρατηρείται στο οπτικό, το ακουστικό και το σωματοαισθητικό σύστημα, υπάρχουν πέντε πηγές νευρώνων με ευρεία προβολή, που η κάθε μια τους συνδέεται με ένα συγκεκριμένο νευροδιαβιβαστή, που μπορεί να παίζουν σημαντικό ρόλο στον κύκλο ύπνου-ονείρου-εγρήγορσης, στη μνήμη και στη συνειδητότητα (awareness) και την προσοχή. Οι πέντε πηγές είναι ο υπομέλας τόπος στο εγκεφαλικό στέλεχος (νορεπινεφρίνη), ο πυρήνας της ραφής στο μεσεγκέφαλο (σεροτονίνη), η μέλαινα ουσία στο μεσεγκέφαλο (δοπαμίνη), ο βασικός πυρήνας στο βασικό τελικό εγκέφαλο (ακετυλοχολίνη) και ειδικές ομάδες κυττάρων στην μαστιακή (mammilary) περιοχή του υποθάλαμου (GABA). Οι υποδοχείς νευροδιαβιβαστών αυτών των συστημάτων ανήκουν σε μια υπεροικογένεια υποδοχέων που οι συνέπειές τους διαμεσολαβούνται από

366

τις συνέπειες των δεύτερων αγγελιοφόρων (βλ. εικόνα 10). Οι συνέπειες αυτές διαρκούν περισσότερο από εκείνες που προκαλούν οι νευροδιαβιβαστές που επενεργούν σε υποδοχείς άλλων υπεροικογενειών, όπως η τάξη των γλουταμινικών υποδοχέων. 9. Σύμφωνα με τον κλασικό ορισμό, το δεκτικό πεδίο ενός κυττάρου είναι εκείνο το τμήμα του αισθητικού πεδίου στο οποίο ένα επαρκές αισθητηριακό ερέθισμα θα προκαλέσει μια αντίδραση. Οι ιδιότητες των δεκτικών πεδίων στις ανώτερες περιοχές του οπτικού φλοιού διαφέρουν από τα πιο πρώιμα στάδια, όπου τα δεκτικά πεδία είναι πολύ μικρά (ένα έκτο της μοίρας (degree) στη βοθριακή (foveal) περιοχή του V1), και τα κύτταρα είναι συντονισμένα έτσι ώστε να αντιδρούν σε πολύ απλά ερεθίσματα (κηλίδα φωτός, δέσμη φωτός). Στον κατώτερο κροταφικό (inferotemporal) φλοιό, παραδείγματος χάριν, τα πεδία είναι πολύ μεγαλύτερα (από 10ο ως το σύνολο του οπτικού πεδίου), και τα ερεθίσματα που προκαλούν αντιδράσεις είναι πιο πολύπλοκα (ένα χέρι, ένα πρόσωπο). 10. Οι νευρώνες είναι συντονισμένοι μάλλον χονδροειδώς, και τα δεκτικά πεδία των κυττάρων αλληλοεπικαλύπτονται. Αυτό υποδηλώνει ότι η ακρίβεια επιτυγχάνεται μέσω της περίσσειας (redundancy) των αλληλοεπικαλύψεων και της πληθυσμιακής κωδικοποίησης (population coding). Δεν είναι γνωστό σε ποιο βαθμό συγκεκριμένα και μεμονωμένα αντικείμενα κωδικοποιούνται από μικρές ομάδες νευρώνων (κύτταρα της γιαγιάς). Γενικά δεν είναι δυνατό να χαρακτηρίσουμε με ακρίβεια τις λειτουργίες των νευρώνων σε μια συγκεκριμένη περιοχή, ακόμη και αν γνωρίζουμε κάποια πράγματα για τις ιδιότητες αντίδρασης μεμονωμένων κυττάρων από αυτήν την περιοχή. Πιο συγκεκριμένα, τα μοντέλα μας δείχνουν ότι η λειτουργία ενός αισθητικού νευρώνα εξαρτάται τόσο από το απαγωγό «προβάλλον» πεδίο του, όσο και από το δεκτικό πεδίο του (Lehky and Sejnowski 1988). Έχει διαπιστωθεί ότι συμβάντα που λαμβάνουν χώρα 11. έξω από το κλασικό δεκτικό πεδίο ενός κυττάρου τροποποιούν (modulate) επιλεκτικά τις αντιδράσεις του κυττάρου (Allman et al. 1985). Οι συνέπειες είναι επιλεκτικές μια και ποικίλλουν σε συνάρτηση με τον τύπο των ερεθισμάτων στην ευρύτερη περιοχή. Παραδείγματος χάριν, ορισμένοι νευρώνες στη V4 που εξαρτώνται από το μήκος κύματος επηρεάζονται από τη χρωματική ισορροπία του περιβάλλοντος (Zeki 1983). Οι περιβαλλοντικές επιδράσεις των κυττάρων στη μέση κροταφική περιοχή (ΜΤ), όπου τα δεκτικά πεδία κατά κανόνα είναι από 5ο ως 10ο, μπορεί να εκτείνονται από 40ο ως 80ο. Τελευταίος, αλλά θεμελιώδους σημασίας περιορισμός: 12. το νευρικό σύστημα είναι προϊόν μιας μακράς εξέλιξης. Οι αρχικές λειτουργίες ορισμένων μερών του έχουν τροποποιηθεί μέσω αλλεπάλληλων μετατροπών. Η ικανότητά μας, παραδείγματος χάριν, να αναπαριστούμε νοερά σύνθετα αντικείμενα εξαρτάται από συστήματα οπτικής επεξεργασίας που πιθανόν δημιουργήθηκαν εξελικτικά για να υπηρετήσουν άλλες λειτουργίες (Kosslyn 1987, 1988). Δεν μπρούμε να

367

περιμένουμε ότι ο σχεδιασμός του εγκεφάλου θα μοιάζει με οτιδήποτε ένας άνθρωπος θα θεωρούσε βέλτιστο (optimal). Πρέπει, επομένως, η διαίσθησή μας να κατευθύνεται σε μεγάλο βαθμό από τη βιολογική πραγματικότητα και όχι από λογικές υποθέσεις. Αυτό μπορεί να καταδικάσει σε αιώνια αποτυχία όποιον θέλει να κατανοήσει τη λειτουργία του εγκεφάλου αλλά δεν έχει πρόσβαση σε μεγάλο μέρος της σχετικής πειραματικής βιβλιογραφίας. 4. Μοντέλα Παρόλο που χρειαζόμαστε πειραματικά δεδομένα που να αφορούν τις ιδιότητες των νευρώνων, πρέπει επίσης να βρούμε μοντέλα που να εξηγούν πώς τα νευρωνικά δίκτυα καταφέρνουν να αναπαριστούν πράγματα όπως οι επιφάνειες, η οπτική ροή και η χρωματική σταθερότητα. πώς τα δίκτυα μαθαίνουν, αποθηκεύουν και ανακαλούν πληροφορίες. πώς επιτυγχάνουν την ασθητικοκινητική ολοκλήρωση, κ.ο.κ. Ιδανικά, η κατασκευή μοντέλων και η πειραματική έρευνα έχουν μια συμβιωτική σχέση, έτσι ώστε η μια να ενημερώνει, να διορθώνει και να εμπνέει την άλλη. Η αντιμετώπιση ενός μηχανισμού σαν να είναι μαύρο κουτί αντιστοιχεί με την απόφαση να αγνοήσουμε ορισμένες λεπτομέρειες του μηχανισμού για να ανακαλύψουμε τις ιδιότητες που παίζουν πρωταρχικό ρόλο στη λειτουργία. Τέτοιες απλουστεύσεις και εξιδανικεύσεις είναι απολύτως απαραίτητες για την παραγωγή θεωριών στην επιστήμη γενικότερα, αν και είναι πολύ γνωστό ότι είναι πολύ δύσκολο να προσδιορίσουμε ποιες ιδιότητες μπορούμε να αγνοήσουμε με ασφάλεια όταν κατασκευάζουμε τη θεωρία της λειτουργίας, και βέβαια δεν υπάρχει καμμία διαδικασία λήψης αποφάσεων που να λύνει αυτό το πρόβλημα. Θα μπορούσαμε να αντιμετωπίσουμε τον εγκέφαλο συνολικά σαν μαύρο κουτί, αλλά το πρόβλημα με αυτήν την τακτική είναι ότι θα μπορούσε κανείς να κατασκευάσει με τη φαντασία του άπειρα υπολογιστικά μοντέλα, και κανένα από αυτά να μην πλησιάζει καν τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος βρίσκει στην πραγματικότητα λύσεις σε δύσκολα υπολογιστικά προβλήματα. Η πιο επωφελής τακτική θα ήταν να αντιμετωπίσουμε τον εγκέφαλο σαν αποτελούμενο από πολλά μικρά μαύρα κουτιά. Θα μπορούσαμε, παραδείγματος χάριν, να θεωρήσουμε ένα μεμονωμένο νευρώνα σαν μαύρο κουτί, αποφασίζοντας έτσι ότι δεν μας απασχολούν καθόλου ζητήματα όπως οι τύποι των μεμονωμένων διαύλων στις μεμβράνες των νευρώνων, οι λεπτομέρειες σχετικά με την ευασθησία των δενδριτών, ο ρόλος των μικροσωληνιδίων κ.ο.κ. Θα μπορούσαμε ακόμη να επιλέξουμε ένα λίγο μεγαλύτερο μαύρο κουτί, και να θεωρήσουμε, π.χ., ως μονάδες τις στήλες του φλοιού, οπότε το μοντέλο μας θα αγνοεί τις λεπτομέρειες των διασυνδέσεων στο εσωτερικό της στήλης, ενώ θα αναλύει και θα ενσωματώνει τις διασυνδέσεις μεταξύ στηλών. Ή, αν αυξήσουμε ακόμη περισσότερο το μέγεθος, θα μπορούσαμε να θεωρήσουμε τις οπτικές περιοχές συνολικά,

368

ή τον ιππόκαμπο ή το φλοιό της παρεγκεφαλίδας ως το επίπεδο οργάνωσης το οποίο προσπαθούμε να περιγράψουμε. Παρόλο που διαφόρων ειδών πράγματα παρουσιάζονται σαν μοντέλα κάποιου τμήματος του νευρικού συστήματος, είναι χρήσιμο να κάνουμε μια διάκριση ανάμεσα σε ιδέες που μπορούν παργματικά και ισχυρά να κάνουν προβλέψεις πάνω σε κάποια πλευρά της δυναμικής ή της ανατομίας του νευρικού συστήματος, και σε ιδέες που, αν και δεν μπορούν τόσο να κάνουν προβλέψεις, επιδεικνύουν ότι το νευρικό σύστημα θα μπορούσε να διέπεται από τις αρχές που διατυπώνει αυτή η ιδέα. Τις πρώτες – τις υποθέσεις που πραγματικά κάνουν προβλέψεις – τις αποκαλούμε μοντέλα και τις δεύτερες τις αποκαλούμε επιδείξεις2. Τα συνδετιστικά μοντέλα δικτύων (βλ. κεφάλαιο 4) κατά κανόνα υποκινούνται από γνωσιακά φαινόμενα και διέπονται κατά κύριο λόγο από υπολογιστικούς περιορισμούς, ενώ κάπου στο βάθος εμφανίζονται πολύ γενικοί νευροβιολογικοί περιορισμοί όπως ο αριθμός των επεξεργαστών και ο χρόνος που απαιτείται για την εκτέλεση ενός έργου. Γι’ αυτό το λόγο είναι πιο σωστό να τα χαρακτηρίσουμε επιδείξεις παρά μοντέλα, με την έννοια που μόλις ορίσαμε. Αντίθετα, τα μοντέλα πραγματικών νευρωνικών δικτύων βασίζονται κυρίως σε βιολογικούς περιορισμούς, όπως οι φυσιολογικές και ανατομικές ιδιότητες συγκεκριμένων τύπων κυττάρων (Arbib and George 1987, MacGregor 1987a,b, Sejnowski, Koch and Churchland 1988, Koch and Segev 1989). Παρά τις διαφορές τους όσον αφορά την προέλευση και την πηγή των βασικών περιορισμών τους, τόσο τα συνδετιστικά όσο και τα νευρωνικά μοντέλα βασίζονται στα μαθηματικα των μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων σε high-dimensional χώρους (Abraham and Shaw 1982). Συνεπώς, έχουν ένα κοινό εννοιολογικό και τεχνικό υπόβαθρο που επιτρέπει στους ερευνητές των δυο κλάδων να επικοινωνούν μεταξύ τους. Η επικοινωνία αυτή δημιουργεί επαφές ανάμεσα σε δυο γόνιμες πηγές πειραματικών δεδομένων, και ως εκ τούτου το συνδετιστικό και το νευρωνικό μοντέλο έχουν τη δυνατότητα να εξελιχθούν παράλληλα με στόχο μια ολοκληρωμένη, συνεπή αφήγηση της επεξεργασίας πληροφοριών στο νου-εγκέφαλο. Ο απώτατος στόχος μιας ενοποιημένης αφήγησης δεν σημαίνει ότι πρέπει ένα μοναδικό μοντέλο να ισχύει για όλα τα επίπεδα οργάνωσης που παρατηρούμε στα νευρικά συστήματα, ή ότι το ανώτατο επίπεδο πρέπει να ερμηνεύεται άμεσα με όρους που αφορούν τα συμβάντα στο μοριακό επίπεδο. Αντίθετα, είναι πολύ πιθανότερο η ενοποίηση να συνίσταται σε μια αλληλουχία θεωριών και μοντέλων, που θα συνδέει τα παρακείμενα επίπεδα. Οι ενοποιητικές διασυνδέσεις θα προκύπτουν, επομένως, από την αλληλουχία των συναρμοζόμενων θεωριών χάρις στην οποία τα φαινόμενα ενός επιπέδου θα ερμηνεύονται σύμφωνα με τα φαινόμενα του αμέσως κατώτερου επιπέδου, και αυτά με τη σειρά τους θα ερμηνεύονται από φαινόμενα σε ακόμη χαμηλότερα επίπεδα. Ας σημειωθεί επίσης ότι αν ένα επίπεδο ερμηνεύεται βάσει ενός κατώτερου επιπέδου, αυτό δεν σημαίνει ότι η θεωρία του ανώτερου επιπέδου δεν είναι πια χρήσιμη, ή ότι τα φαινόμενα αυτού του επιπέδου έχουν πάψει

369

να υπάρχουν ή ότι, αν υπάρχουν, δεν αξίζει πια να τα μελετάμε. Αντίθετα, τα επίπεδα αυτά, και οι θεωρίες που τα αφορούν, θα εξακολουθήσουν να υπάρχουν. Όπως στη γενετική και στην εμβρυολογία, οι ερμηνείες συνυπάρχουν σε όλα τα επίπεδα, από το μοριακό επίπεδο ως το επίπεδο των συστημάτων. 5. Συμπεράσματα Θα ήταν πολύ βολικό να μπορούσαμε να κατανοήσουμε τη φύση της νόησης χωρίς να κατανοούμε τη φύση του ίδιου του εγκεφάλου. Δυστυχώς, είναι πολύ δύσκολο αν όχι αδύνατο να κατασκευάσουμε αποτελεσματικές θεωρίες πάνω σε αυτά τα ζητήματα χωρίς να θέτουμε νευροβιολογικούς περιορισμούς. Ο πρωταρχικός λόγος είναι ότι ο υπολογιστικός χώρος είναι εντελώς αχανής, και μπορεί κανείς να φανταστεί πολλές λύσεις στο πρόβλημα του πώς μπορεί να εκτελείται μια γνωσιακή λειτουργία. Τα νευροβιολογικά δεδομένα επιβάλλουν ουσιώδεις περιορισμούς στις υπολογιστικές θεωρίες και συνεπώς μας παρέχουν ένα αποτελεσματικό μέσο οριοθέτησης του ερευνητικού πεδίου. Εξίσου σημαντικό είναι το ότι τα δεδομένα είναι επίσης πλούσια σε ενδείξεις για το τι θα μπορούσε πραγματικά να συμβαίνει και ποιες υπολογιστικές τακτικές μπορεί να έτυχε να βρει η φυσική εξέλιξη. Επιπλέον, δεν είναι καθόλου σαφές ή ξεκαθαρισμένο ποιες ακριβώς είναι οι λειτουργικές κατηγορίες στα γνωσιακά επίπεδα, και οι θεωρίες που αφορούν τη λειτουργία κατώτερων επιπέδων μπορεί να συμβάλουν καίρια στην ανακάλυψη της φύσης της οργάνωσης στα ανώτερα επίπεδα. Επομένως, παρόλο που ο εγκέφαλος είναι πολύ απαιτητικός πειραματικά, η νευροβιολογία είναι απολύτως απαραίτητη για την ανακάλυψη θεωριών που να εξηγούν πώς εκτελούμε λειτουργίες όπως η όραση, η σκέψη και η συνειδητότητα (being aware). Αφετέρου, εξίσου εσφαλμένη είναι η ελπίδα ότι, μόλις κατανοήσουμε λεπτομερώς κάθε νευρώνα, και την ανάπτυξή του, τις διασυνδέσεις του, τις ιδιότητες αντίδρασής του κ.ο.κ., η νοηση θα είναι για μας ανοικτό βιβλίο. Ακόμη κι αν μπορούσαμε να προσομοιώσουμε, σύναψη προς σύναψη, ολόκληρο το νευρικό μας σύστημα, το κατόρθωμα αυτό, από μόνο του, δεν θα ισοδυναμούσε με την κατανόηση της λειτουργίας του συστήματος. Η προσομοίωση θα μπορούσε να είναι τόσο μυστηριώδης όσο είναι σήμερα η λειτουργία του εγκεφάλου, γιατί μπορεί να μην αποκάλυπτε τίποτε για τις ιδιότητες των δικτύων και των συστημάτων που κρατούν το κλειδί των γνωσιακών φαινομένων. Είναι επομένως απολύτως απαραίτητο να αναζητούμε πραγματικές θεωρίες σχετικά με τη φύση του νευροϋπολογισμού. Αν υποθέσουμε ότι τα νευρικά συστήματα έχουν πολλά επίπεδα οργάνωσης, και ότι η γνωσιακή επιστήμη ασχολείται ειδικά με τα ανώτερα επίπεδα ενώ η νευροεπιστήμη εξετάζει κατά κανόνα τα κατώτερα επίπεδα, μπορούμε να αναγνωρίσουμε αυτήν την κοινή προσπάθεια λέγοντας ότι ο στόχος είναι να ανακαλυφθεί πώς λειτουργεί ο νους-εγκέφαλος. Με αυτήν την έννοια, ένας απώτατος στόχος είναι η

370

αναγωγική ενοποίσηση των επιστημών της ψυχολογίας και της νευροβιολογίας, και επομένως η γνωσιακή νευροεπιστήμη είναι ένα πραγματικά διεπιστημονικό εγχείρημα (LeDoux and Hirst 1986). Η αναγωγή εδώ δεν συνεπάγεται εξάλειψη, όπως και η αναγωγή της χημείας στη φυσική δεν συνεπάγεται την εξάλειψη των αρχών της χημείας. Αντίθετα, μια ενοποιητική αναγωγή μεταξύ θεωριών σε διαφορετικά επίπεδα μπορεί να μας δώσει ιδέες που θα εμπλουτίσουν τις αρχές και των δυο επιπέδων (Churchland 1986). Οι αξιοσημείωτες εξελίξεις που παρατηρήθηκαν κατά τις δεκαετίες του ‘70 και του ‘80 στη γνωσιακή επιστήμη, την υπλογιστική θεωρία και τη νευροεπιστήμη έχουν δημιουργήσει μια νέα, αν και επιφυλακτική, αισιοδοξία ότι θα επιτευχθεί κάποια συγχώνευση και ερμηνευτική ενοποίηση των διάφορων επιπέδων οργάνωσης στα νευρικά συστήματα. Έως πολύ πρόσφατα, οι άμεσοι στόχοι των νευροεπιστημόνων και των γνωσιακών επιστημόνων απείχαν τόσο μεταξύ τους, ώστε οι ανακαλύψεις των μεν συχνά δεν φαίνονταν να παρουσιάζουν παρά μόνο ακαδημαϊκό ενδιαφέρον για τους δε. Ο τρίτος παράγοντας, η επιστήμη των υπολογιστών, δεν υποσχόταν πολλά ως μέσο γεφύρωσης του χάσματος γιατί το κυρίαρχο υπολογιστικό μοντέλο, που βασιζόταν στη μηχανή του Turing και στην αρχιτεκτονική του von Neumann, δεν είχε καμμία σχέση με όσα γνωρίζαμε για τα νευρικά συστήματα στο επίπεδο της επεξεργασίας σημάτων. Όλα αυτά έχουν αρχίσει να αλλάζουν ραγδαία, και οι επιστήμονες πιστεύουν όλο και περισσότερο ότι η στιγμή προσφέρεται ιδιαίτερα για μια γόνιμη σύγκλιση της έρευνας από απομονωμένους ως τώρα κλάδους. Υπό το φως αυτών των προβληματισμών, οι προοπτικές είναι ευνοϊκές για πραγματική πρόοδο στη δημιουργία θεωριών που υπακούουν σε νευροβιολογικούς και ψυχολογικούς περιορισμούς για να εξηγήσουν πώς δίκτυα νευρώνων επιτυγχάνουν αποτελέσματα σε ανώτερα επίπεδα. Το κοινωνικό και θεσμικό υπόβαθρο για τη μελέτη των σχέσεων μεταξύ νου και εγκεφάλου αναπτύσσεται ταχύτατα. Η διεπιστημονική επαφή και συνεργασία αυξάνεται, γίνονται συναντήσεις με θέματα όπως η υπολογιστική νευροεπιστήμη και η βιολογική γνωσιακή λειτουργία, ιδρύονται νέα περιοδικά για τη γνωσιακή επιστήμη και τις νευρωνικές υπολογιστικές διαδικασίες, και δημιουργούνται πανεπιστημιακά τμήματα γνωσιακής επιστήμης και ινστιτούτα για τη μελέτη του νου-εγκεφάλου. Οι εξελίξεις αυτές δείχνουν την ανάγκη για σταθερούς επιστημονικούς θεσμούς που θα επιτρέψουν την περαιτέρω διεπιστημονική έρευνα, και που είναι αφάνταστα σημαντικοί για να πετύχει το ενοποιητικό πρόγραμμα. Γιατί δεν αρκεί οι ερευνητές ενός κλάδου να διαβάζουν τα περιοδικά και να παρακολουθούν τα συνέδρια των άλλων κλάδων. Το πιθανότερο είναι ότι τα μεγάλα βήματα θα προκύψουν από κοινή έρευνα σε κοινά προγράμματα. Σημειώσεις

371

Είμαστε ευγνώμονες στον Francis Crick, που οι ιδέες του και οι κριτικές του παρατηρήσεις ήταν πολύ σημαντικό βοήθημα για τη συγγραφή αυτού του κεφαλαίου. Ευχαριστούμε τον Michaek Posner και τον William Lytton που διάβασαν με προσοχή το χειρόγραφο. 1.

Η αρχική μορφή της έννοιας της ανάλυσης απαντάται στο Marr και Poggio (1976,1977). Παρόλο που ο Marr (1982) τόνισε τη σημασία του υπολογιστικού επιπέδου, η ιδέα της ιεραρχίας επιπέδων προέκυψε από παλαιότερη εργασία των Reichardt και Poggio (1976) πάνω στον οπτικό έλεγχο του προσανατολισμού στη μύγα. Κατά μια έννοια, η τρέχουσα απόψη για την αλληλεπίδραση μεταξύ επιπέδων δεν αποτελεί τόσο απομάκρυνση από τις παλαιότερες απόψεις, όσο επιστροφή στην πρακτική που είχε αρχικά καθιερωθεί από τον Reichart, τον Poggio και τον ίδιο τον Marr, ο οποίος δημοσίευσε μια σειρά άρθρων πάνω σε μοντέλα νευρωνικών δικτύων του φλοιού της παρεγκεφαλίδας και του εγκεφαλικού φλοιού (βλ., παραδείγματος χάριν, Marr 1969, 1970). Η έμφαση στο υπολογιστικό επίπεδο έχει ωστόσο επηρεάσει σημαντικά τα προβλήματα και τα ζητήματα που φορούν την τρέχουσα παραγωγή νευρωνικών και συνδετιστικών μοντέλων (Sejnowski, Koch και Churchland 1988). Οφείλουμε αυτήν την ανάλυση στον Francis Crick, που θεωρεί 2. πως οι επιδείξεις είναι θεωρίες του τύπου «μην ανησυχείτε», εφόσον αντιμετωπίζουν μόνο την πιθανότητα ότι μπορεί κάτι να γίνεται με κάποιον τρόπο, και όχι το περαιτέρω ερώτημα αν πράγματι γίνεται με αυτόν τον τρόπο. Απεικονιστικές τεχνικές Ο Sherrington (1940) έχει περιγράψει πώς φανταζόταν ότι θα έμοιαζε το νευρικό σύστημα αν το μόνο που μπορούσαμε να δούμε ήταν η ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου: «Εκατομμύρια φωτεινά κινούμενα σημεία δημιουργούν ένα μοτίβο που συνεχώς αλλάζει, και δεν μένει ποτέ σταθερό· ένα σύνολο σχημάτων που μεταβάλλονται αρμονικά.» Με την επινόηση των τεχνικών απεικόνισης την τελευταία δεκαετία, το μαγευτικό όραμα του Sherrington για την οπτικοποίηση της λειτουργίας του νευρικού συστήματος σε μεγάλη κλίμακα έχει αρχίσει να γίνεται πραγματικότητα, και οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται και τα αποτελέσματα που επιτυγχάνονται θα τον εξέπλησσαν και θα τον ενθουσίαζαν. Οι τεχνικές παραγωγής εικόνων της φυσιολογικής δραστηριότητας εξαρτώνται από τη χρήση ανιχνευτών και χρωστικών ουσιών που είναι ευαίσθητες στις φυσιολογικές μεταβλητές. Η απεικόνιση βασίζεται επίσης στην υπολογιστική δύναμη των σύγχρονων ηλεκτρονικών υπολογιστών που μας επιτρέπει να χειριστούμε την τεράστια ροή πληροφοριών, οι οποίες κατά κανόνα είναι πολλές τάξεις μεγέθους περισσότερες από τις πληροφορίες που μπορούμε να συλλέξουμε με παραδοσιακές τεχνικές όπως η καταγραφή της δραστηριότητας μεμονωμένων νεωρώνων. Ορισμένες τεχνικές

372

απεικόνισης είναι μη παρεμβατικές (non-invasive) και μπορούν να χρησιμοποιηθούν συστηματικά και χωρίς κίνδυνο για τη μελέτη των επεξεργασιών που επιτελούνται από το νευρικό σύστημα φυσιολογικών ανθρώπων. Η πρώτη μη παρεμβατική χαρτογράφηση εγκεφαλικών δομών κατέστη δυνατή μέσω των τεχνικών της τομογραφίας που επέτρεπαν την ανασύσταση μιας δισδιάστατης τομής του εγκεφάλου από μια σειρά μετρήσεων με μονοδιάστατες ακτίνες. Η υπολογιστική τομογραφία (ΥΤ) χρησιμοποιεί τις διαφορές στη διαπερατότητα διαφορετικών ιστών από τις ακτίνες Χ που απεικονίζεται σε δυσδιάστατες εικόνες μετά από επεξεργασία σε Η/Υ. Η μέθοδος μπορεί να διακρίνει μείζονες δομές του εγκεφάλου και για να διαπιστώσει αν ο νευρικός ιστός παρουσιάζει ανωμαλίες. Η χωρική διακριτική της ικανότητα είναι της τάξεως του 1mm στο επίπεδο τομής, που είναι αρκετή για να γίνει διάκριση μεταξύ εγκεφαλικών περιοχών όπως ο ιππόκαμπος και η αμυγδαλή. Πιο πρόσφατα αναπτύχθηκε η απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI), και οι συνηθέστερες χαρτογραφήσεις χρησιμοποιούν διαφορές ιστών στην πυκνότητα του υδρογόνου. Οι χαρτογραφήσεις με MRI έχουν πολύ μεγαλύτερη χωρική διακριτική ικανότητα (της τάξεως του 0,1 mm στο επίπεδο τομής, που επιτρέπει να διακριθεί η γραμμή του Gennari, στη στιβάδα 4 του ραβδωτού φλοιού), έχουν καλύτερο λόγο σήματος/θορύβου, και η λήψη δεν παρουσιάζει κινδύνους για το υποκείμενο, πράγμα που επιτρέπει τη μελέτη φυσιολογικών εγκεφάλων. Η αρχή στην οποία βασίζεται το MRI έχει να κάνει με την τοποθέτηση του ιστού μέσα σε ισχυρά μαγνητικά πεδία και την πρόκληση και μέτρηση μεταβολών στο μαγνητικό προσανατολισμό των πυρήνων των ατόμων που συνθέτουν τον ιστό. Τα υποκείμενα πρέπει απλώς να μείνουν ακίνητα μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο για περίπου δεκαπέντε λεπτά. Οι δύο αυτές τεχνικές είναι πολύ χρήσιμες για τον εντοπισμό εστιακών βλαβών, όγκων και αναπτυξιακών ανωμαλιών, αλλά υπόκεινται προς το παρόν στον περιορισμό ότι δεν μπορούν να εντοπίσουν λειτουργικές βλάβες που αφήνουν ακέραιες τις εγκεφαλικές δομές. Μας έχουν δώσει μόνο στατικές εικόνες της ανατομίας του εγκεφάλου, όχι δυναμικού χαρακτήρα πληροφορίες για την εγκεφαλική δραστηριότητα. Μπορούν, ωστόσο, να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με τεχνικές που μετρούν τις δυναμικές μεταβολές της εγκεφαλικής δραστηριότητας (Εικόνα 11). Μπορούμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε το MRI για να χαρτογραφήσουμε την περιεκτικότητα άλλων χημικών στοιχείών στον εγκέφαλο, όπως το νάτριο και ο φωσφόρος που οι συγκεντρώσεις τους ποικίλλουν ανάλογα με τη λειτουργική κατάσταση του εγκεφάλου (Bachus et al. 1987). Η συγκέντρωση του νατρίου, του φωσφόρου και άλλων χημικών στοιχείων στον ζωντανό ιστό είναι ωστόσο πολύ μικρότερη από ό,τι του υδρογόνου, και συνεπώς ο λόγος σήματος/θορύβου και η διακριτική ικανότητα με την οποία μπορεί να χαρτογραφηθεί με MRI ένα χημικό στοιχείο είναι πολύ χαμηλότερα.

373

Ο συσχετισμός μεταξύ ηλεκτρικής δραστηριότητας και μεταβολισμού αξιοποιείται στην τεχνική της 2-δεοξυγλυκόζης (2-DG) (Sokoloff 1984), κατά την οποία ένα ανάλογο του σακχάρου με ραδιενεργό σήμανση ενίεται στο αίμα και απορροφάται επιλεκτικά από νευρώνες με αυξημένο επίπεδο μεταβολικής δραστηριότητας. Στα ζώα μπορούμε να ανατάμουμε τον εγκεφαλικό ιστό και να τον εκθέσουμε σε φιλμ ακτίνων Χ, παράγοντας έτσι μια εικόνα του τοπικού μεταβολισμού της γλυκόζης με διακριτική ικανότητα της τάξεως του 0,1mm. Η Εικόνα 12 είναι μια απεικόνιση των αποκρίσεων στον οπτικό φλοιό του πιθήκου, που δημιουργήθηκε μετά την παρουσίαση ενός οπτικού ερεθίσματος (Tootell et al. 1982), που συνίστατο σε ένα σχήμα στόχου που αναβόσβηνε. Αυτή είναι η πρώτη απεικόνιση της εντυπωσιακής αντιστοιχίας μεταξύ χαρακτηριστικών του φυσικού κόσμου και προτύπων ενεργοποίησης σε μια τοπογραφικά χαρτογραφημένη περιοχή του φλοιού. Στους ανθρώπους μπορεί να χρησιμοποιηθεί τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) για να απεικονιστεί ο μεταβολισμός της 2-DG με διακριτική ικανότητα της τάξεως των 10mm (Phelps & Mazziotta 1985). Ένα από τα μειονεκτήματα της τεχνικής της 2-DG είναι ότι η ενεργοποίηση υπολογίζεται βάσει του μέσου όρου μετρήσεων που διαρκούν 45 λεπτά. Ο χρόνος αυτός είναι πάρα πολύς, αν αναλογιστούμε ότι η διαδικασία οπτικής αναγνώρισης μπορεί να ολοκληρωθεί σε λιγότερα από 500 ms. Ο χρόνος που απαιτείται για την επεξεργασία του εγκεφαλικού ιστού και την έκθεσή του σε φιλμ ακτίνων Χ μπορεί να είναι πολλοί μήνες. Η υπερβολική εγκεφαλική δραστηριότητα μπορεί να οδηγήσει σε διάχυση της απόκρισης σε μεγάλες εγκεφαλικές περιοχές, μειώνοντας τις ορατές διαφορές μεταξύ των περιοχών. Επιπλέον, δεν είναι δυνατό να συγκρίνουμε το πείραμα με μια δοκιμασία ελέγχου στο ίδιο ζώο, γιατί πρέπει να θυσιάσουμε το ζώο για να παραγάγουμε μια απεικόνιση σε φιλμ, και οι άνθρωποι μπορούν να υποστούν μόνο μια δοκιμασία PET σε κάθε συνεδρία. Λόγω των διαφορών που παρατηρούνται μεταξύ των ατόμων, αλλά και στο ίδιο άτομο σε διαφορετικές συνεδρίες, πρέπει να εξαχθούν μέσοι όροι από πολλά υποκείμενα. Αυτό που επίσης περιπλέκει τα πράγματα είναι το ότι δεν είμαστε βέβαιοι για το πώς ακριβώς συσχετίζεται ο μεταβολισμός της γλυκόζης με την ηλεκτρική δραστηριότητα. Εικάζεται ότι συνδέονται στενά στο νευροπίλημα, αλλά, παρόλο που αυτό φαίνεται εύλογο, δεν είναι γνωστό με βεβαιότητα για όλες τις περιοχές του εγκεφάλου. Παρ’ όλα αυτά, συγκρίσεις μεταξύ χαρτογραφήσεων με την τεχνική της 2-DG και συμβατικών ηλεκτρικών καταγραφών μας δίνουν μια πληρέστερη εικόνα των επεξεργασιών στο σύνολο του εγκεφάλου (Jones, Juliano, & Whitsel 1987) και έχουν φέρει στο φως σημαντικά δεδομένα σχετικά με την τοπογραφική οργάνωση των ιδιοτήτων των νευρώνων εντός των περιοχών του εγκεφάλου και τις προβολές μεταξύ περιοχών. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την τοπική αιματική ροή για να παρακολουθήσουμε τις διαφορετικές μεταβολικές απαιτήσεις που προκαλούνται από την ηλεκτρική δραστηριότητα (Ingvar & Schwartz

374

1974, Roland 1984a, Raichle 1986). Μπορούμε να μετρήσουμε την αιματική ροή παρακολουθώντας την κάθαρση μιας ποσότητας ξένου-133 που ενίεται στην καρωτίδα και παρακολουθείται από εξωτερικούς ανιχνευτές ραδιενέργειας. Μια παρόμοια μέθοδος είναι η μέτρηση των μεταβολών της αιματικής ροής με ΡΕΤ μετά την ένεση νερού σημασμένου με οξυγόνο-15 στο αίμα. Ένα μεγάλο πλεονέκτημα αυτών των μεθόδων είναι ότι μπορούν να μελετηθούν πολλές διαφορετικές συνθήκες στην ίδια συνεδρία, επειδή οι χρόνοι απορρόφησης και ημίσειας ζωής διαρκούν μόνο μερικά λεπτά. Οι τεχνικές αυτές έχουν χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της εκούσιας κινητικής δραστηριότητας (Fox et al. 1985) και της επιλεκτικής προσοχής σε σωματοαισθητικά ερεθίσματα (Roland 1984b). Σήμερα η χωρική διακριτική ικανότητα της τομογραφίας ΡΕΤ είναι περίπου 10 mm, και η τελική διακριτική ικανότητα, που περιορίζεται από το φάσμα των ποζιτρονίων, υπολογίζεται γύρω στα 2 με 3 mm. Χρησιμοποιώντας μια τεχνική εξαγωγής του μέσου όρου που εφαρμόζεται σε σημειακές πηγές, ωστόσο, οι ερευνητές έχουν κατορθώσει να χαρτογραφήσουν το οπτικό πεδίο στον πρωτοταγή οπτικό φλοιό του ανθρώπου με διακριτική ικανότητα 1 mm (Fox et al. 1987). Η καταγραφή με ΡΕΤ μας δίνει σε μεγάλο βαθμό τη δυνατότητα να ερευνήσουμε τον εντοπισμό ανώτερων λειτουργιών, περιλαμβανομένων και των γλωσσικών ικανοτήτων στον άνθρωπο. Παραδείγματος χάριν, γνωσιακές λειτουργίες όπως η ανάγνωση μεμονωμένων λέξεων έχουν μελετηθεί με τη χρήση μιας αφαιρετικής τεχνικής ώστε να εντοπιστούν μεμονωμένες νοητικές διεργασίες (Petersen et al. 1988, Posner et al. 1988· βλ. Εικόνα 13). Υπάρχουν, ωστόσο, ορισμένες μεταβλητές που προκαλούν σύγχυση και που πρέπει να διαχωριστούν με προσοχή, όπως η υποφωνητική κινητική δραστηριότητα που συχνά συνοδεύει τη νοητική δραστηριότητα. Μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα ζώα είναι η οπτική καταγραφή των ηλεκτρικών και ιοντικών μεταβολών στον εγκέφαλο με άμεση παρατήρηση. Έχουν αναπτυχθεί νέες οπτικές χρωστικές ουσίες που επιτρέπουν τη μη επεμβατική παρακολούθηση των μεταβολών δυναμικού στη μεμβράνη των νευρώνων (Salzberg et al. 1983, Grinvald 1985, Grinvald et al. 1986). Η τεχνική αυτή χρησιμοποιήθηκε πρόσφατα για να αναδειχθούν οι στήλες της μόνοοφθάλμιας επικράτησης και του προσανατολισμού στον οπτικό φλοιό (Blasdel & Salama 1986· βλ. Εικόνα 14). Φαίνεται επίσης ότι μπορούν να καταγραφούν μικρές μεταβολές στην απορρόφηση του κόκκινου φωτός στον οπτικό φλοιό, και ότι οι μεταβολές αυτές συσχετίζονται με τις ηλεκτρικές αποκρίσεις των νευρώνων ακόμη και όταν δεν υπάρχουν χρωστικές ουσίες (Grinvald et al. 1986). Έχουν επίσης αναπτυχθεί φωσφορίζουσες χρωστικές ουσίες ευαίσθητες σε ιόντα, όπως η χρωστική Fura-2, που είναι ευαίσθητη στο ασβέστιο, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση των μεταβολών της διακυτταρικής συγκέντρωσης ιόντων (Tsien & Poenie 1986, Connor et al. 1987). Αυτές οι οπτικές τεχνικές μπορούν να χρησιμοποιηθούν με

375

την ομοεστιακή (confocal) μικροσκοπία ώστε να δημιουργηθούν τρισδιάστατες απεικονίσεις της φυσιολογικής δραστηριότητας in vivo (Boyde 1985). Η ομορφιά και τα εντυπωσιακά επιτεύγματα αυτών των νέων απεικονιστικών τεχνικών μπορεί να προκαλέσουν έναν άκριτο ενθουσιασμό, γι’ αυτό και πρέπει να τονίσουμε ότι οι τεχνικές αυτές εισάγουν την πιθανότητα πλασματικών αποτελεσμάτων (artifacts) καθώς και πολλά νέα προβλήματα ερμηνείας, και μπορεί να χρειαστεί αρκετός καιρός ώσπου να μπορέσουμε να τις χρησιμοποιούμε συστηματικά και με σιγουριά. Επίσης, καμία από τις τεχνικές απεικόνισης δεν είναι ακόμη τόσο ευέλικτη ούτε έχει τόσο καλή τοπική και χρονική διακριτική ικανότητα in vivo όσο η καταγραφή από μεμονωμένους νευρώνες με μικροηλεκτρόδια. Παρά τα προβλήματα αυτά, φαίνεται πολύ πιθανό ότι θα μπορέσουμε κάποια στιγμή να έχουμε συνολικές εικόνες των επεξεργασιών που επιτελούνται στο νευρικό σύστημα σε συνθήκες που θα πλησιάζουν πολύ τις φυσιολογικές. Αδρή ηλεκτρική και μαγνητική καταγραφή Οι πρώτες ηλεκτρικές καταγραφές από το τριχωτό της κεφαλής ανθρώπων έγιναν το 1929 από τον Hans Berger, ο οποίος κατέγραψε τις μεταβολές δυναμικού σε μικροβόλτ με ένα γαλβανόμετρο με ελατήριο. Ήταν εύκολο να παρατηρηθούν σημαντικές μεταβολές της ηλεκτρικής δραστηριότητας ανάλογα με το αν το υποκείμενο ήταν σε εγρήγορση, κοιμόταν βαθιά ή ονειρευόταν (Penfield & Jasper 1954· βλ. και Εικόνα 15). Το ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (ΗΕΓ) έχει επίσης φανεί χρήσιμο για τον προσδιορισμό των ευρύτερων περιοχών του εγκεφάλου που είναι εξειδικευμένες για ορισμένες αισθητηριακές λειτουργίες και συνεπώς για τον εντοπισμό του ακουστικού φλοιού, του σωματοαισθητικού φλοιού, κ.ο.κ. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της τεχνικής είναι ότι είναι μη επεμβατική και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε φυσιολογικούς ανθρώπους που βρίσκονται σε εγρήγορση και εκτελούν συμπεριφορές. Παρόλο που το ΗΕΓ έχει φανεί χρήσιμο για τη διάγνωση εγκεφαλικών νοσημάτων, έχει φανεί λιγότερο χρήσιμο από ό,τι είχαν ελπίσει αρχικά οι ερευνητές για την ανακάλυψη εγκεφαλικών μηχανισμών. Μια σημαντική δυσκολία στο συσχετισμό των κυματομορφών με τις υποκείμενες επεξεργασίες των νευρώνων είναι ότι η καταγραφή με ΗΕΓ είναι ένα σύνθετο σήμα που προκύπτει από αγωγιμότηταvolume conduction σε πολλά διαφορετικά τμήματα του εγκεφάλου, και δεν είναι καθόλου σαφές το τι σημαίνει ένα σήμα, όσον αφορά τη συμπεριφορά των νευρώνων στα αντίστοιχα νευρωνικά κυκλώματα. Στα ζώα, μπορούν να εισαχθούν ηλεκτρόδια βάθους που χρησιμοποιούνται για να εντοπίσουν τις ισχυρές πηγές, αλλά στους ανθρώπους η τεχνική αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο κάτω από ειδικές συνθήκες όταν υπάρχει σοβαρός κλινικός λόγος. Ακόμη όμως και υπό τις ευνοϊκότερες δυνατές συνθήκες ο εντοπισμός των πηγών του ΗΕΓ είναι δύσκολος και προβληματικός.

376

Το δυναμικό προκλητής αντίδρασης (ERP) μπορεί να εξαχθεί από τις καταγραφές του ΗΕΓ μέσω άθροισης κυματομορφών που συμβαίνουν στον ίδιο χρόνο από την έναρξη ενός συγκεκριμένου αισθητηριακού ερεθίσματος ή κινητικής απάντησης, όπως φαίνεται στην Εικόνα 16. (Για μια επισκόπηση βλ. Hillyard & Picton 1987). Ο πειραματιστής, παραδείγματος χάριν, μπορεί να παρουσιάσει ένα οπτικό ερέθισμα στο υποκείμενο, να κάνει από μια καταγραφή ΗΕΓ για δέκαεπαναλήψεις, και μετά να εξαγάγει το μέσο όρο αυτών των κυματομορφών. Έχουν γίνει σημαντικές πρόοδοι στο συσχετισμό συγκεκριμένων στοιχείων της κυματομορφής του ERP με διαφορετικές συνιστώσες της αισθητηριακής αντίληψης. Παραδείγματος χάριν, αξιόπιστα πρότυπα κυματομορφών παράγονται τα πρώτα 50 ms μετά την παρουσίαση του ερεθίσματος, και τα πρότυπα αυτά μεταβάλλονται με συστηματικό τρόπο σε συνάρτηση με το αν το ερέθισμα ήταν αρκετά μακράς διάρκειας ή αρκετά έντονο ώστε να γίνει αντιληπτό συνειδητά. Άλλες κυματομορφές που εμφανίζονται αργότερα φαίνεται ότι αντανακλούν επεξεργασία πληροφοριών σε ανώτερο επίπεδο. Περίπου 300 ms μετά την παρουσίαση του ερεθίσματος, παράγεται ένα μεγάλο θετικό κύμα (Ρ 300) αν το ερέθισμα προκάλεσε έκπληξη στο υποκείμενο ή αν το υποκείμενο δεν το είχε προβλέψει (Donchin et al. 1983) και το φαινόμενο αυτό έχει αναπαραχθεί σε πιθήκους (Paller et al. 1989). Η ανακάλυψη ενός μεγάλου αρνητικού κύματος (Ν 400) όταν στο υποκείμενο παρουσιάζεται κάτι παράδοξο από σημασιολογική άποψη (Kutas & Van Petten 1988) υποδηλώνει ότι η τεχνική αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη ορισμένων συνιστωσών στην επεξεργασία του λόγου. Άλλα χαρακτηριστικά των κυματομορφών έχουν φανεί χρήσιμα στην αξιολόγηση υποθέσεων σχετικά με την επεξεργασία του λόγου και στη διερεύνηση ερωτημάτων που αφορούν τη χρονική σειρά των συμβάντων κατά την επεξεργασία του λόγου (Van Petten & Kutas 1987). Δυστυχώς, ορισμένα από τα συστατικά στοιχεία του ERP μπορεί να μην είναι ενιαία, αλλά να προέρχονται πολλές πηγές που έχουν διαφορετικά μεγέθη ανάλογα με τις πειραματικές συνθήκες. Παραδείγματος χάριν, φαίνεται οι πηγές του Ρ 300 βρίσκονται τόσο στο φλοιό όσο και σε υποφλοιώδεις δομές. Μπορεί να είναι δυνατό να κατασκευάσουμε μοντέλα των πηγών των προκλητών δυναμικών στον εγκέφαλο και να εντοπίσουμε την προέλευση του κάθε συστατικού στοιχείου (Scherg & Von Cramon 1986). Τα ρεύματα στους νευρώνες δημιουργούν όχι μόνο ηλεκτρικά αλλά και μαγνητικά πεδία. Αυτά τα μαγνητικά πεδία δεν επηρεάζονται από την volume conduction, όπως το ΗΕΓ, και συνεπώς οι πηγές του ρεύματος εντοπίζονται με μεγαλύτερη ευκολία από ό,τι στα ηλεκτρικά πεδία και μπορούν να μετρηθούν με ευαίσθητα υπεραγώγιμα μαγνητόμετρα (Williamson & Kaufman 1987). Μια στρατηγική, συνεπώς, είναι να επιχειρηθεί η συσχέτιση των ιδιοτήτων των μαγνητικών πεδίων με ορισμένες συνιστώσες της επεξεργασίας πληροφοριών. Δεν είναι όμως δυνατόν να ανασυστήσουμε τις εσωτερικές πηγές του ρεύματος από το μαγνητοεγκεφαλογράφημα (ΜΕΓ) χωρίς να κάνουμε επιπλέον υποθέσεις

377

σχετικά με τη χωρική κατανομή των πηγών. Έχουμε, ωστόσο, κατορθώσει να χαρτογραφήσουμε τμήματα του οπτικού φλοιού σε ανθρώπους και να δείξουμε ότι ο πρωτοταγής ακουστικός φλοιός είναι οργανωμένος τονοτοπικά, βάσει μιας λογαριθμικής κλίμακας συχνοτήτων. Η τεχνική του ΜΕΓ είναι ακόμη πολύ καινούργια και οι δυνατότητές της δεν έχουν εξερευνηθεί πλήρως. Ειδικότερα, σύντομα θα έχουμε στη διάθεσή μας διατάξεις πολλαπλών μαγνητικών αισθητήρων που θα επιταχύνουν τη διαδικασία της παραγωγής μαγνητικών χαρτών του εγκεφάλου. Καταγραφή μεμονωμένων νευρωνων Οι περισσότερες γνώσεις μας για τις ιδιότητες απόκρισης των μεμονωμένων νευρώνων έχουν αποκτηθεί με τη μέθοδο της καταγραφής από μεμονωμένους νευρώνες. Στην τεχνική αυτή, ένα μικροηλεκτρόδιο με μυτερή άκρη εισάγεται στον εγκέφαλο και χρησιμοποιείται για την καταγραφή τοπικών εξωκυτταρικών δυναμικών. Μπορούμε επίσης να μετρήσουμε τα ενδοκυτταρικά δυναμικά χρησιμοποιώντας εξαιρετικά λεπτούς γυάλινουςς μικροσωληνίσκους· ωστόσο, σταθερές ενδοκυτταρικές καταγραφές in vivo μπορούν να γίνουν μόνο για λίγα λεπτά, ενώ οι εξωκυτταρικές καταγραφές μπορούν να διαρκέσουν πολλές ώρες (Εικόνα 17). Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της καταγραφής από μεμονωμένους νευρώνες είναι η πολύ καλή χωρική και χρονική διακριτική ικανότητα, και η τεχνική αυτή έχει αποδώσει πολλά επαναστατικά αποτελέσματα για τον κλάδο. Έχουμε, λόγου χάριν, μάθει πολλά για την αρχιτεκτονική του οπτικού φλοιού σε αναισθητοποιημένα ζώα μέσα από τις πρωτοποριακές εργασίες των Hubel και Wiesel (1962). Οι ανακαλύψεις σχετικά με τις τοπογραφικά οργανωμένες περιοχές του φλοιού έχουν όλες βασιστεί στη χρήση των καταγραφών από μεμονωμένους νευρώνες. Πιο πρόσφατα κατέστη δυνατή η μελέτη, σε ζώα που βρίσκονται σε εγρήγορση και δράση, των μεταβολών της απόκρισης μεμονωμένων νευρώνων του οπτικού φλοιού στην κατευθυνόμενη οπτική προσοχή (Moran & Desimone 1985) και σε μεταβλητές εξαρτώμενες από τη συγκεκριμένη λειτουργία, όπως το αν το ζώο αναζητεί ένα συγκεκριμένο οπτικό σχήμα που να ταιριάζει με ένα απτικό σχήμα που του έχει παρουσιαστεί (Hanny, Maunsell, & Schiller 1988, Maunsell & Newsome 1987). Όσο ψηλότερα προχωρούμε όμως στην ιεραρχία του οπτικού συστήματος, τόσο πιο δύσκολο είναι να βρεθεί το κατάλληλο οπτικό ερέθισμα για ένα νευρώνα, αν και υπάρχουν εξαιρετικά ενδιαφέρουσες αναφορές σε νευρώνες που αποκρίνονται επιλεκτικά σε χέρια και πρόσωπα (Barlow 1985, Perrett, Mistlin, & Chitty 1987) και σε νευρώνες στον ιππόκαμπο που αποκρίνονται επιλεκτικά στη θέση του ζώου στο χώρο (O’Keefe & Nadel 1978). Στις οπτικές περιοχές ανωτέρας απαρτιώσεως και στο συνειρμικό φλοιό δεν είναι καθόλου βέβαιο ότι τα ερεθίσματα που έχουν επιλεγεί είναι τα κατάλληλα, ή ακόμη και πώς θα πρέπει να ερμηνευθούν οι αποκρίσεις. Ίσως, παραδείγματος χάριν, να ανακαλυφθεί κάποια στιγμή ότι τα κύτταρα

378

που πιστεύαμε ότι αποκρίνονται επιλεκτικά στα πρόσωπα μπορεί να αποκρίνονται κα σε πιο αφηρημένα ερεθίσματα, λόγου χάριν σε ένα συγκεκριμένο σύνολο fractal σχημάτων (Mandelbrot 1983, Pentland 1984). Επιπλέον, υπάρχει πάντα ο φόβος ότι μας ξεφεύγει ένας σημαντικός πληθυσμός νευρώνων επειδή η απόδοσή τους είναι χαμηλή ή επειδή παίρνουμε επιλεκτικά δείγματα. Πολλές ιδιότητες της απόκρισης των μεμονωμένων νευρώνων συσχετίζοτναι σε μεγάλο βαθμό με ιδιότητες των αισθητηριακών ερεθισμάτων και των κινήσεων, αλλά είναι σχετικά λίγα τα κύτταρα που οι αποκρίσεις τους έχουν συσχετιστεί με αυτό που αντιλαμβάνεται ένας οργανισμός. Πολλοί νευρώνες του οπτικού μας συστήματος, λόγου χάριν, αποκρίνονται διαφορετικά ανάλογα με το μήκος κύματος του φωτός. Ωστόσο, η αντίληψη του χρώματος εξαρτάται περισσότερο από τις ιδιότητες αντανάκλασης των επιφανειών παρά από το μήκος κύματος, και γι’ αυτό η αντίληψη του χρώματος είναι λίγο πολύ σταθερή ανεξάρτητα από τις μεταβολές του φωτισμού. Μόνο ένα μικρό υποσύνολο νευρώνων του οπτικού φλοιού αποκρίνονται με παρόμοιο τρόπο στην αντιληπτική αναφορά του χρώματος (Zeki 1983). Αν οι περισσότεροι νευρώνες του οπτικού φλοιού αποκρίνονται στη φασματική σύνθεση μιας σκηνής, γιατί δεν έχουμε αντιληπτική συνείδηση αυτής της πληροφορίας; Άλλωστε, οι περισσότεροι νευρώνες της περιοχής V1 απαντούν περισσότερο σε μονοοφθάλμια ερεθίσματα, και ορισμένοι αποκρίνονται μόνο σε ερεθισμό του ενός οφθαλμού, αλλά όταν μια δέσμη φωτός πέφτει τυχαία σε ένα από τα μάτια, ο παρατηρητής δεν μπορεί να πεί ποιο μάτι δέχτηκε το ερέθισμα, παρόλες τις πληροφορίες που δίνουν οι αποκρίσεις των μεμονωμένων νευρώνων. Σε γενικές γραμμές, όσο ψηλότερα στην ιεραρχία ενός αισθητηριακού συστήματος βρίσκεται ένας νευρώνας, τόσο πιθανότερο είναι ότι η απόκρισή του μπορεί να συσχετιστεί με αντιληπτικές αποκρίσεις. Παραδείγματος χάριν, ορισμένοι νευρώνες στην περιοχή V2 αλλά όχι στη V1 αποκρίνονται στα απατηλά περιγράμματα, όπως τα σχήματα του Kanizsa (von der Heydt et al. 1984). Ένα επιπλέον πρόβλημα είναι ότι οι αποκρίσεις που συσχετίζονται με μια συμπεριφορά μπορεί να μην είναι αιτιακά αναγκαίες και ικανές για την παραγωγή αυτής της συμπεριφοράς. Υπάρχει, παραδείγματος χάριν, μια πολύ μεγάλη μεταβολή του ρυθμού πυροδότησης των νευρώνων του ιπποκάμπου στο κουνέλι, κατά την εκμάθηση μιας απόκρισης ανοιγοκλεισίματος του ματιού, αλλά αν προκληθεί βλάβη στον ιππόκαμπο μετά την εκπαίδευση δεν επηρεάζει την μεμαθημένη απόκριση, και κουνέλια χωρίς ιππόκαμπο εκπαιδεύονται φυσιολογικά (Berger & Thompson 1978). Δεν μπορούμε να συναγάγουμε τις ιδιότητες που έχει ένα νευρωνικό δίκτυο βάσει των ιδιοτήτων μικρών δειγμάτων από κύτταρα, αλλά η ανακάλυψη των ιδιοτήτωντων δικτύων ενδέχεται να είναι απαραίτητη για να κατανοήσουμε τους αντιληπτικούς μηχανισμούς. Για να κατανοήσουμε, επομένως, τις αρχές της χωροχρονικής κωδικοποίησης σε δίκτυα νευρώνων, πρέπει να γίνει ακόμη πολλή δουλειά για να ανακαλύψουμε τις συμβαίνει σε έναν μεγαλύτερο πληθυσμό κυττάρων.

379

Έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι που μας επιτρέπουν να πάρουμε ταυτόχρονες καταγραφές από πολλούς νευρώνες, και είναι ήδη φανερό ότι ιδιότητες των δικτύων τις οποίες δεν βλέπουμε όταν περιοριζόμαστε σε μεθόδους καταγραφής μεμονωμένων νευρώνων γίνονται ορατές όταν παρατηρούμε τη συμπεριφορά ενός μεγαλύτερου πληθυσμού κυττάρων, όπως η συγχρονισμένη πυροδότηση (Llinas 1985, Reitboeck 1983, Gerstein et al. 1983). Όσο όμως κι αν επιθυμούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις μεθόδους, τα προβλήματα που παρουσιάζει η ανάπτυξή τους είναι τεράστια. Οι οπτικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη κυτταρικών αποκρίσεων μπορεί να αποδειχθούν χρήσιμες και για τη μελέτη των ιδιοτήτων πληθυσμών κυττάρων, αλλά δεν έχουν ακόμη φτάσει στο σημείο να έχουν την ίδια διακριτική ικανότητα με τις μεθόδους καταγραφής μεμονωμένων νευρώνων στις δομές του φλοιού. Ένας χρήσιμος τρόπος για να αποκτήσουμε μις συνολική εικόνα των διάφορων τεχνικών είναι να τις εντάξουμε σε ένα σχεδιάγραμμα με κριτήριο τη χωρική και χρονική διακριτική τους ικανότητα. Αυτό μας επιτρέπει να εντοπίσουμε τα χωροχρονικά πεδία όπου δεν υπάρχουν ακόμη τεχνικές που να μας δίνουν εικόνα των αντίστοιχων επιπέδων οργάνωσης, και να συγκρίνουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των διάφορων μεθόδων (βλ. Εικόνα 18). Είναι φανερό, παραδείγματος χάριν, ότι δεν έχουμε λεπτομερείς πληροφορίες για την επεξεργασία στις στιβάδες και τις στήλες του φλοιού για ένα μεγάλο φάσμα χρονικών κλιμάκων, από χιλιοστά του δευτερολέπτου ως και ώρες. Υπάρχει επίσης μεγάλη ανάγκη να βρεθούν πειραματικές τεχνικές σχεδιασμένες για τη διερεύνηση του δενδριτικού και του συναπτικού επιπέδου οργάνωσης του εγκεφαλικού φλοιού. Τέλος, η κάθε τεχνική έχει τα όριά της, έτσι ώστε να χρειάζεται ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν περισσότερες τεχνικές σε ένα δεδομένο επίπεδο για να επικυρωθούν τα αποτελέσματα. Επιλογή Προτεινόμενης Βιβλιογραφίας Άλλα κεφάλαια αυτού του βιβλίου αναφέρονται σε εξειδικευμένες πτυχές του εγκεφάλου και της νοητικής λειτουργίας όπως η όραση (κεφάλαιο 15), η προσοχή (κεφάλαιο 16), η μνήμη (κεφάλαιο 17), και ο κινητικός έλεγχος (κεφάλαια 18 και 19). Σ’ αυτήν τη σχολιασμένη βιβλιογραφία παραθέτουμε ορισμένα προσιτά βιβλία και περιοδικά που μπορούν να βοηθήσουν τον αναγνώστη να προσεγγίσει τα όσα έχουν γραφτεί γι’ αυτά τα ζητήματα. Ο κατάλογος είναι επιλεκτικός και με κανένα τρόπο δεν είναι εξαντλητικός. Arbib, M.A., 1987. Brains, Machines and Mathematics 2η έκδ. New York: Springer-Verlag. Ιστορική επισκόπηση της κατασκευής μοντέλων της εγκεφαλικής λειτουργίας.

380

Changeux, J.-P., 1985. Neuronal Man. Oxford: Oxford University Press. Συνολική άποψη για τον εγκέφαλο και τη συμπεριφορά υπό το φως της αναπτυξιακής και της μοριακής νευροβιολογίας. Churchland, Patricia Smith, 1986. Neurophilosophy: Toward a Unified Science of the Mind-Brain. Cambridge, MA: MIT Press. Διερεύνηση της προσέγγισης μεταξύ των επιστημών της νόησης και των νευροεπιστημών. Dowling, J.E. 1987. The Retina: An Approachable Part of the Brain. Cambridge, MA: Harvard University Press. Παρόλο που δεν είναι μέσα στον εγκέφαλο, ο αμφιβληστροειδής αποτελεί μέρος του κεντρικού νευρικού συστήματος, και είναι ένα από τα λίγα μέρη του που ίσως να κατανοούμε ήδη τη λειτουργία του. Groves, Philip M. & Rebec, George V. 1988. Introduction to Biological Psychology. 3η έκδ. Dubuque, IA: William C. Brown Co. Publishers. Πλήρης και πολύ κατανοητή βασική εισαγωγή. Hubel, D.H. 1988. Eye, Vision and Brain. New York: Freeman. Θαυμάσια επισκόπηση των όσων γνωρίζουμε σήμερα για τη δομή και τη λειτουργία του οπτικού συστήματος της γάτας και του πιθήκου. Jeannerod, M. 1985. The Brain Machine. Cambridge, MA: Harvard University Press. Κριτική ιστορική επισκόπηση της ανάπτυξης των ιδεών που αφορούν τη νευροφυσιολογία των ανώτερων νοητικών λειτουργιών, και ιδίως των συστημάτων δράσης. LeDoux, Joseph E., & Hirst, William, eds. 1986. Mind and Brain: Dialogues in Cognitive Neuroscience. Cambridge: Cambridge University Press. Ψυχολόγοι και νευροεπιστήμονες μιλούν για θέματα όπως η μνήμη και η προσοχή, και η κάθε πλευρά σχολιάζει τα λεγόμενα της άλλης. Δείχνει ποια είναι τα προβλήματα και οι προοπτικές της αλληλεπίδρασης μεταξύ νευροεπιστημόνων και γνωσιακών επιστημόνων. Kandel, E. & Schwartz, J. 1985. Principles of Neural Science. 2η έκδ. New York: Elsevier. Πλήρης εισαγωγή σε όλα τα επίπεδα οργάνωσης του εγκεφάλου, που αναφέρεται και σε θέματα νευρολογίας. Kuffler, S.W., Nicolls, J.G. & Martin, A.R. 1984. From Neuron to Brain: A Cellular Approach to the Function of the Nervous System. 2η έκδ. Sunderland, MA: Sinauer. Αξιόπιστη, καλογραμμένη εισαγωγή στην κυτταρική νευροβιολογία. Plum, F. & Mountcastle, V., eds, 1987. Higher functions of the brain. Στο Handbook of Physiology. Vol. 5, sec. 1. Βλ. ιδίως το κεφάλαιο του

381

R. Andersen για τον βρεγματικό φλοιό, της P. Goldman-Rakic για τον μετωπιαίο φλοιό, και των S. Hillyard και T. Picton για τα δυναμικά προκλητής αντίδρασης. Rumelhart, D.G. & McClelland, J.L. 1986. Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition. Volume 1: Foundations. Volume 2: Psychological and Biological Models. Cambridge MA: MIT Press. Πολύ σημαντική συλλογή άρθρων σχετικά με τον σχεδιασμό συνδετιστικών μοντέλων. Schwartz, E., ed. 1990. Computational Neuroscience. Cambridge, MA: MIT Press. Συλλογή άρθρων που αφορούν τον σχεδιασμό μοντέλων του νευρικού συστήματος, από το βιοφυσικό επίπεδο ως το επίπεδο των συστημάτων. Shepherd, G.M. 1987. Neurobiology. 2η έκδ. Oxford: Oxford University Press. Ευρεία επισκόπηση της νευροεπιστήμης στο κυτταρικό επίπεδο και στο επίπεδο των συστημάτων, με αναφορές και στη νευροβιολογία των ασπονδύλων. Squire, L.R. 1987. Memory and Brain. Oxford: Oxford University Press. Προσιτή και αξιόπιστη εισαγωγή στα όσα γνωρίζουμε σχετικά με τη βιολογική βάση της μνήμης και της μάθησης. Cognitive Neuroscience. Τριμηνιαίο περιοδικό. Cambridge, MA: MIT Press. Ερευνητικά άρθρα σχετικά με τους νευρωνικούς μηχανισμούς στους οποίους βασίζονται οι νοητικές επεξεργασίες. Neural Computation. Τριμηνιαίο περιοδικό. Cambridge, MA: MIT Press. Σύντομα ερευνητικά άρθρα σχετικά με το σχεδιασμό μοντέλων του εγκεφάλου στην υπολογιστική νευροεπιστήμη και τα συστήματα νευρωνικής επεξεργασίας πληροφοριών στη νευροϋπολογιστική. Περιέχει επίσης επισκοπήσεις προσιτές στον μη ειδικό αναγνώστη. Trends in Neuroscience. Μηνιαίο περιοδικό (Elsevier). Περιέχει σύντομες αλλά πολύ χρήσιμες επισκοπήσεις σε τεχνικά θέματα και είναι μια καλή πηγή για πρόσφατη βιβλιογραφία σχετικά με θέματα τρέχοντος ενδιαφέροντος. Annual Reviews of Neuroscience. Palo Alto, CA: Annual Reviews Inc. Πλήρεις επισκοπήσεις της βιβλιογραφίας πάνω σε εξειδικευμένα θέματα. Daedalus: Journal of the American Academy of Arts and Sciences. Χειμώνας 1988 Ειδικό Τεύχος αφιερωμένο στην Τεχνητή Νοημοσύνη. Περιλαμβάνει άρθρα για τη σχέση μεταξύ εγκεφάλου και υπολογιστή. Βλ. ιδίως τα άρθρα: «Neural Nets and Artificial Intelligence» των J.D. Cowan και D.H. Sharp· «The New Connectionism: Developing

382

Relationships Between Neuroscience and Artificial Intelligence» του J.T. Schwartz· «Real Brains and Artificial Intelligence» των G.N. Reeke Jr. και G.M. Edelman· «The Prospects for Building Truly Intelligent και «Making Machines (and Artificial Machines» του D.L. Waltz· Intelligence) See» των A. Hurlbert και T. Poggio.

383

Βιβλιογραφικές αναφορές Abraham, R.F. & Shaw, C.D. 1982. Dynamics, the Geometry of Behavior. Santa Cruz: Aerial Press. Adrian, E.D. 1953. The mechanism of olfactory stimulation in the mammal. Adv. Sci. (Lond.) 9:417-420. Alkon, D.L. 1987. Memory Traces in the Brain. Oxford: Oxford University Press. Allman, J. 1982. Reconstructing the evolution of the brain in primates through the use of comparative neurophysiological and neuroanatomical data. Στο E. Armstrong & D. Falk, eds. Primate Evolution. New York: Plenum, σσ. 13-28. Allman, J., Miezin, F., & McGuinness, E. 1985. Stimulus specific response from beyond the classical receptive field: Neuropsychological mechanisms for local-global comparisons in visual neurons. Στο W.M. Cowan, E.M. Shooter, C.F. Stevens, & R.F. Thompson, eds. Annual Review of Neuroscience. Palo Alto: Annual Reviews, Inc., σσ. 407-430. Andersen, R.A., & Mountcastle, V.B. 1983. The influence of the angle of gaze upon the excitability of light-sensitive neurons of the posterior parietal cortex. Journal of Neuroscience 3:532-548. Arbib, M., & George, S.A. 1987. 1987 Short Course Syllabus: Computational Neuroscience. Washington, DC: Society for Neuroscience. Asanuma, H. 1975. Recent developments in the study of the columnar arrangement of neurons within motor cortex. Physiological Review 55:143-156. Bachus, R., Mueller, E., Koenig, H., Braecle, G., & Weber, H. 1987. Functional imaging using NMR. Στο V.R. McCready, M. Leach, & P.J. Ell, eds. Functional Studies Using NMR. New York: Springer Verlag, σσ. 4360. Barlow, H.B. 1985. The Twelfth Bartlett Memorial Lecture: The role of single neurons in the psychology of perception. Quart. J. Exp. Psych. 37A: 121-145. Berger, T.W., & Thompson, R.F. 1978. Neuronal plasticity in the limbic system during classical conditioning of the rabbit nictitating membrane response. 1. The hippocampus. Brain Research 145:323-346. Blasdel, G.G., & Salama, G. 1986. Voltage-sensitive dyes reveal a modular organization in monkey striate cortex. Nature 320:579-585. Boltz, J., & Gilbert, C.D. 1986. Generation of end-inhibition in the visual cortex via interlaminar connections. Nature 320:362-365. Boyde, A. 1985. Stereoscopic images in confocal (tandem scanning) microscopy. Science 230:1270-1272. Brown, T.H., Ganong, A.H., Kariss, E.W., & Keenan, C.L. 1989. Hebbian synapses – Computations and biophysical mechanisms. Ann. Rev. Neurosci. 12: (in press). Cajal, S.R. 1937. Recollections of My Life. Philadelphia: American Philosophical Society.

384

Campbell, C.B.G., & Hodos, W. 1970. The concept of homology and the evolution of the nervous system. Brain, Behavior and Evolution 3:353367. Churchland, P.M. 1985. Some reductive strategies in cognitive neurobiology. Mind 95:279-309. Churchland, P.S. 1986. Neurophilosophy: Toward a Unified Science of the Mind-Brain. Cambridge, MA: MIT Press. Churchland, P.S., & Sejnowski, T.J. 1988a. Neural representations and neural computations. Στο L. Nadel, ed. Neural Connections and Mental Computation. Cambridge, MA: MIT Press. Churchland, P.S., & Sejnowski, T.J. 1988b. Perspectives in cognitive neuroscience. Science 242:741-745. Connor, J.A., Tseng, H.S., & Hockberger, P.E. 1987. Depolarization- and transmitter-induced changes in intracellular calcium of rat cerebellar granule cells in explant cultures. Journal of Neuroscience 7:13841400. Cowan, W.M., Fawcett, J.W., O’Leary, D.D.M., & Stanfield, B.B. 1984. Regressive events in neurogenesis. Science 225:1258-1265. Crick, F.H.C. 1979 (Σεπτέμβριος). Thinking about the brain. Scientific American 241(3):219-232. Crick, F.H.C., & Asanuma, C. 1986. Certain aspects of the anatomy and physiology of the cerebral cortex. Στο J.L. McLelland, & D.E. Rummelhart, eds. Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition: Psychological and Biological. Cambridge, MA: MIT Press, σσ. 333-371. Damasio, A.R. 1985. Disorders of complex visual processing: Agnosias, achromatopsia, Balint’s syndrome, and related difficulties of orientation and construction. Στο M.-M. Mesulam, ed. Principles of Behavioral Neurology. Philadelphia: F.A. Davis, σσ. 259-288. DeYoe, E.A., & Van Essen, D.C. 1988. Concurrent Processing Streams on monkey visual cortex. Trends in Neuroscience 11:219-226. Dobbins, A., Zucker, S.W. & Cynader, M.S. 1987. Endstopped neurons in the visual cortex as a substrate for calculating curvature. Nature 329:438441. Donchin, E., McCarthy, G., Kutas, M., & Ritter, W. 1983. Event-related potentials in the study of consciousness. Στο G.E. Schwartz & D. Shapiro, eds. Consciousness and Self-Regulation. New York: Plenum, σσ. 81-121. Feldman, J.A., & Ballard, D.H. 1982. Connectionist models and their properties. Cognitive Science 6:205-254. Ferrier, D. (1876). The Function of the Brain. London: Smith, Elder. Ferster, D., & Koch, C. 1987. Neuronal connections underlying orientation selectivity in cat visual cortex. Trends in Neurosciences 10:487-492. Fetz, E.E., & Cheney, P.D. 1980. Postpike facilitation of forelimb muscle activity by primate corticomotoneural cells. Journal of Neurophysiology 44:751-772.

385

Fox, P.T., Fox, J.M., & Raichle, M.E. 1985. The role of the cerebral cortex in the generation of voluntary saccades: A positron emission tomographic study. Journal of Neurophysiology 54:348-369. Fox, P.T., Miezin, F.M., Allman, J.A., Van Essen, D.C., & Raichle, M.E. 1987. Retinoptic organization of human visual cortex mapped with positron emission tomography. Journal of Neuroscience 7:913-922. Gall, F.J., & Spurtzheim, J.C. 1968. Anatomie et physiologie du système nerveux en gé né ral, et du cerveau en particulier, avec des observations sur la possibilité de reconnaître plusieurs dispositions intellectuelles et morales de l’ homme et des animaux, par la configuration de leurs têtes. Στο E. Clark, & C.D. O’Mally, eds. The Human Brain and Spinal Cord: A Historical Study Illustrated by Writings from Antiquity to the Twentieth Century. Berleley and Los Angeles: University of California Press, σσ. 476-480. Gerstein, G.L., Bloom, M.J., Espinosa, I.E., Evanzuck, S., & Turner, M.R. 1983. Design of a laboratory for multineuron studies. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics SMC-13:668-676. Goldman-Rakic, P.S. 1987. Circuitry of primate prefrontal cortex and regulation of behavior by representational knowledge. Στο F. Plum, & V. Mountcastle, eds. Higher Cortical Function: Handbook of Physiology. Washington, DC: American Physiological Society, σσ. 373-417. Goldman-Rakic, P.S., & Selemon, L.D. 1986. Topography of corticostriatal projections in nonhuman primates and implications for functional parcellation of the neostriatum. Στο E.G. Jones, & A. Peters, eds. Cerebral Cortex. New York: Plenum Press, σσ. 447-466. Graybiel, A.N., & Hickey, T.L. 1982. Chemospecificity of ontogenetic units in the striatum: Demonstration by combining [3H]thymidine neuronography and histochemical staining. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79:198-202. Grinvald, A. 1985. Real-time optical mapping of neuronal activity: From single growth cones to the intact mammalian brain. Στο W.M. Cowan, E.M. Shooter, C.F. Stevens, & R.F. Thompson, eds. Annual Review of Neuroscience. Palo Alto: Annual Reviews, Inc., σσ. 263-305. Grinvald, A., Lieke, E., Frostig, R.D., Gilbert, C.D., & Wiesel, T.N. 1986. Functional architecture of cortex revealed by optical imaging of intrinsic signals. Nature 324:361-364. Hanny, P.E., Maunsell, J.H.R., & Schiller, P.H. 1988. State-dependent activity in monkey and visual cortex: II. Visual and nonvisual factors in V4. Experimental Brain Research 69:245-259. Hillyard, S.A., & Picton, T.W. 1987. Electrophysiology of Cognition. Στο F. Plum, ed. Handbook of Physiology Section 1: Neurophysiology. New York: American Physiological Society, σσ. 519-584. Hinton, G.E. 1986. Learning distributed representations of concepts. Στο Proc. 8th Ann. Conf. Cog. Sci. Soc. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Assoc., σσ. 1-12.

386

Hippocrates. 1949. Ancient Medicine and Other Treatises. F. Adams trans. Chicago: Rengery. Hobson, J.A. 1985. The neurobiology and pathopyhsiology of sleep and dreaming. Discussions in Neuroscience 2:9-50. Hokfelt, T. 1987. Neuronal communication through multiple coexisting messengers. Στο G.M. Edelman, W.E. Gall, & W.M. Cowan, eds. Synaptic Function. New York: John Wiley & Sons, σσ. 179-211. Horton, J.C., & Sherk, H. 1984. Receptive field properties in the cat’s lateral geniculate nucleus in the absence of on-center retinal input. Journal of Neuroscience 4:374-380. Hubel, D.H., & Livingstone, M.S. 1987. Segregation of form, color, and stereopsis in primate area 18. Journal of Neuroscience 7:3378-3415. Hubel, D.H., & Wiesel, T.N. 1962. Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat’s visual cortex. J. Physiol. (Lond.) 160:106-154. Hubel, D.H., & Wiesel, T.N. 1977. Functional architecture of macaque monkey visual cortex. Proc. R. Soc. Lond. B 198:1-59. Hurlbert, A., & Poggio, T. 1988. Synthesizing a color algorithm from examples. Science 239:482-485. Ingvar, D.H., & Schwartz, M.S. 1974. Blood flow patterns induced in the dominant hemisphere by speech and reading. Brain 97:273-288. Jackson, J.H. 1958. Selected Writings of John Hughlings Jackson. New York: Basic Books. Jones, F.G., Juliano, S.L., & Whitsel, B.L. 1987. A combined 2-deoxyglucose and neurophysiological study of primate somatosensory cortex. Journal of Comparative Neurology 263:514-525. Kaas, J.H., Nelson, R.J., Sur, M., & Merzenich, M.M. 1979. Multiple representations of the body within the primary somatosensory cortex of primates. Science 204:521-523. Kandel, E,. & Schwartz, J. 1985. Principles of Neural Science. 2η έκδ. New York: Elsevier. Kandel, E.R, Klein, M., Hochner, B., Schuster, M., Siegelbaum, S.A., Hawkins, R.I., Glanzman, D.L., & Castelluci, V.F. 1987. Synaptic modulation and learning. New insights into synaptic transmission from the study of behavior. Στο G.M. Edelman, W.E. Gall, & W.M. Cowan, eds. Synaptic Function. New York: John Wiley & Sons, σσ. 471-518. Knudsen, E.I., du Lac, S., & Easterly, S.D. 1987. Computational maps in the brain. W.M. Cowan, E.M. Shooter, C.F. Stevens, & R.F. Thompson, eds. Annual Review of Neuroscience. Palo Alto: Annual Reviews, Inc., σσ. 41-65. Koch, C., & Poggio, T. 1987. Biophysics of Computation: Neurons, synapses, and membranes. Στο G.M. Edelman, W.E. Gall, & W.M. Cowan, eds. Synaptic Function. New York: John Wiley & Sons, σσ. 637-697. Koch, C., & Segev, I. 1989. Methods in Neuronal Modeling: From Synapse to Networks. Cambridge, MA: MIT Press. Konishi, M. 1986. Centrally synthesized maps of sensory space. Trends in Neurosciences 9:163-168.

387

Kosslyn, S.M. 1987. Seeing and imaging in the cerebral hemispheres: A computational approach. Psych. Rev. 94:148-175. Kosslyn, S.M. 1988. Aspects of cognitive neuroscience of mental imagery. Science 240:1621-1626. Kosslyn, S.M., Holtzman, J.D., Gazzaniga, M.S., & Farah, M.J. 1985. A computational analysis of mental imagery generation: Evidence for functional dissociation in split brain patients. J. Exp. Psych.: General 114:311-341. Kuffler, S.W. 1980. Slow synaptic responses in autonomic ganglia and the pursuit of a peptidergic transmitter. Στο E.A. Kravitz & J.E. Treherne, eds. Neurotransmission, Neurotransmitters, and Neuromodulators. Cambridge: Cambridge University Press, σσ. 257-286. Kutas, M., & Van Petten, C. 1988. Event-related brain potential studies of language. Στο P.K. Ackles, J.R. Jennings, & M.G.H. Coles, eds. Advances in Psychophysiology. Greenwich, CT: JAI Press. Land, E.H., Hubel, D.H., Livingstone, M.S., Perry, S.H., & Burns, M.M. 1983. Colour-generating interactions across the corpus callosum. Nature 303:616-618. LeDoux, J. & Hirst, W. (1986). Mind and Brain: Dialogues in Cognitive Neuroscience. Cambridge, Engl.: Cambridge University Press. Lehky, S.R. & Sejnowski, T.J. (1988). Network model of share-fromshading: Neural function arises from both receptive and projective fields. Nature 333: 452-454. Lisoerger, S.G., Morris, E.J. & Tychsen, L. (1987). Ann. Rev. Neurosci. 10: 97-129. Livingstone, M.S. & Hubel, D.H. (1987a). Connections between layer 4B of area 17 and the thick cytochrome oxidase stripes of area 18 in the squirrel monkey. Journal of Neuroscience 7: 3371-3377. Livingstone, M.S. & Hubel, D.H. (1987b). Psychological evidence for separate channels for the perception of form, color, movement and depth. Journal of Neuroscience 7: 3416-3468. Llinas, R.R. (1985). Electronic transmission in the mammalian central nervous system. Στο M.E.L. Bennet and D.C. Spray, eds. Gap Junctions. Coold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory, pp. 337-353. Lund, J.S. (1987). Local circuit neurons of macaque monkey striate cortex: I. Neurons of laminae 4C and 5A. Journal of Comparative Neurology 257: 60-92. Luyten, P.R. & den Hollander, J.A. (1986). Observation of metabolites in the human brain by MR spectroscopy. Radiology 161: 795-798. MacGregor, R.J. (1987a). Simplified models of single neurons. Στο Neural and Brain Modeling. New York: Harcourt Brace Jovanovich, σσ. 220260. MacGregor, R.J. (1987b). Synaptic bombardment in model neurons. Στο Neural and Brain Modeling. New York: Harcourt Brace Jovanovich, σσ. 261-288.

388

Mandelbrot, B.B. (1983). The Fractal Geometry of Nature. San Francisco, W.H. Freeman. Marr, D. (1969). A theory of cerebellar cortex. J. Physiol. (Lond.) 202: 437470. Marr, D. (1970). A theory for cerebral neocortex. Proc. R. Soc. Lond. B 176: 161-234. Marr, D. (1982). Vision. San Francisco: W.H. Freeman. Marr, D. & Poggio, T. (1976). From Understanding Computation to Understanding Neural Circuitry. MIT Artificial Intelligence Laboratory Technical Report. Al Memo 357, MIT AI Laboratory, Cambridge, MA. Marr, D. & Poggio, T. (1977). From understanding computation to understanding neural circuitry. Neurosciences Res. Prog. Bull. 15: 470488. Martin, K.A.C. (1984). Neuronal circuits in cat striate cortex. Στο E.G. Jones and A. Peters, eds. Cerebral Cortex. New York: Plenum Press. Maunsell, J.H.R. & Newsome, W.T. (1987). Visual processing in monkey extrastriate cortex. Στο W.M. Cowan, E.M. Shooter, C.F. Stevens and R.F. Thompson, eds. Ann. Rev. Neurosci. Palo Alto: Annual Reviews Inc., σσ. 363-401. Maunsell, J.H.R. & Van Essen, D.C. (1983). The connections of the middle temporal visual area (MT) and their relationship to a cortical hierarchy in macaque monkey. Journal of Neuroscience 3: 2563-2586. McCarthy, R.A. & Warrington, E.K. (1988). Evidence for modality-specific meaning systems in the brain. Nature 334: 428-430. McNaughton, B.L. & Morris, R.G. (1987). Hippocampal synaptic enhancement and information storage within a distributed memory system. Trends in Neurosciences 10: 408-415. Merzenich, M.M. & Brugge, J.F. (1973). Representation of the cochlear patrition on the superior temporal plane in the macaque monkey. Brain Research 50: 275-296. Merzenich, M.M. & Kaas, J.H. (1982). Reorganization of mammalian somatosensory cortex following peripheral nerve injury. Trends in Neurosciences 5: 434-436. Mesulam, M.M. (1985). Attention, confusional states and neglect. Στο M.M. Mesulam, ed. Principles of Behavioral Neurology. Philadelphia: F.A. Davis, σσ. 125-168. Milner, B. (1966). Amnesia following operation on the temporal lobes. Στο C.W.M. Whitty and O. Zangwill, ed. Amnesia. London: Butterworth, σσ. 109-133. Mishkin, M. (1982). A memory system in the monkey. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B 298: 85-95. Moran, J. & Desimone, R. (1985). Selective attention gates visual processing in the extrastriate cortex. Science 229: 782-784. Newsome, W.T. & Pare E.B. (1986). MT lesions impair visual discrimination of direction in a stochastic motion display. Society of Neuroscience Abstracts 12: 1183.

389

Newsome, W.T., Wurtz, R.H., Durtsteler, M.R. & Mikami, A. (1985). Deficits in visual motion processing following ibotenic acid lesions of the middle temporal visual area of the macaque monkey. J. Neurosci. 5: 825-840. O'Keefe, J. & Nadel, L. (1978). The Hippocampus as a Cognitive Map. Oxford: Clarendon Press. Paller, K.A., Zola-Morgan, S., Squire, L.R. & Hillyard, S.A. (1984). Monkeys with lesions of hippocampus and amygdala exhibit event-related brain potentials that resemble the human P300 view. Soc. Neurosci. Abstr. 10:849. Paller, K.A., Zola-Morgan, S., Squire, L.R. & Hillyard, S.A. (1989). P-3 like brain waves in normal monkeys and monkeys with medial temporal lesions. Behavioral Neuroscience 102: 714-725. Penfield, W. & Jasper, H. (1954). Epilepsy and the Functional Anatomy of the Human Brain. Boston: Little, Brown. Pentland, A.P. (1984). Fractal-based description of natural scenes. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence PAMI-6:661674. Perret, D.I., Mistlin, A.J. & Chitty, A.J. (1987). Visual neurones responsive to faces. Trends in Neurosciences 10: 358-364. Petersen, S.E., Fox, P.T., Posner, M.I., Mintun, M.A. & Raichle, M.E. (1988). Positron emussion tomographic studies of the cortical anatomy of single-word processing. Nature 331: 585-589. Phelps, M.E. & Mazziota, J.C. (1985). Positron emission tomography: Human brain function and biochemistry. Science 228: 799-809. Posner, M.I., Petersen S.E., Fox, P.T. & Raichle, M.E. (1988). Localization of cognitive operations in the human brain. Science 240: 1627-1631. Purves, D. & Voyvodic, J.T. (1987). Imaging mammalian nerve cells and their connections over time in living animals. Trends in Neurosciences 10: 398-404. Raichle, M.E. (1986). Neuroimaging. Trends in Neurosciences 9: 525-529. Reichardt, W. & Poggio T. (1976). Visual control of orientation behavior in the fly. Quarterly Reviews of Biophysics 9: 311-375. Reitboeck, H.J.P. (1983). A 19-channel matrix drive with individually controllable fiber microelectrodes for neurophysiological applications. IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics SMC-13: 676-683. Reiter, H.O. & Stryker, M.P. (1987). A novel expression of plasticity in kitten visual cortex in the absence of postsynaptic activity. Society for Neuroscience Abstracts 13: 1241. Ritchie, J.M. (1987). Ion channels in neural membranes. Discussions in Neurosciences 4: 11-55. Robinson, D.A. (1981). The use of control systems analysis in the neurophysiology of eye movements. Annual Review of Neuroscience 4: 463-503. Roland, P.E. (1984a). Organization of motor control by the normal humsn brain. Human Neurobiology 2: 205-216. Roland, P.E. (1984b). Somatotopic tuning of postcentral gyrus during focal attention in man. Journal of Neurophysiology 46: 744-754.

390

Salzberg, B.M., Obaid, A.L., Senseman, D.M. & Gainer, H. (1983). Optical recording of action potentials from vertebrate nerve terminals using potentiometric probes provides evidence for sodium and calcium components. Nature 306: 36-40. Scherg, M., & Von Cramon, D. (1986). Evoked dipole source potentials of the human auditory cortex. Electroenceph. Clin. Neurophys. 65: 344360. Schiller, P. (1982). The central connections of the retinal on and off pathways. Nature 297: 580-583. Sejnowski, T.J. (1986). Open questions about computation in cerebral cortex. Στο J.L. McClelland and D.E. Rumelhart, eds. Parallel Distributed Procesing: Explorations in the Microstructure of Cognition. Vol. 2. Cambridge, MA: MIT Press, σσ. 372-389. Sejnowski, T.J. (1987). Computational modelsand the development of topographic projections. Trends in Neurosciences 10: 304-305. Sejnowski, T.J. (1988). Neural network learning algorithms. Στο R. Eckmiller and C. von der Malsberg, eds. Neural Computers. New York: SpringerVerlag. Sejnowski, T.J. Koch, C. & Churchland, P.S. (1988). Computational neurorcience. Science 241: 1299-1306. Sejnowski, T.J. & Tesauro, G.J. (1988). The Hebb rule for synaptic plasticity: Implementations and applications. Στο J. Byrne and W.O. Berry, eds. Neural Models of Plasticity. New York: Academic Press. Sereno, M.I. (1988). The visual system. In W.V. Seelen, U.M. Leinhos, G. Shaw, eds. Organization of Structure and Function in the Brain. Basel: VCH Verlagsgesellschaft. Shepherd, G.M. (1988). The basic circuit of cortical organization. Στο M.S. Gazzaniga, ed. Perspectives in Memory Research. Cambridge, MA: MIT Press. Shepherd, G.M. (1989). The significance of real neuron architectures for neural network simulations. Στο E. Schwartz, ed. Computational Neuroscience. Cambridge, MA: MIT Press. Shepherd, G.M., Brayton, R.K., Miller, J.P., Segev, I., Rinzel, J. & Rall, W. (1985). Signal enhancement in distal cortical dendrites by means of interactions between active dendritic spines. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 82: 2192-2195. Sherrington, C. (1940). Man and his Nature. Cambridge, Engl.: Cambridge University Press. Sherrington, C. S. (1906). The Integrative Action of the Nervous System. New Haven: Yale University Press. Siegel, R.M. & Andersen, R.A. (1986). Perceptual deficits following ibotenic acid lesions of the middle temporal area (MT) in the behaving rhesus monkey. Society for Neuroscience Abstracts 12: 1183. Sokoloff, L. (1984). Metabolic Probes of Central Nervous System Activity in Experimental Animals and Man. Sunderland, MA: Sinauer Associates. Sperry, R.W. & Gazzaniga, M. (1967). Language following surgical disconnection of the hemispheres. Στο C. Millikan and F. Darley eds.

391

Brain Mechanisms Underlying Speech and Language. New York: Grune and Stratton, σσ. 108-115. Squire, L.R. (1987). Memory and Brain. Oxford: Oxford University Press. Squire, L.R., Shimamura, A.P. & Amaral, D.G. (1988). Memory and the hippocampus. Στο J. Byrne and W. Berry, eds. Neural Models of Plasticity. New York: Academic Press. Sterling, P. (1983). Microcircuity of the cat retina. Στο W.M. Cowan, E.M. Shooter, C.F. Stevens and R.F. Thompson, eds. Annual Review of Neurosciences. Palo Alto: Annual Reviews, Inc., σσ. 149-185. Stewart, W.B., Kauer, J.S. & Shepherd, G.M. (1979). Functional organization of rat olfactory bulb analyzed by the 2-deoxyglucose method. Journal of Comparative Neurology 185: 715-734. Suga, N. (1984). The extent to which biosonar information is represented in the auditory cortex. Στο G.M. Edelman, W.E. Gall and W.M. Cowan, eds. Dynamic Aspects of Neocortical Function. New York: John Wiley and Sons, σσ. 315-373. Swindale, N.V., Matsubara, J.A. & Cynader, M.S. (1987). Surface organization of orientation and direction selectivity in cat area 18. Journal of Neuroscience 7: 1414-1427. Tootel, R.B.H., Silverman, M.S., Switkes, E. & De Valois, R.L. (1982). Deoxyglucose analysis of retinotopic organization in primate striate cortex. Science 218: 902-904. Ts'o, D.Y., Gilbert, C.D. & Wiesel, T.N. (1986). Relationship between horizontal interactions and functional architecture in cat striate cortex as revealed by cross-correlation analysis. Journal of Neuroscience 6: 1160-1170. Tsien, R.Y. & Poenie, M. (1986). Fluorescence ratio imaging: A new window into intracellular ionic signaling. Trends in Biochemical Sciences 11: 450-455. Van Petten, C. & Kutas, M. (1987). Ambiguous words in context. An eventrelated potential analysis of the time course of meaning activation. Journal of Memory and Language 26: 188-208. von Helmholtz, H. (1948).On the rate of transmission of the nerve impulse. Στο W. Dennis, ed. Readings in the History of Psychology. New York: Appleton-Century-Crofts, σσ. 197-198. von der Heydt, R., Peterhans, E. & Baumgartner, G. (1984). Illusory contours and cortical neuron responses. Science 224: 1260-1262. Williamson, S.J. & Kaufman, L. (1987). Analysis of neuromagnetic signals. Στο A. Gevins and A. Remond, eds. Handbook of Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. Amsterdam: Elsevier. Woolsey, T.A. & Van der Loos, H. (1970). The structural organization of layer IV in somatosensory region (SI) of mouse cerebral cortex. Brain Research 17: 205-242. Zeki, S. (1983). Colour coding in the cerebral cortex: The reaction of cells in monkey visual cortex to wavelengths and colours. Neuroscience 9: 741-765.

392

Zipser, D. & Andersen, R. (1988). Back propagation programmed network that simulates response properties of a subset of posterior pariental neurons. Nature 331: 679-684. Zola-Morgan, S. & Squire, L.R. (1984). Preserved learning in monkeys with medial temporal lesions. Journal of Neuroscience 4: 1072-1085.

393

Κεφάλαιο 9 Η Εξέλιξη του Νου Henry Plotkin

394

Μετάφραση του Κεφαλαίου του Βιβλίου του Henry Plotkin Evolution in Mind, Penguin Press (1997). Η μετάφραση έγινε από τον Δημήτρη Χρυσομάλλη.

Τι είδος επιστήμης, ακριβώς, είναι η ψυχολογία ; Η θεωρία της εξέλιξης αποτελεί το κεντρικό θεώρημα της βιολογίας. Μας μιλά για την προέλευση των ζώντων οργανισμών, καθώς και για τις αιτίες που αυτοί έχουν τις δεδομένες λειτουργίες και δομές. Ένας από τους μεγάλους εξελικτιστές του αιώνα που πέρασε, ο Theodosius Dobzhansky, κάποτε παρατήρησε ότι τίποτα στη βιολογία δεν έχει νόημα, παρά μόνο υπό το φώς της εξέλιξης. Αυτός είναι ένας πολύ δυνατός ισχυρισμός, όμως, είναι άραγε αληθής; στο πρώτο μέρος αυτού του κεφαλαίου θέλω να εξετάσω τον ισχυρισμό του Dobzhansky, προκειμένου να δω πόση αλήθεια κρύβει. Θα διαπιστώσουμε ότι θα είχε απόλυτο δίκιο, αν η ρήση του ήταν ως εξής: ‘Τίποτα στη βιολογία δεν έχει πλήρες νόημα, παρά μόνο υπό το φως της εξέλιξης’. Αν λοιπόν η θεωρία της εξέλιξης όντως αποτελεί το κεντρικό θεώρημα της βιολογίας, κατά πόσο είναι κεντρική στην ψυχολογία; και αν δεν έιναι, γιατί όχι ; Οι ερωτήσεις αυτές θα απαντηθούν στο δεύτερο μέρος αυτού του κεφαλαίου, όπου θα εξετάσουμε αν η ρήση του Dobzhansky, στην τροποποιημένη της μορφή, μπορεί να εφαρμοστεί στην ψυχολογία. Κατ΄αυτό τον τρόπο, θα έχουμε μια θεώρηση της ψυχολογίας σχετική με το είδος της επιστήμης που ήταν, το είδος που είναι τώρα και το πόσο σημαντική είναι για αυτήν η θεωρία της εξέλιξης. Ωστόσο, κάποιοι αναγνώστες θα διερωτηθούν αν εξ αρχής ακολουθούμε το σωστό δρόμο. ‘Ο ισχυρισμός του Dobzhansky’, θα διαφωνήσουν, ‘μπορεί να έχει ή να μην έχει σχέση με τη γενετική ή την ανατομία, για παράδειγμα. Όμως, η ψυχολογία, ή τουλάχιστον το μεγαλύτερο μέρος της (και οπωσδήποτε τα σημαντικά κομμάτια της) δεν είναι βιολογία. Το μεγαλύτερο μέρος της ψυχολογίας, στο οποίο περιλαμβάνονται και τα σημαντικότερα κομμάτια της, συνιστά ένα άλλο είδος επιστήμης. Είναι κοινωνική επιστήμη, ή, αν προτιμάτε, επιστήμη του ανθρώπου (human science). Οπωσδήποτε, ένα μέρος της ψυχολογίας είναι κοινωνική επιστήμη. Ωστόσο, η μεταξύ τους αναλογία και ο βαθμός σπουδαιότητας που πρέπει να αποδοθεί σε αυτή τη σχέση είναι άσχετα με το πρόβλημα, καθώς το επιχείρημα που προωθείται εδώ είναι ότι η κοινωνική επιστήμη είναι κλάδος της βιολογίας, έστω και αν είναι ένας ειδικός κλάδος. <2> Η κοινωνική επιστήμη δεν αποτελεί μια εννοιολογικά ξεχωριστή άσκηση από άλλες μορφές της επιστήμης. Η βιολογία, με τη σειρά της, δεν αποτελεί ένα ενιαίο, μονολιθικό ζήτημα. Η βιολογία είναι το σύμπλεγμα

395

εκείνο των φυσικών επιστημών που διαπραγματεύεται τη ζωή. Έχει πολλά συστατικά μέρη ή περιοχές, μια από τις οποίες, αυτή των των κοινωνικών επιστημών, ασχολείται με εκείνες μόνο τις πλευρές της ψυχολογίας του ανθρώπου, οι οποίες μας καθιστούν μοναδικούς και διαφορετικούς από όλα τα άλλα πλάσματα. Το γεγονός αυτό, πάντως, δεν απομακρύνει τις κοινωνικές επιστήμες από τον τομέα της βιολογίας. Αξίζει να επεκτείνουμε λιγάκι αυτό το επιχείρημα, καθώς μαζί με αυτό στέκεται ή καταρρέει ολόκληρο αυτό το βιβλίο. Τα ανθρώπινα όντα είναι ζώα. Μπορεί από ορισμένες απόψεις να είμαστε ξεχωριστοί, αλλά αποτελούμε ένα κομμάτι του ζωικού βασιλείου και, όπως όλα τα ζωντανά πλάσματα, είμαστε ένα από τα πολλά τελικά προϊόντα της ζωής πάνω στη γη, η οποία έχει διάρκεια 3.800 εκατομύρια χρόνια. Είμαστε μέλη ενός από τα περίπου δέκα εκατομύρια (ή και περισσότερα) υφιστάμενα είδη. Οπωσδήποτε, υπάρχει σε κάθε είδος κάτι μοναδικό και ο Homo Sapiens δεν αποτελεί εξαίρεση. Ωστόσο, οι ομοιότητες που έχουμε με τα άλλα πλάσματα είναι πολύ σημαντικότερες από όσα μας διαφοροποιούν κατά μη συγκρίσιμο τρόπο. Όταν τρυπηθούμε ματώνουμε, όπως ματώνουν και οι πιο κοντινοί ζωικοί συγγενείς μας. Όπως πάρα πολλά ζώντανα πράγματα, αναπνέουμε και όπως όλα τα ζωντανα πράγματα, ξεψυχούμε. Αυτή είναι η πρώτη και βασική προοπτική δια της οποίας πρέπει να θεωρούμε τους εαυτούς μας, και είναι ακριβώς η προοπτική της βιολογίας. Είμαστε μέλη ενός μικρού κλάδου της μικροσκοπικής τάξης των πρωτευόντων, η οποία με τη σειρά της αποτελεί μέρος μιας όχι πολύ μεγάλης κατηγορίας θηλαστικών που ονομάζονται σπονδυλωτά. Η τελευταία είναι αλήθεια πως αποτελεί το μεγαλύτερο κομμάτι του φύλου που ονομάζεται χορδωτών. Όμως, τα χορδωτά είναι μόνο ένα από τα περισσότερα από 25 φύλα που συγκροτούν το ζωικό βασίλειο. Το δε αναπόφευκτο του θανάτου είναι ένα χαρακτηριστικό που μοιραζόμαστε με όλες τις άλλες μορφές ζωής, η οποία περιλαμβάνει τα φυτά, τους μύκητες και τους μονοκύτταρους οργανισμούς. Μοιραζόμαστε τα βαθύτερα χαρακτηριστικά μας με όλες τις μορφές ζωής, κυρίως με τα ζώα. Ακόμη, μοιραζόμαστε σχεδόν όλα τα χαρακτηριστικά μας με ένα μικρό αριθμό των κοντινότερων ζωικών συγγενών μας. Οι διαφορές μας από τους χιμπαντζίδες σε γονιδιακό επίπεδο κυμαίνονται σε ποσοστό μόνο 2%. Αυτό το 2% δεν είναι ασήμαντο ως προς τις συνέπειές του. Είναι αυτό που μας καθιστά ιδιαίτερους και βέβαια αυτό που μας καθιστά ανθρώπινους. Αυτή είναι η δεύτερη προοπτική και η θεματική περιοχή των κοινωνικών επιστημών. Ωστόσο, η μοναδικότητά μας μπορεί να γίνει κατανοητή, μάλιστα μπορεί να αναγνωριστεί μόνο μέσα στο ευρύτερο πλαίσιο της βιολογίας μας. Με ποιο τρόπο ξεδιπλώνεται αυτό το επιχείρημα για τη σχέση μεταξύ της βιολογίας και των κοινωνικών επιστημών, όταν εξετάζεται στο συγκεκριμένο πλαίσιο <3> της ίδιας της ψυχολογίας; Η ψυχολογία αποτελεί μια θεματική περιοχή με πολύ ευρύ πεδίο και ορίζεται με ποικίλους τρόπους ως η επιστήμη του νου. Πιο συγκεκριμένα ορίζεται

396

ως η επιστήμη των νοητικών διαδικασιών και του τρόπου με τον οποίο αυτές οι διαδικασίες οδηγούν τη συμπεριφορά μας. Το αν η ψυχολογία είναι μια ενιαία (unitary) επιστήμη συνιστά ένα πρόβλημα που εντοπίζεται ιστορικά ήδη στις απαρχές της ως επιστήμης και παραμένει διαφιλονικούμενο ως τις μέρες μας. Οπωσδήποτε, το εύρος της θεματικής ύλης της ψυχολογίας είναι μεγάλο. Κυμαίνεται από την αισθητηριακή επεξεργασία και την αντίληψη, τον κινητικό έλεγχο, τις διαδικασίες μάθησης της μνήμης και τη σκέψη, τη μεταβίβαση σημάτων και τη γλώσσα, μέχρι τις πιο περίπλοκες κοινωνικές αλληλεπιδράσεις, τα συναισθήματα και την προσκόλληση. Δεν πρέπει να παραλείψουμε τις παθολογικές μορφές των παραπάνω διαδικασιών, οι οποίες μπορεί να είναι τόσο οριοθετημένες, όσο είναι η ανικανότητα ενός ανθρώπου να θυμάται ονόματα φρούτων και λαχανικών (η οποία αναφέρεται τεχνικά ως category-specific anomic aphasia), ή όσο είναι πολύ πιο διάχυτες καταστάσεις διαταραχών, όπως είναι η σχιζοφρένια, ή η γενικευμένη απώλεια μνήμης η οποία συνοδεύει ποικίλες μορφές άνοιας. Πολλά, ωστόσο, από τα φαινόμενα τα οποία μελετούν οι ψυχολόγοι δεν μπορούν εύκολα να αναγνωριστούν ως αποκλειστικά ανθρώπινα χαρακτηριστικά γνωρίσματα. Ως εκ τούτου δεν μπορούν να οριστούν στο πλαίσιο της κοινωνικής επιστήμης με την αυστηρή έννοια. Οι διαδικασίες οι οποίες ρυθμίζουν τις επιδέξιες κινήσεις, καθώς και οι ταχέως μεταβαλλόμενες αισθητηριακές εισροές που υπεισέρχονται σε αυτές τις διαδικασίες αποτελούν στοιχεία κοινά σε πολλά είδη ζώων. Λιγότερο προφανή παραδείγματα είναι η μάθηση και η μνήμη, οι οποίες συνιστούν ιδιότητες πολλών ζώων. Τα περισσότερα από τα άλλα μέλη του γένους των χορδωτών είναι ικανά να μαθαίνουν και να θυμούνται ό,τι έχουν μάθει κατά τρόπο όχι πολύ διαφορετικό από ό,τι ο άνθρωπος. Ακόμη, ορισμένες μορφές εντόμων, με τα οποία έχουμε αμυδρή συγγένεια, έχουν και αυτά τις παραπάνω ικανότητες. Υπάρχουν κάποια στοιχεία που δείχνουν ότι ακόμη και συγκεκριμένα μονοκύτταρα πλάσματα έχουν απλές μορφές μάθησης. Ένα ακόμη παράδειγμα ψυχολογικής ικανότητας και ίσως διαδικασιών, τις οποίες μοιραζόμαστε με άλλα είδη, είναι ο μεταβατικός συμπερασμός. Αν γνωρίζουμε πως (α) είναι μεγαλύτερο του (β) και (β) μεγαλύτερο του (γ), οδηγούμαστε στο συμπέρασμα πως (α) είναι μεγαλύτερο του (γ). Έχει αποδειχτεί ότι οι πίθηκοι και τα περιστέρια ακόμη, είναι ικανά για αυτού του είδους το συλλογισμό. Η προσκόλληση συνιστά μια ακόμη περίπτωση ψυχολογικών διαδικασιών οι οποίες μπορεί να είναι κοινές σε έναν αριθμό ειδών. Ο άγγλος ψυχίατρος John Bowlby στήριξε την ιδέα ότι ο δεσμός που αναπτύσσεται μεταξύ βρέφους και τροφού έχει βιολογική βάση και ότι αποτελεί μια εμπειρία που παίζει διαμορφωτικό ρόλο στην εκδίπλωση της φυσιολογικής ικανότητας του ατόμου να αναπτύξει στενές συναισθηματικές σχέσεις με άλλους. <4> Το ενδιαφέρον του Bowlby

397

ως προς αυτές τις σκέψεις παρακινήθηκε ιδιαίτερα από τα ευρήματα των ηθολόγων. Οι ηθολόγοι είναι βιολόγοι οι οποίοι μελετούν τη συμπεριφορά των ζώων υπό φυσικές συνθήκες και οι οποίοι είχαν περιγράψει την προσκόλληση που παρατηρείται σε μια ποικιλία θηλαστικών και πουλιών. Ο Bowlby θεώρησε ότι μια τέτοια προσκόλληση αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι της συναισθηματικής ανάπτυξης του ανθρώπου. Οφείλουμε να είμαστε προσεκτικοί απέναντι σε όλα αυτά τα παραδείγματα και να μην υποθέσουμε με υπερβολική ευκολία ότι οι ψυχολογικές διεργασίες που υπόκεινται φαινομενικά όμοιων, αν όχι ταυτόσημων συμπεριφορών, είναι και αυτές ταυτόσημες. Βρισκόμαστε σε επικίνδυνα εννοιολογικά νερά. Ωστόσο, δεν έχω αμφιβολία ότι σε πολλές περιπτώσεις κατά τις οποίες η συμπεριφορά και οι περιστάσεις που φαίνεται ότι την αιτιολογούν είναι ίδιες σε είδη τα οποία είναι σχετικά συγγενή, υπάρχει μια ομοιότητα και στις διεργασίες που υπόκεινται εκείνων των συμπεριφορών. Εάν η σκέψη μου είναι σωστή, τότε πολλές περιοχές της ψυχολογίας εξετάζουν φαινόμενα τα οποία δε χαρακτηρίζουν μόνο τον άνθρωπο και ως εκ τούτου δεν θα μπορούσε να θεωρηθεί ότι βρίσκονται αποκλειστικά στην αρμοδιότητα των κοινωνικών επιστημών. Η ανθρώπινη συμπεριφορά η οποία σχετίζεται με την ανάπτυξη συγγενικών δεσμών μπορεί κάλλιστα να είναι ταυτόσημη με τη συμπεριφορά άλλων θηλαστικών. Όμως, αυτό δεν πρέπει να θεωρηθεί ότι εφαρμόζεται σε όλες τις ψυχολογικές διεργασίες ή δομές. Δε σημαίνει για παράδειγμα, πως η ανθρώπινη μνήμη είναι από όλες τις απόψεις ίδια με τη μνήμη του σκιουροπίθηκου ή τη μνήμη των πτηνών και των μελισσών. Σίγουρα, τα πράγματα δεν είναι έτσι. Η μνήμη που έχω για τη θεία μου τη Sarah, την οποία μπορώ να φέρω κατά βούληση στο νου μου, να την παρατείνω και μετασχηματίσω με τη φαντασία μου με κάθε δυνατό τρόπο, δεν είναι ισοδύναμη με τις μνήμες που έχουν άλλα ειδη ζώων. Ωστόσο, συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των διεργασιών οι οποίες είναι υπεύθυνες για τη δική μου μνήμη, είναι χωρίς αμφιβολία όμοια με εκείνα που ωθούν, για παράδειγμα, τους σκιουροπίθηκους να συμπεριφέρονται με έναν ιδιαίτερο τρόπο απέναντι σε ζώα με τα οποία έχουν ανατραφεί. Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν ψυχολογικά γνωρίσματα τα οποία είναι σαφώς χαρακτηριστικά του ανθρώπινου είδους. Όπως θα υποστηρίξω στο 4ο κεφάλαιο, δεν υπάρχουν ικανοποιητικές ενδείξεις για την ύπαρξη γλώσσας σε οποιοδήποτε άλλο ζώο. Η κουλτούρα, το θέμα του 6ου κεφαλαίου, είναι αποκλειστικά και αυτή το αποτέλεσμα ανθρώπινων διεργασιών. Αυτά είναι φαινόμενα που ωθούνται από ψυχολογικές διεργασίες, οι οποίες εμπίπτουν ξεκάθαρα στο χώρο των ανθρώπινων ή κοινωνικών επιστημών. Παρολαυτά, και αυτές ακόμη οι πλευρές της ψυχολογίας μπορούν να φωτιστούν αποκαλυπτικά, αν τις θεωρήσουμε μέσα σε μια βιολογική προοπτική. Η γλώσσα στα παιδιά αποτελεί την κατάληξη μιας περίπλοκης διαδικασίας της ανάπτυξης και η ανάπτυξη

398

αποτελεί ένα χαρακτηριστικό και σημαντικό πεδίο της βιολογικής έρευνας. Η γλώσσα <5> χαρακτηρίζεται από μιαν ευαισθησία στη χρονική τάξη και αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό που προσιδιάζει και σε άλλα φαινόμενα εκτός από αυτήν. Ακόμη, υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις για να υποστηριχθεί η άποψη ότι η γλώσσα εξαρτάται εν μέρει από εγγενείς εγκεφαλικές δομές. Συνεπώς, ακόμη και ένα ψυχολογικό γνώρισμα, τόσο χαρακτηριστικά ανθρώπινο, όσο η γλώσσα, οφείλουμε να το κατανοήσουμε μέσα σε μια ευρύτερη βιολογική προοπτική. Κατ΄αυτό τον τρόπο, βλέπουμε ότι, ακόμη και μέσα στα καθορισμένα πλαίσια της ψυχολογίας, πολύ λίγα πράγματα, ίσως και τίποτα, μπορούν να γίνουν πλήρως κατανοητά ως στοιχεία κοινωνικής επιστήμης και μόνο. Επομένως, η ψυχολογία και συγκεκριμένα η ψυχολογία του ανθρώπου δεν διαφέρει, υπό αυτή τη γενικότατη έννοια, από οποιαδήποτε άλλη μορφή επιστήμης η οποία συμπεριλαμβάνει στα αντικείμενά της τα ανθρώπινα όντα. Αφού τονίσαμε πως ό,τι ισχύει για την ανατομία ή τα γενετικά χαρακτηριστικά του ανθρώπου, ισχύει και για την ψυχολογία του ανθρώπου, μπορούμε τώρα να εξετάσουμε τη ρήση του Dobzhansky κάπως πιο λεπτομερειακά. Αν ο ισχυρισμός του αληθεύει για την ανατομία και τη γενετική, θα πρέπει βεβαίως να αληθεύει και για την ψυχολογία. Η εξέτασή μας θα γίνει σε δυο στάδια. Πρώτον, καθώς ο ισχυρισμός αφορά την εξέλιξη, θα διερευνήσουμε τη φύση της εξελικτικής θεωρίας και πώς αυτή διαφέρει από τις περισσότερες επιστήμες. Εφόσον έχουμε εντοπίσει εκείνη τη διαφορά, θα είμαστε σε θέση να εξετάσουμε τι ακριβώς σημαίνει το ‘φως της εξέλιξης’ και κατά πόσο το φως το οποίο ρίχνει είναι όντως απαραίτητο στη βιολογία. Η αιτιακή φύση της εξελικτικής θεωρίας Η επιστήμη επιδιώκει να εξηγήσει τον κόσμο, το σύμπαν και τον ίδιο τον άνθρωπο ως κομμάτι του κόσμου, καθώς και τον τρόπο με τον οποίο ο κόσμος προσκρούει στις αισθήσεις μας και μεταφράζεται στα φαινόμενα της ανθρώπινης εμπειρίας. Όσο περίπλοκη και αν είναι η αλληλεπίδραση ανάμεσα σε ‘αυτό που υπάρχει έξω από μένα’ και των δικών μας διαδικασιών απόκτησης γνώσης, η επιστήμη υποθέτει πως όντως υπάρχει ένας κόσμος έξω από εμάς, τον οποίον μπορούμε να γνωρίσουμε, ή τουλάχιστον ένα μέρος του. Ο τρόπος με τον οποίον εργάζεται η επιστήμη συνιστά μια διαδικασία που επιτελείται σε δυο στάδια. Είναι μια μεταπήδηση (flip-flopping) ανάμεσα στη θεωρία – μια δήλωση που λέει ότι ο κόσμος είναι έτσι ή αλλιώς – και τη δοκιμή της θεωρίας με όσο το δυνατόν πιο ακριβείς παρατηρήσεις – αυτή είναι η εμπειρική πλευρά της επιστήμης. Φυσικά, η θεωρία μπορεί να κυμαίνεται από την αφηρημένη σημειογραφία υψηλής τυποποίησης μέχρι τις, μάλλον απλές και συνήθεις, γλωσσικές περιγραφές. Οι δε παρατηρήσεις μπορεί να είναι είτε απλώς περιγραφικές, είτε ενδελεχώς υπολογισμένες ασκήσεις, είτε πειράματα ρυθμισμένα με επιδέξιο τρόπο, είτε

399

συνδυασμοί όλων αυτών. Ο μηχανισμός που συνδέει το αντικείμενο της εξήγησης, τη φύση της ίδιας της εξήγησης και τον τρόπο με τον οποίο ελέγχουμε την εξήγηση είναι συχνά εκπληκτικά περίπλοκος και πλάγιος. Η αυξανόμενη κατανόηση ότι, συχνά, οι εξηγήσεις μας εξαρτώνται αποφασιστικά από οντότητες τις οποίες δεν μπορούμε να εντοπίσουμε και να παρατηρήσουμε άμεσα με τις κοινές μας αισθήσεις, όσο σαφείς και αν είναι οι εμπειρίες που αποκτούμε από τα αποτελέσματα αυτών των οντοτήτων, συνιστά έναν από τους θριάμβους της σύγχρονης επιστήμης. Κανείς ποτέ δεν έχει δεί άτομο με γυμνό μάτι, ούτε έχει αγγίξει γονίδιο, εν τούτοις δεν υπάρχει σήμερα επιστήμονας ο οποίος να αμφιβάλλει για την ύπαρξη του ενός ή του άλλου ή να θέτει υπό αμφισβήτηση τον κεντρικό ρόλο που παίζουν τα άτομα και τα γονίδια στο φυσικό κόσμο και στη μεταβίβαση των χαρακτηριστικών από τους γονείς στους απογόνους. Δεν υπάρχει περισσότερο πλάγιος δρόμος από αυτόν, μέσω του οποίου φτάνεις να κατανοείς και να χειρίζεσαι κομμάτια του κόσμου, η ύπαρξη των οποίων δεν έχει καμία θέση στην καθημερινότητά μας. Αλλά τι πραγματικά σημαίνει για τους επιστήμονες να λένε ότι κατανοούν κάτι; Κατ’ουσίαν και συνθήκη, σημαίνει πως γνωρίζουν την αιτία του εκάστοτε φαινομένου, δηλαδή γνωρίζουν ποιες είναι οι αναγκαίες, παραγωγικές συνθήκες οι οποίες προκαλούν το φαινόμενο. Σημαίνει, ακόμη, ότι αυτές οι αιτίες μπορούν να δεθούν μεταξύ τους κατά τρόπο ολοποιητικό για να μας παράσχουν μια αιτιακή εξήγηση των κανονικοτήτων του κόσμου. Αυτές ακριβώς οι κανονικότητες αποτελούν τις γενικές αρχές ή τους γενικούς νόμους που η επιστήμη επιδιώκει να καταγράψει. Η αιτιακή εξήγηση προστιθέμενη στο πλαίσιο των γενικξών νόμων επιτρέπει την πρόβλεψη και σε ορισμένες περιπτώσεις τον έλγχο του φαινομένου. Η τριάδα αιτίες-νόμοι-πρόβλεψη, συνιστά για ένα επιστήμονα τον ορισμό της κατανόησης. Μέχρι η θεωρία της εξέλιξης να καθιερωθεί ως ένα σημαντικό κομμάτι της επιστήμης κατά το 19ο αιώνα, οι αιτίες των επιστημονικών εξηγήσεων θεωρούνταν, και κατά ένα μεγάλο μέρος θεωρούνται ακόμη ως διηνεκείς. Η αναβίωση της επιστήμης στην ευρώπη μετά την αναγέννηση πήρε ευρέως τη μορφή αυτού που σήμερα θα ονομάζαμε Φυσική και Χημεία. Η σύλληψη του Νεύτωνα της παγκόσμιας έλξης και το συμπέρασμα στο οποίο έφτασε, ότι ‘οι δυνάμεις οι οποίες συγκρατούν τους πλανήτες στις τροχιές τους πρέπει να ισούνται με το αντίστροφο των τετραγώνων της απόστασής τους από το κέντρο περιστροφής τους’, σκόπευε να εξηγήσει τη δομή του ηλιακού συστήματος για κάθε χρονική στιγμή και όχι μόνο για την περίοδο του 17ου αιώνα κατά την οποία ο Νεύτωνας διεκήρυξε το νόμο της παγκόσμιας έλξης. Αυτό σήμαινε ότι μπορούσαμε να χειριστούμε και να πειραματιστούμε με τις βαρυτικές δυνάμεις, καθώς και να προβλέψουμε τα αποτελέσματά τους, στο βαθμό που ο νόμος τον οποίο συνήγαγε ο Νεύτωνας <7> τη Δευτέρα θα είχε ακριβώς την ίδια ισχύ την Τρίτη και την Τετάρτη. Δυο αιώνες αργότερα,

400

ο Mendeleev αναπτύσσοντας την ιδέα του Dalton για τα ατομικά βάρη, συνέταξε τα στοιχεία στον Περιοδικό Πίνακα. Κατ΄ αυτό τον τρόπο, προέβλεψε ορθά την ύπαρξη συμπληρωματικών στοιχείων και των ιδιοτήτων τους που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί. Μπόρεσε να το κάνει αυτό επειδή κατάλαβε πως τα άτομα δεν είναι αδιαίρετα, αλλά έχουν μια εσωτερική δομική πολυπλοκότητα η οποία τους προσδίδει τις ιδιότητες πάνω στις οποίες συντάχτηκε ο Περιοδικός Πίνακας. Το 1897 ανακαλύφθηκε το πρώτο συστατικό κομμάτι των ατόμων, γεγονός που επιβεβαίωσε τη διορατικότητα του Mendeleev. Αυτοί τα εκπληκτικά πνευματικά κατορθώματα ενισχύονται από το γεγονός ότι ο χρυσός τον οποίον αποζητούσαν οι αλχημιστές του Μεσαίωνα είχε τις ίδιες ιδιότητες αιώνες αργότερα, όταν οι χημικοί κατάλαβαν γιατί τα αγνά μέταλα, όπως ο χρυσός, έχουν τις ιδιότητες οι οποίες ήταν γνωστές για χιλιετίες. Οι αιτίες, οι νόμοι και οι προβλέψεις θεωρούνταν ότι εξηγούν κάτι τώρα, επειδή οι ίδιες αιτίες ισχύουν παντοτινά. Γνωρίζουμε σήμερα από τη θεωρητική φυσική και την κοσμολογία ότι οι επιστημονικές θεωρίες σαν και αυτές του Newton και του Mendeleev ήταν εν μέρει μόνο σωστές. Οι φυσική του Newton και η χημεία του Mendeleev δεν μας παρέχουν εξηγήσεις καθολικά αληθείς. Μετά το Big Bang, το κατακλυσμικό γεγονός που σηματοδότησε τις απαρχές του σύμπαντος, το σύμπαν υπέστη μαζικές μεταβολές σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Οι φυσικοί νόμοι του Newton και ο Περιοδικός πίνακας του Mendeleev δεν θα πρέπει να ίσχυαν τότε. Ενδέχεται μόνο οι σκοτεινοί νόμοι της κβαντικής φυσικής να έχουν παραμείνει ανέκαθεν σταθεροί και αμετάβλητοι, ή εν πάσει περιπτώσει, να απέκτησαν αυτό το χαρακτήρα μέσα σε ένα δευτερόλεπτο, ή το πολύ μέσα σε δέκατα του δευτερολέπτου από τη δημιουργία του σύμπαντος. Μέσα σε ένα εκατομμύριο χρόνια και οπωσδήποτε όχι αργότερα από ένα δισεκατομμύριο χρόνια από το Big Bang (περίοδος που αντιστοιχεί περίπου στο 1/18 της ιστορίας του σύμπαντος), τα στοιχεία όπως τα ξέρουμε τώρα είχαν ήδη διαμορφωθεί. Όταν γεννήθηκε το ηλιακό μας σύστημα τα στοιχεία (υδρογόνο, κάλλιο, νάτριο) ήταν ίδια πεντακοσια εκατομμύρια χρόνια αργότερα, αλλά και όταν ο Mendeleev ξεκίνησε την επιστημονική του πορεία. Κατ΄αυτό τον τρόπο, κάνοντας ένα πείραμα της σκέψης, αν ο Mendeleev εργαζόταν ως χημικός κατά την περίοδο σχηματισμού της γης, η σταθερότητα των φυσικο-χημικών αιτιών θα ήταν γι αυτόν επαρκής ώστε να κατασκευάσει τον Περιοδικό Πίνακα τότε, ακριβώς όπως μπόρεσε να τον κατασκευάσει τον προπερασμένο αιώνα, δηλαδή εδώ και τώρα. <8> Εν τούτοις, το ότι έχουμε καταλάβει πως οι υποθέσεις και τα συμπεράσματα του Mendeleev δεν έχουν καθολική ισχύ, το οφείλουμε αποκλειστικά στην επιστήμη του εικοστού αιώνα. Το σύμπαν, γνωρίζουμε τώρα, έχει μια ιστορία στην οποία η πραγματικά καθολοκή και γενική αιτιακή εξήγηση προϋποθέτει να λάβουμε υπόψιν όχι μόνο τους νόμους της φυσικής και της χημείας, αλλά και γεγονότα και συνθήκες που έχουν προηγηθεί ιστορικά. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την πρώιμη ιστορία του σύμπαντος, όταν οι

401

μεταβολές ήταν απότομες και ριζικές. Αλλά, γενικά, αυτή η διμερής εξήγηση της διηνεκούς αιτίας, αιτίας ενσωματωμένης στους φυσικούς και χημικούς νόμους, μαζί με την ιστορική αναδρομή έχει παντοτινή εφαρμογή. Το τελευταίο τέταρτο της ιστορίας του σύμπαντος, η οποία περιλαμβάνει τις απαρχές του ηλιακού συστήματος, χαρακτηρίζεται από πολύ βραδύτερη μεταβολή, τόσο βραδεία, ώστε οι επιστήμονες νόμιζαν ότι πρόκειται για απόλυτη σταθερότητα. Θεωρούσαν, εύλογα για την εποχή τους, ότι οι αιτιακές εξηγήσεις τις οποίες έδιναν δεν χρειάζονταν μια ιστορική διάσταση και ότι θα παρέμεναν για πάντα ίδιες. Αυτό, όπως είπαμε, δεν ισχύει καθολικά. Αλλά,οπωσδήποτε δε μειώνει την ιδιοφυία του Newton και του Mendeleev. Η υπόθεση της αιτιακής σταθερότητας στην επιστήμη του 17ου, του 18ου και του 19ου αιώνα ήταν αρκετά άξια για να παραγάγει αξιοσημείωτες επιστημονικές ιδέες. Και ήταν μια υπόθεση η οποία ρίζωσε βαθειά στη σκέψη όλων των επιστημόνων. Από την άλλη πλευρά, η εξελικτική θεωρία διέφερε από την μετααναγεννησιακή φυσική και χημεία σε τέτοιο βαθμό, ώστε, μέχρι αρκετά πρόσφατα, ορισμένοι επιστήμονες και φιλόσοφοι της επιστήμης αμφισβητούσαν το κύρος της εξελικτικής βιολογίας. (Για λόγους που είναι προφανείς, θα λάβω υπόψιν μόνο την περίπτωση της εξελικτικής βιολογίας. Όμως, η εξελικτική επιστήμη δεν είναι η μόνη επιστήμη η οποία απομακρύνεται από την παραδεδομένη αντίληψη ότι η επιστήμη ασχολείται μόνο με τις αιώνιες αιτίες. Έχω ήδη επισημάνει την κοσμολογία, η οποία όμως ήρθε αργότερα. Δεν είναι τυχαίο το γεγονός ότι εξελικτιστές όπως ο Darwin και ο Huxley επηρεάστηκαν τόσο πολύ από τους γεωλόγους, καθώς οι τελευταίοι κατά το 19ο αι. προηγήθηκαν ως προς τη συνειδητοποίηση ότι ορισμένα φαινόμενα δεν μπορούμε να τα κατανοήσουμε πλήρως αποδίδοντάς τους αιώνιες αιτίες. Ομοίως, κομμάτια της ψυχολογίας απομακρύνονται από τη χημεία και τη φυσική. Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, αν η σύγχρονη θεωρία της προσκόλλησης είναι σωστή, ο βαθμός στον οποίον οι ενήλικες μπορούν να αναπτύξουν τώρα, σήμερα, ευχάριστες και κοντινές σχέσεις με άλλους, οφείλεται, τουλάχιστον εν μέρει, στη σχέση που είχαν προηγουμένως ως βρέφη με αυτούς που τους φρόντιζαν. Η απομάκρυνση της ψυχολογίας από την διηνεκή αιτιότητα μπορεί να μην είναι τόσο μεγάλη, ως προς την έννοια του χρόνου, <9> όσο αυτή της γεωλογίας και της εξελικτικής βιολογίας. Εν τούτοις, η αρχή είναι ακριβώς η ίδια.) θα πρέπει να δώσουμε μια σύντομη περίληψη της εξελικτικής θεωρίας, ώστε να γίνει κατανοητή η διαφορά μεταξύ της συμβατικής επιστημονικής εξήγησης και της εξελικτικής εξήγησης. Υπάρχουν πολλές, θαυμάσιες, ευρέως διαδεδομένες περιγραφές της εξελικτικής θεωρίας. Στο τέλος αυτού του κεφαλαίου δίνεται ένας σύντομος οδηγός για αυτές. Θα θέλαμε να παρακινήσουμε εκείνους τους αναγνώστες, οι οποίοι δεν είναι εξοικειωμένοι με την εξελικτική θεωρία, ιδιαίτερα εκείνους που χρησιμοποιούν αυτό το βιβλίο ως μια πηγή για ένα πιο γενικό, εισαγωγικό κείμενο ψυχολογίας, να τη γνωρίσουν,

402

καθώς, στην αντίθετη περίπτωση, το βιβλίο αυτό δεν θα τους φανεί πολύ χρήσιμο. Ό,τι ακολουθεί στις επόμενες λίγες παραγράφους αποτελεί μόνο την απλούστερη δυνατή περίληψη. Αυτή σίγουρα δεν υποκαθιστά την ανάγκη για μια πληρέστερη περιγραφή. Η εξελικτική θεωρία δεν ξεκίνησε από τον Δαρβίνο, όμως η σύγχρονη εξελικτική θεωρία προέρχεται από αυτόν. Από αυτό λοιπόν το σημείο θα ξεκινήσουμε. Η εξελικτική θεωρία εκτιμά ότι τα είδη δεν παραμένουν σταθερά και αμετάβλητα στη μορφή και τον αριθμό. Η μεγάλη πλειονότητα των ειδών που υπήρξε ποτέ έχει τώρα αφανιστεί. Είδη τα οποία αφανίστηκαν πιο πρόσφατα, μιλώντας συγκριτικά, είναι μορφολογικά ομοιότερα με τα υπάρχοντα είδη, από ό,τι είναι τα είδη εκείνα που αφανίστηκαν λιγότερο πρόσφατα. Το γεγονός ότι τα είδη μεταμορφώνονται μέσα στο χρόνο, συχνά σε πολύ μεγάλες χρονικές περιόδους, αναγνωρίστηκε από το Δαρβίνο, καθώς και από άλλους πριν από αυτόν. Πάνω σε αυτήν ακριβώς τη συνειδητοποίηση ανέπτυξε ο Δαρβίνος την κεντρική του σύλληψη, η οποία δηλώνει ότι σε τελική ανάλυση όλα τα ζωντανά πράγματα συγγενεύουν μεταξύ τους, επειδή όλη η ζωή συνιστά μια μοναδική δενδροειδή δομή καταγόμενη από μια κοινή πηγή. Ένα διάσημο παράδειγμα της κοινής καταγωγής συνιστούν οι σπίνοι των νησιών Galapagos, τους οποίους συνέλεξε και μελέτησε ο Δαρβίνος κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του, γνωστού ως το Λαγωνικό. Κατά πλάτος αυτού του συμπλέγματος νησιών του Ειρηνικού ωκεανού, κάποια εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά από τη νότια ακτή της Βορείου Αμερικής, ενδημούν διεσπαρμένα περισσότερα από δώδεκα διαφορετικά είδη σπίνων. Ο Δαρβίνος θεώρησε ότι ανήκαν στην ίδια οικογένεια, γεγονός το οποίο γνωρίζουμε σήμερα, μέσω λεπτομερών χημικών και άλλων αναλύσεων, πως είναι σωστό. Σκέφτηκε ότι ο κοινός πρόγονος θα πρέπει να είναι μια μικρή ομάδα σπίνων από την ηπειρωτική χώρα της Βορείου Αμερικής. Οι σπίνοι του Δαρβίνου είναι μόνο ένα πολύ μικρός κλάδος, για την ακρίβεια ένα κλαδάκι, του τεράστιου δέντρου της ζωής. Φυσικά, μια ακόμη πιο φημισμένη περίπτωση κοινής γενεαλογίας είναι αυτή που μοιραζόμαστε εμείς, οι Homo Sapientis, με τους άλλους μεγάλους πιθήκους. Οι άνθρωποι, οι χιμπαντζίδες, οι γορίλλες και οι ουρακοτάγκοι ανάγονται σε ένα κοινό προγονικό είδος από το οποίο εμείς, οι σύγχρονοι άνθρωποι, τα ανθρώπινα είδη και τα ανθρωποειδή απέκλιναν πριν από, περίπου, 5 ως 7 εκατομμύρια χρόνια. Αναλόγως της μοριακής μέτρησης που χρησιμοποιείται, συγγενεύουμε πιθανόν περισσότερο με τους χιμπαντζίδες (ο αγαπημένος επί του παρόντος κοντινότερος συγγενής μας) και τους γορίλλες, η δε κοινή καταγωγή μας με τους χιμπαντζίδες τίθεται τώρα πιο κοντά, στα 5 εκατομμύρια χρόνια. Εκτιμάται γενικότερα ότι οι κοινή καταγωγή μας με τους ουρακοτάγκους είναι κάπως πιο μακρινή.

403

Παρ΄όλα αυτά, η κοινή καταγωγή δεν αφορά μόνο τα πουλιά και τους πιθήκους. Αντιθέτως, αποτελεί μια καθολική έννοια που καλύπτει όλες τις μορφές ζωής πάνω στη Γη. Η καταγωγή μας είναι κοινή με την καταγωγή των σπίνων του Δαρβίνου, αν και θα πρέπει να κοιτάξουμε πολύ πίσω στο χρόνο για να την εντοπίσουμε. Τα σύγχρονα πτηνά εξελίχθηκαν από μια γενεαλογική σειρά ερπετών που ονομάζονται diapsids, ενώ τα θηλαστικά προέρχονται από μια ξεχωριστή σειρά ερπετών, τους synapsids. Αυτές οι δυο σειρές απέκλιναν από κάποιο κοινό ερπετοειδές προγονικό στέλεχος σε ένα πρώιμο στάδιο κατά την εξέλιξη των ερπετών, περίπου 340 εκατομμύρια χρόνια πριν. Η κοινή καταγωγή του γένους μας, των χορδωτών, με άλλα πολυκύτταρα γένη, όπως είναι τα μαλάκια (π.χ. τα σαλιγκάρια) ή τα αρθρόποδα (μια τεράστια ομάδα ζώων η οποία περιλαμβάνει τα έντομα) ανάγεται χρονικά σε μια περίοδο πριν από 550 εκατομμύρια χρόνια περίπου. Έτσι λοιπόν, όλα τα ζωντανά πράγματα σχηματίζουν, κατ΄ αρχήν, ένα πελώριο διακλαδωτό δέντρο με ηλικία 3.5 δισεκατομμυρίων ετών. Τέτοια μεγάλα περάσματα στο χρόνο καθώς και η φαινομενική έλλειψη κοινών στοιχείων ανάμεσα στο πράσινο φύκι και τα δελφίνια, για παράδειγμα, βασανίζουν τη σκέψη μας. Είναι πιο εύκολο να μελετούμε και να φανταζόμαστε περιορισμένες ομάδες ζώων που εμφανίστηκαν πιο πρόσφατα. Ας συλλογιστούμε, λοιπόν, ξανά τους σπίνους των Galapagos. Προήλθαν από ένα ή δυο είδη ηπειρωτικών σπίνων τα οποία είχαν μεγάλο βαθμό συγγένειας. Κι όμως τώρα συγκροτούν τουλάχιστον 13 είδη, το ένα ελαφρώς διαφορετικό από το άλλο, κυρίως όσον αφορά στο σχήμα του ράμφους και τη διατροφική συμπεριφορά. Γιατί συμβαίνει αυτό; με ποιο τρόπο συνέβη; Η μεγάλη ανκάλυψη του Darwin, ίσως θα ήταν καλύτερη η λέξη επινόημα, ήταν η εξήγηση γύρω από την εξέλιξη 13 ειδών εκεί οπού πριν τα είδη ήταν μόνο 1 ή 2. Αυτή την εξήγηση ονόμασε ο Darwin φυσική επιλογή. Η φυσική επιλογή δεν είναι μια μονοσήμαντη και απλή ιδέα. Περιλαμβάνει ένα σύνολο διαδικασιών τις οποίες εκφράζει ένα πολύ περίπλοκο σύνολο μηχανισμών. Εν ολίγοις, η φυσική επιλογή αναφέρεται στο γεγονός ότι τα ζώα όλων των ειδών (παρ’ό,τι από εδώ και στο εξής θα αναφερόμαστε μόνο στα σεξουαλικώς <11> αναπαραγόμενα ζώα, όπως οι άνθρωποι) δεν επιβιώνουν επιτυχώς στο ίδιο βαθμό και δεν παράγουν ίσο αριθμό απογόνων. Κατά μια σημαντική έννοια, η φυσική επιλογή εστιάζει στις διαφορές μεταξύ των ζώων, στις παραλλαγές και την ποικιλία που εμφανίζει κάθε είδος. Όλα τα σεξουαλικώς αναπαραγόμενα ζώα, με εξαίρεση τους μονοζυγωτικούς διδύμους, στα οποία περιλαμβάνονται και τα μέλη του ιδίου είδους, διαφέρουν μεταξύ τους με αναρίθμητους τρόπους. Ορισμένα πεθαίνουν προτού ωριμάσουν σεξουαλικά και όσα φτάσουν στο στάδιο της αναπαραγωγικής ωριμότητας θα διαφέρουν ως προς τον αριθμό των απογόνων που αποκτούν και ως προς τον αριθμό των απογόνων που θα

404

επιβιώσουν και θα αναπαραχθούν. Οι βιολόγοι, αναφερόμενοι σε αυτές τις διαφορές, κάνουν λόγο για διαφορές στην αρμοστικότητα . Η αρμοστικότητα είναι το αποτέλεσμα της άθροισης των χαρακτηριστικών εκείνων, τα οποία, στο βαθμό που διαφέρουν από το ένα ζώο στο άλλο, αυξάνουν ή μειώνουν την πιθανότητα επιβίωσης και αναπαραγωγής. Τα χαρακτηριστικά αυτά είναι γνωστά ως προσαρμογές. Αν αυτά τα χαρακτηριστικά, αυτές οι προσαρμογές, μπορούν να μεταβιβαστούν στους απογόνους, τότε εκείνα τα ζώα που συνοδεύονται από σχετικά καλές προσαρμογές και, συνεπώς, έχουν πιο επιτυχημένες αναπαραγωγές, αφού επιβιώνουν περισσότερο από εκείνα τα ζώα του ίδιου είδους που δεν έχουν τόσο καλές προσαρμογές, θα περάσουν αυτές τις προσαρμογές στους απογόνους τους. Οι προσαρμογές, καίτοι αποτελούν γνωρίσματα χαρακτηριστικά ενός ζώου, φέρουν λειτουργικές σχέσεις με πλευρές του περιβάλλοντος αυτού του ζώου. Επομένως, η συχνότητα και η μορφή των προσαρμογών μέσα σε ένα πληθυσμό θα αλλάξει μέσα στο χρόνο, καθώς ο ίδιος ο κόσμος μεταβάλλεται αδιάκοπα. Ο Darwin υποστήριξε ότι τέτοιες μικρές και προοδευτικές μεταβολές στο πέρασμα του χρόνου θα συσσωρευτούν και τελικά θα τροποποιήσουν τα δομικά και συμπεριφορικά χαρακτηριστικά των ατόμων που συγκροτούν εκείνο τον πληθυσμό κατά τέτοιο τρόπο, ώστε το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας θα είναι η ανάδυση ενός διαφορετικού,νέου είδους. Ας πάρουμε ξανά τους σπίνους των νησιών Γκαλαπάγκος. Στα νησιά αυτά ζουν ορισμένα άλλα είδη μη-θαλασσινών πουλιών. Έτσι, οι σπίνοι μπόρεσαν να αξιοποιήσουν ως φωλιές θέσεις οι οποίες στην ηπειρωτική γη της Βορείου Αμερικής καταλαμβάνονται από διαφορετικά είδη πουλιών (land bird). Αυτό κατέστη δυνατό γιατί στην έκταση των δυνατών παραλλαγών των σωματικών τους χαρακτηριστικών περιλαμβάνονται γνωρίσματα τα οποία τους επέτρεπαν να χωρέσουν ίσα ίσα στις νέες τους φωλιές. Το αποτέλεσμα ήταν ότι, εν καιρώ, διαφορετικοί πληθυσμοί σπίνων, απομονωμένοι ο ένας από τον άλλον στα διαφορετικά νησιά του συμπλέγματος Γκαλαπάγκος, υιοθέτησαν δίαιτες και προσεταιρίστηκαν διατροφικές συμπεριφορές διαφορετικές τόσο από αυτές των προγονικών ηπειρωτικών πουλιών, όσο και από αυτές των πληθυσμών σπίνων σε άλλα νησιά. Εν καιρώ, καθώς αυτές οι διαφορές συσσωρεύονταν, τα πουλιά που ζούσαν περιορισμένα στα δικά τους νησιά απέκλιναν το ένα από το άλλο <12> σε τέτοιο βαθμό, ώστε να αποτελέσουν ξεχωριστά, αν και με υψηλό βαθμό συγγένειας, είδη. Αυτή ήταν η εξήγηση του Δαρβίνου. Σήμερα γνωρίζουμε πως η επιλογή προσαρμοστικών χαρακτηριστικών μέσα στο χρόνο δεν αποτελεί τη μοναδική διαδικασία που ωθεί την εξέλιξη. Η ειδογέννεση συνιστά ένα περίπλοκο ζήτημα το οποίο συχνά έχεο πολλαπλή αιτιολογία. Σε αυτή περιλαμβάνονται παράγοντες όπως η μετάλλαξη (η τυχαία μεταβολή χαρακτηριστικών), η απόκλιση (drift)(μεταβολή προκύπτουσα από συντονισμένα, τυχαία γεγονότα), η συνδεσμολογία μεταξύ των

405

χαρακτηριστικών και ο βαθμός απομόνωσης των αναπαραγόμενων πληθυσμών. Ακόμη, κατανοούμε σήμερα πως όλα αυτά τα γεγονότα περιστρέφονται γύρω από το σύστημα της κληρονομικότητας (γενετική) των ατόμων ενός είδους και των πληθυσμών στους οποίους αυτά τα άτομα ανήκουν. Τα γονίδια καθώς και οι τρόποι με τους οποίους συνδυάζονται κατά τη σύλληψη και αναπτύσσονται υπό διαφορετικές συνθήκες, ώστε να αποτελέσουν άτομα (του είδους), συνιστούν το αναγκαίο καλούπι μέσα στο οποίο εκτυλίσσονται μέχρι τέλους οι εξελικτικές διαδικασίες. Ο Δαρβίνος έδωσε έμφαση στην επιλογή και την προσαρμογή. Πολύ λίγα πράγματα ήταν γνωστά κατά το 19ο αι. γύρω από τη βιολογική κληρονομικότητα. Η προσθήκη των παραπάνω παραγόντων στην κλασσική εξελικτική θεωρία με βάση την επιλογή συχνά αναφέρεται ως νέο-δαρβινισμός. Παρόλη τη σπουδαιότητα της κληρονομικότητας στο πλαίσιο της σύγχρονης εξελικτικής θεωρίας, οι έννοιες της προσαρμογής και της αρμοστικότητας παραμένουν σημαντικές γι αυτή τη θεωρία. Ειδικότερα, είναι πολύ σημαντικές για έναν έλεγχο της εξελικτικής θεωρίας, όταν αυτή εφαρμόζεται στην ψυχολογία και για τον λόγο αυτό δικαιολογούν ορισμένες επεξηγήσεις. Οι προσαρμογές εντοπίζονται σε όλη την έκταση των δομικών και συμπεριφορικών χαρακτηριστικών των ζώων. Ο προστατευτικός χρωματισμός, για παράδειγμα, είναι για πολλά είδη μια προσαρμογή που αυξάνει της πιθανότητες επιβίωσης σε έναν επικίνδυνο κόσμο. Μια άλλη προσαρμογή είναι η ταχύτητα η οποία χαρακτηρίζει θηρευτές όπως ο κυναίλουρος, προσαρμογή για τη σύλληψη θηραμάτων σε σχετικά ανοιχτά λιβάδια. Στους ανθρώπους, η κίνηση υποχώρησης και το απότομο σκύψιμο αποτελούν μια προσαρμοστική απάντηση σε κάτι που ξεπροβάλλει απειλητικά στο οπτικό τους πεδίο. Συνεπώς, οι προσαρμογές είναι ειδικά και σημαντικά χαρακτηριστικά των ζώων. Οφείλουμε, όμως, να επιστήσουμε την προσοχή μας στο γεγονός ότι δεν είναι όλα τα χαρακτηριστικά των ζώων προσαρμογές. Η ύπαρξη ορισμένων χαρακτηριστικών οφείλεται σε ένα πλήθος αιτιών. Έχουμε κατανοήσει ότι αυτές οι αιτίες δε συνδέονται άμεσα με την επιβίωση και την αναπαραγωγή. Ακόμη και όταν κάποιος μπορεί να είναι βέβαιος, όπως συμβαίνει στην περίπτωση του προστατευτικού χρωματισμού, ότι έχει να κάνει με ένα προσαρμοστικό χαρακτηριστικό το οποίο συμβάλλει σημαντικά στην αρμοστικότητα (fitness), αυτό δεν σημαίνει ότι η προσαρμογή αποτελεί τον ιδανικό μηχανισμό για τη συγκεκριμένη λειτουργία. Οι περισσότερες προσαρμογές, για πολλούς λόγους, δεν είναι τέλειες. Πράγματι, ορισμένες <13> απέχουν πολύ από το να είναι τέλειες και είναι βέβαιο ότι ένας ικανός μηχανικός θα σχεδίαζε κάτι πολύ πιο κατάλληλο για μια παρόμοια περίσταση. Γι αυτό το λόγο πολλοί εξελικτιστές εκτιμούν ότι είναι λογικό να θεωρηθούν οι προσαρμογές ως άτακτα και όχι τα καλύτερα δυνατά γνωρίσματα , τα οποία όμως συνεισφέρουν τελικά στην αρμοστικότητα (επιβίωσης και αναπαραγωγής). Υποστηρίζεται ότι η εξέλιξη περιγράφεται πιο σωστά ως ένας ‘μπαλωματής’ παρά ως ένας σχεδιαστής που επιδιώκει πάντα ένα τέλειο αποτέλεσμα. Θα πρέπει ακόμη να θυμόμαστε ότι οι προσαρμογές

406

συνιστούν πάντοτε το προϊόν πολύπλοκων αλληλουχιών της ανάπτυξης και ότι συχνά, στην περίπτωση προσαρμογών που σχετίζονται με τη συμπεριφορά, πρέπει να μαθαίνονται. Η καρικατούρα των προσαρμογών της συμπεριφοράς ως εγγενών και καθορισμένων κατά τη γέννηση ενστίκτων, είναι τελείως λανθασμένη. Τώρα, γιατί όλα αυτά καθιστούν την εξέλιξη ένα διαφορετικό είδος επιστήμης από τη χημεία, για παράδειγμα του περασμένου αιώνα; Ας παραμείνουμε πιστοί στο παράδειγμα των σπίνων του Δαρβίνου και ας συγκρίνουμε την εξήγηση για το σχήμα του ράμφους αυτών των πουλιών με την εξήγηση ενός κοινότοπου συμβάντος στη χημεία. Όταν τα στοιχεία νάτριο και χλώριο αναμειχθούν, σχηματίζουν μια χημική ένωση, το κοινό επιτραπέζιο αλάτι, η οποία έχει πολύ διαφορετικές ιδιότητες από ό,τι τα συστατικά της στοιχεία. Ένας χημικός θα εξηγήσει αιτιακά αυτό το φαινόμενο με όρους εσωτερικής δομής των ατόμων νατρίου και χλωρίου. Οι δομές αυτές είναι πάντα και από κάθε άποψη οι ίδιες στο χώρο και το χρόνο. Η ανάμειξη νατρίου και χλωρίου θα έχει το ίδιο αποτέλεσμα και το αποτέλεσμα θα υπόκειται στην ίδια εξήγηση, είτε συνέβη 1 εκατομμύριο χρόνια πρίν, είτε μετά, στη γη ή σε κάποιο πλανήτη ενός μακρινού γαλαξία. Ωστόσο, μια τέτοια, διηνεκούς χαρακτήρα, αιτιακή εξήγηση δεν είναι κατάλληλη όσον αφορά τα ράμφη των σπίνων του Δαρβίνου. Αυτό συμβαίνει γιατί τα ζωντανά πλάσματα μπορεί να μεταλλάσσονται από τις δυνάμεις της εξέλιξης με έναν αρκετά γρήγορο ρυθμό, ώστε η απαιτούμενη εξήγηση να διαφέρει από αυτό που πρέπει να εξηγηθεί. Δεν μπορούμε να θεωρούμε πάντα ως δεδομένο ένα υπόβαθρο αιτιακής σταθερότητας. Με άλλα λόγια οι αιτιακές εξηγήσεις διηνεκούς χαρακτήρα δεν είναι πάντα επαρκείς. Τα ιστορικά προηγούμενα οφείλουν να ενσωματωθούν στις εξηγήσεις της βιολογίας. Το σχήμα του ράμφους των σπίνων οι οποίοι αποίκισαν πρώτοι τα νησιά Γκαλαπάγκος πριν από εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, ήταν διαφορετικό από το σχήμα που περιέγραψε ο Δαρβίνος. Για να είμαστε σίγουροι, ένα μέρος της εξήγησης, που αφορά στις διαδικασίες δια των οποίων λαμβάνει χώρα η εξέλιξη (η παρουσία διαφοροποίησης, η επιλεκτική διατήρηση ορισμένων μόνο παραλλαγών και η διάδοσή τους μέσω γενετικής διαβίβασης), θα ήταν το ίδιο οποτεδήποτε (και οπουδήποτε) κάποιος εξηγεί ένα χαρακτηριστικό όπως <14> το σχήμα του ράμφους. Αυτές είναι οι διηνεκείς αιτίες της διαδικασίας της εξέλιξης, δηλαδή για ποιους λόγους πραγματοποιείται οποιασδήποτε μορφής εξέλιξη. Αλλά ένα άλλο μέρος της εξήγησης οποιουδήποτε συγκεκριμένου χαρακτηριστικού ενός οργανισμού, το μέρος που αφορά τα ιστορικά προηγούμενα, θα είναι πάντοτε διαφορετικό. Αυτό συμβαίνει, επειδή ό,τι προσπαθούμε να εξηγήσουμε τώρα, το σχήμα του ράμφους για παράδειγμα, είναι όπως είναι γιατί κάποια στιγμή στο παρελθόν ασκήθηκαν δυνάμεις επιλογής, μεταλλάξεις, απόκλιση ή ο,τιδήποτε άλλο, πάνω σε ένα ράμφος με διαφορετικό σχήμα. Οι λογικοί θετικιστές, μια σχολή φιλοσοφίας της επιστήμης του 20ου αι., πίστευαν μεταξύ άλλων σε ένα μοντέλο εξήγησης γνωστό ως

407

‘επικαλυπτικός νόμος’. Πρόκειται για μια παραγωγική άσκηση ή επιχείρημα σύμφωνα με το οποίο ένα συμβάν ή μια οντότητα που συνιστά αντικείμενο εξήγησης, υπάγεται σε ένα καθολικό νόμο, ο οποίος λειτουργεί ως προκείμενη της εξήγησης. Για να το θέσουμε απλά, ο επικαλυπτικός νόμος , ο οποίος υποτίθεται ότι έχει γενική ισχύ, εφαρμόζεται σε κάθε ειδική περίπτωση, όπως αν λέγαμε ‘Ας δούμε πως εφαρμόζεται ο γενικός νόμος σε αυτήν ή εκείνη την περίπτωση’. Ο νόμος της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα, για παράδειγμα, αποτελεί τον επικαλυπτικό νόμο, ο οποίος στη συνέχεια χρησιμοποιείται, σε συνδυασμό με τα ειδικά χαρακτηριστικά της ακτής της Βρετάνης, για να εξηγήσει τις πολύ μεγάλες παλιρροιακές κινήσεις στη δυτική Γαλλία. Δεν υπάρχουν ‘νόμοι των παλιρροιακών κινήσεων στη Γαλλία’ ως τέτοιοι. Υπάρχει ο νόμος της παγκόσμιας έλξης ο οποίος στη συνέχεια προσφέρει ειδικές εξηγήσεις. Μπορεί, τώρα, να φαίνεται δυνατόν να αναγνωρίσουμε τις σταθερές διαδικασίες της εξέλιξης, τις διηνεκείς αιτίες, ως τον επικαλυπτικό νόμο και τις αιτίες των ιστορικών προηγουμένων ως τις ειδικές περιπτώσεις στις οποίες πρέπει να εφαρμοστεί ο επικαλυπτικός νόμος. Αυτό, ωστόσο, θα ήταν σφάλμα. Το να ερμηνεύουμε τα ιστορικά προηγούμενα ως μια απλή συνάρθρωση συμβάντων ή οντοτήτων σημαίνει ότι δεν έχουμε καταλάβει πως η προέλευση συνιστά την αιτία (και όχι μια περίπτωση) της τωρινής κατάστασης. Το μοντέλο αυτό της εξήγησης που μπορεί να είναι αποτελεσματικό στη φυσική και τη χημεία, απλώς δεν ταιριάζει στην περίπτωση των εξηγήσεων στο πλαίσιο της εξελικτικής βιολογίας. Κατ’αυτό τον τρόπο, με τα λόγια του αμερικανού εξελικτιστή S.J.Gould, ο Δαρβίνος μας εδίδαξε πως η ιστορία έχει σημασία και οι αιτιακές εξηγήσεις εξαρτώνται όχι μόνο από ένα περίπλοκο και πολύ δυναμικό σύνολο αιτών οι οποίες συγκροτούν την επιλογή εις το διηνεκές του χρόνου, αλλά και από την ιστορία της επιλογής και άλλων αιτιακών συμβάντων τα οποία εκτείνονται στο χρόνο και συγκροτούν ένα σύνολο αιτιών μοναδικών για κάθε ένα από τα εκατομμύρια είδη. Η σχέση των γεγονότων μέσα στον ιστορικό χρόνο αποκτά αιτιακό χαρακτήρα. <15> Στο μέτρο κατά το οποίο ιστορικώς προγενέστερες αιτίες είναι αναγκαίες για την εξήγηση ορισμένων φαινομένων στη βιολογία, αυτό ακριβώς το είδος της βιολογίας αποτελεί μια κατά τα φαινόμενα διαφορετική επιστήμη από τη χημεία ή τη φυσική. Είναι όμως μόνο κατά τα φαινόμενα διαφορετική, καθώς η κοσμολογία μας διδάσκει ότι ολόκληρο το σύμπαν έχει μια ιστορία αλλαγών. Γι αυτό το λόγο, τα πάντα σχετικά με εμάς, περιλαμβανομένου του επιτραπέζιου άλατος, προϋποθέτουν την ιστορία για μια ολοκληρωμένη εξήγηση. Ωστόσο, είναι λογικό, όταν οι αλλαγές είναι είτε πολύ αργές, είτε στο βάθος του παρελθόντος χρόνου, να εξαιρούμε την ιστορική αιτιότητα από τις περιγραφές μας. Η εξέλιξη, όμως, της ζωής πάνω στη γη έχει λάβει χώρα σε μια πολύ διαφορετική χρονική κλίμακα από την ανάπτυξη του σύμπαντος. Η εξελικτική μεταβολή είναι – συχνά αλλά όχι πάντα – κάτι κρυμμένο στο

408

όχι πολύ μακρυνό παρελθόν πολλών πλασμάτων. Μπορεί πάλι η μεταβολή να συμβαίνει εδώ και τώρα. Σε τέτοιες περιπτώσεις, οι αιτίες των ιστορικών προηγουμένων μπορεί να γίνουν ένα αναγκαίο, αν όχι κεντρικό, κομμάτι της επιστημονικής εξήγησης. Επιστροφή στη ρήση του Dobzhansky Η σπουδαιότητα των ιστορικών προηγουμένων για τις εξελικτικές εξηγήσεις χαρακτξηρίζει την εξελικτική βιολογία ως διαφορετική από άλλα πεδία της βιολογίας, καθώς βέβαια και από επιστήμες όπως η χημεία. Αξίζει, όμως, να επαναλάβουμε πως στην πραγματικότητα πρόκειται για διαφορά στην κλίμακα και στο βαθμό πληρότητας που θέλει κάποιος να έχουν οι εξηγήσεις του. Η κλασσική χημεία θεωρεί ως δεδομένη τη σταθερότητα, ή την εγγύς σταθερότητα, για τόσο μεγάλες χρονικές Περιόδους, ώστε να μπορεί να αγνοήσει την πολύ πρώιμη ιστορία του σύμπαντος. Αλλά, αν κάποιος ήθελε να είναι τόσο λεπτομερειακός, θα μπορούσε φυσικά να συνθέσει στην εξήγησή του, στο πλαίσιο της χημείας, τη σταδιακή εξέλιξη των στοιχείων. Αυτό όμως, για το μεγαλύτερο μέρος, απλά δεν είναι αναγκαίο. Υπάρχουν, επίσης, πολλές περιοχές της βιολογίας στις οποίες η ιστορία δεν είναι αναγκαία. Ας θεωρήσουμε το παράδειγμα της αξιοσημείωτης ικανότητας που έχουν ορισμένα είδη πουλιών να αποθηκεύουν τροφή σε τοποθεσίες του φυσικού τους περιβάλλοντος οι οποίες είναι ευρύτατα διασκορπισμένες. Τα πουλιά είναι σε θέση να θυμούνται που έχουν αποθηκεύσει την τροφή, ποιες αποθήκες έχουν επισκεφθεί και από ποιες έχει αφαιρεθεί η τροφή. Η άμεση, διηνεκής αιτιακή εξήγηση δίνεται με όρους λειτουργίας της χωρικής μνήμης, της ανατομίας και της φυσιολογίας των νευρικών δικτύων σε συγκεκριμένες εγκεφαλικές περιοχές, ξεχωριστά για κάθε πουλί. <16> Ωστόσο, όπως συμβαίνει και με τους ανθρώπους, ο βαθμός υπεροχής της μνήμης δεν είναι ο ίδιος για κάθε άτομο που ανήκει στο ίδιο είδος πουλιών. Εδώ, όπως ουσιαστικά και σε κάθε μακρομορφολογικό και συμπεριφορικό χαρακτηριστικό κάθε ομάδας ζωντανών οργανισμών, η παραλλαγή είναι ο κανόνας. Ορισμένα πουλιά αποθηκεύουν τροφή σε περισσότερα μέρη και θυμούνται καλύτερα από άλλα πουλιά του ίδιου είδους, τις τοποθεσίες αποθήκευσης, καθώς και σε ποιες από αυτές έχει εξαντληθεί το περιεχόμενο. Συνεπώς, ξοδεύουν λιγότερη ενέργεια για να ανακτήσουν την τροφή τους από ό,τι άλλα πουλια με κάπως λιγότερο καλή μνήμη. Ακόμη, πουλιά με καλύτερη μνήμη θα έχουν μεγαλύτερα αποθέματα ενέργειας διαθέσιμα κατά τους μήνες του χειμώνα, άρα θα είναι ικανότερα στην αντιμετώπιση της δριμύτητας του καιρού. Καθώς θα είναι σε καλύτερη φόρμα, μπορεί να γεννήσουν απογόνους, οι οποίοι θα έχουν περισσότερες πιθανότητες επιβίωσης, πιθανόν ζευγαρώνοντας νωρίτερα μέσα στο χρόνο, ή πιο συχνά κατά την περίοδο του ζευγαρώματος. Μπορεί ακόμη να είναι κάπως ικανότερα στην ανατροφή των μικρών τους. Ας υποθέσουμε ότι η

409

χωρική μνήμη είναι κληρονομήσιμη, δηλαδή, ότι οι μνημονικές ικανότητες των γονέων και των απογόνων συσχετίζονται. Καθ’όσον γνωρίζω, αυτό δεν έχει αποδειχθεί μέχρι τώρα για είδη πουλιών που αποθηκεύουν τροφή. Ωστόσο, δεν πρόκειται για μια εξωφρενική υπόθεση, αφού έχει φανεί ότι άλλες μορφές μνήμης κληρονομούνται μεταξύ των ανωτέρων θηλαστικών. Επομένως, αν η χωρική μνήμη σε αυτά τα πουλιά κληρονομείται, τότε τα νέα πουλιά με καλή μνήμη θα έχουν, κατά μέσο όρο, κάπως καλύτερη μνήμη από τα νέα πουλιά με λιγότερο καλή μνήμη. Σταδιακά η ικανότητα χωρικής μάθησης των πληθυσμών θα βελτιωθεί από γενιά σε γενιά. Αυτό που βλέπουμε, όταν η αρμοστικότητα (fittness) και η επιλογή βρίσκονται εν δράσει, είναι ότι η αιτιακή εξήγηση ενός γνωρίσματος όπως η μνήμη, γίνεται πολύ πιο περίπλοκη. Για να εξηγήσουμε την ικανότητα αυτών των ζώων να βρίσκουν την τροφή που αποθηκεύουν δεν αρκεί να επικαλεστούμε μόνο τα νευρικά δίκτυα και τη χωρική μνήμη. Πρέπει ακόμη να τεθεί σε λειτουργία ένα περίπλοκο σύνολο αλληλεπιδράσεων, τόσο μέσα σε κάθε πουλί ξεχωριστά, όσο και μεταξύ των πουλιών και του περιβάλλοντος. Μέσα από αυτό το σύνολο η μνήμη αποκτά αρμοστικότητα (fitness) και αναπαραγωγικές συνέπειες και οι αιτιακές αλληλεπιδράσεις, δεδομένου ότι το χαρακτηριστικό οφείλεται, εν μέρει, σε γενετικούς παράγοντες (ακόμη και αν ‘εν μέρει’ σημαίνει ‘πολύ λίγο’, μια μερική αιτία είναι μια αιτία), διαδίδονται προς τα έξω, ώστε να συμπεριλάβουν γενεαλογίες γονέων και απογόνων. Επομένως, όταν σε μια αιτιακή εξήγηση εισάγεται η φυσική επιλογή, εκείνη η εξήγηση γίνμεται πολύ πιο περίπλοκη από ό,τι θα ήταν χωρίς τη φυσική επιλογή, καθώς οι άμεσες αιτίες (δηλαδή οι αιτίες που δεν αφορούν τη φυσική επιλογή) δεν έχουν παραμεριστεί. Αντί αυτού, οι αιτίες αυτές έχουν συμπληρωθεί από πολυάριθμες άλλες αιτίες, οι οποίες εμπλέκουν άλλα βιολογικά συστήματα οργάνων, καθώς και μια εκτεταμένη αλυσίδα αλληλεπιδράσεων μεταξύ ζώου και περιβάλλοντος, οι οποίες πραγματοποιούνται μέσα στο χρόνο. <17> Η ιστορία των αιτιών που θα διατυπωθεί θα είναι όχι μόνο εκτενέστερη αλλά και πιο ολοκληρωμένη. Αυτό, όμως, το επιχείρημα δεν είναι τεχνητό ούτε εξυπηρετεί προσωπικούς σκοπούς. Δεν υποστηρίζεται εδώ ότι ο Mendeleev είχε δίκιο, όταν υπέθετε ότι οι φυσικο-χημικές αιτίες είναι σταθερές, ενώ οι βιολόγοι δεν έχουν ποτέ δίκιο. Οι βιολόγοι οπωσδήποτε μπορούν, και συνήθως κάνουν ακριβώς αυτό, να υποθέτουν τη σταθερότητα των βιολογικών αιτιών. Η χωρική μνήμη στα πουλιά, ή τους ανθρώπους, μπορεί, εντελώς νόμιμα, να ιδωθεί ως ένα πρόβλημα που αφορά μόνο μνήμη και τη λειτουργία του ιπποκάμπου (ο ιππόκαμπος αποτελεί μέρος του πρόσθιου εγκεφάλου των σπονδυλωτών και έχει θεωρηθεί πως εμπλέκεται στη χωρική μάθηση). Ωστόσο, είναι δυνατόν να δώσουμε μια εξελικτική ορμή σε ένα γνώρισμα όπως η μνήμη και οι εγκεφαλικές δομές που υποστηρίζουν τη μνήμη. Δεν θα ήταν εξωφρενικό να κάνουμε κάτι τέτοιο. Το είδος μας, ο Homo Sapiens, ιδιαίτερα στην πιο

410

πρόσφατη μορφή του, έχει ηλικία που δεν ξεπερνάει κάποια δεκάδες χιλιάδες, το πολύ διακόσιες χιλιάδες χρόνια. Αυτό το διάστημα στην κλίμακα του γεωλογικού χρόνου είναι πολύ λίγος. Επιπλέον, η εξέλιξη του είδους μας και ιδιαίτερα η αύξηση του μεγέθους του εγκεφάλου η οποία θα πρέπει να είχε σημαντικές επιδράσεις στην ανθρώπινη ψυχολογία, υπήρξε αρκετά απότομη. Αποτελούμε ένα πρόσφατο προϊόν μιας δραστήριας εξελικτικής μεταβολής. Ένα μέρος αυτής της μεταβολής, όπως θα δούμε, οδήγησε στην εμφάνιση ενός φαινομένου, του πολιτισμού, του οποίου η βιολογική σημασία συναγωνίζεται την εξέλιξη της σεξουαλικής αναπαραγωγής, η οποία έχει ιστορία περισσότερη από 500 εκατομμύρια χρόνια. Κατ’αυτό τον τρόπο, όχι μόνο δεν είναι εξωφρενικό, αλλά θα ήταν πολύ σημαντικό να θέσουμε τους εαυτούς μας σε μια εξελικτική θεώρηση. Επιπροσθέτως, στην περίπτωση που μας απασχολεί ένα κληρονομήσιμο χαρακτηριστικό, το οποίο είναι παρόν σε ένα πληθυσμό με υψηλό βαθμό διακύμανσης, και το οποίο ευνοείται έντονα από την επιλογή, τότε μια εξελικτική εξήγηση δεν αποτελεί προαιρετικό επίθεμα, αλλά αναγκαιότητα. Σε αντίθεση με μια ευρέως επικρατούσα άποψη που βλέπει σταθερά την εξέλιξη ως μια αργή, σταδιακή διαδικασία, στην πραγματικότητα μπορεί η εξέλιξη να οδηγήσει σε ταχείες μεταβολές. Το γεγονός αυτό τεκμηριώνεται από πολλές περιπτώσεις, στις οποίες περιλαμβάνονται, με αρκετά ενδιαφέροντα τρόπο, οι σπίνοι των νησιών Γκαλαπάγκος. Έχει πλέον αποδειχθεί πως οι σπίνοι του Δαρβίνου υφίστανται σημαντικές μορφολογικές μεταβολές μέσα σε λίγες μόνο γενιές, όταν εμφανίζονται συνθήκες άσκησης οριακής πίεσης στην επιλογή, ωθούμενες από σημαντικές μεταβολές του κλίματος. Σύμφωνα με υπολογισμούς, η ειδογέννεση μπορεί κάτω από τέτοιες συνθήκες να προκύψει μέσα λίγες εκατοντάδες χρόνια. Σε κάθε περίπτωση τέτοιων, σχετικά ταχύρρυθμων, μεταβολών σε κάποιο χαρακτηριστικό ή σύνολο χαρακτηριστικών εξαιτίας ισχυρής επιλογής, η περιπλοκότητα της εξήγησης γίνεται ακόμη μεγαλύτερη, επειδή τα γεγονότα που οδηγούν στην επιλογή εκτείνονται τώρα στο χρόνο. <18> Η εξέλιξη, σύμφωνα με το παλιό σύνθημα, είναι κληρονομική μεταβίβαση μαζί με τροποποίηση. Η έννοια της κληρονομικής μεταβίβασης αναφέρεται ακριβώς στη μεταβίβαση του υπό εξέταση χαρακτηριστικού από το γονέα στους απογόνους και πάλι στους απογόνους των απογόνων συνεχίζοντας από τη μια γενιά στην άλλη. Η έννοια της τροποποίησης αναφέρεται στις μεταβολές τις οποίες υφίσταται το ίδιο το χαρακτηριστικό καθώς αναπτύσσεται κατά τη διάρκεια της ζωής κάθε ζώου ξεχωριστά. Επιπλέον, τα ιστορικά προηγούμενα, θεωρούμενα κατ’αυτό τον τρόπο, μετέχουν της αιτιακής εξήγησης ενός φαινομένου κατά δυο τρόπους, όχι μόνο έναν. Η εξέλιξη, φυσικά, είναι ο πρώτος τρόπος δια του οποίου οι μεταβολές μέσα στο χρόνο εισδύουν στην βιολογική εξήγηση. Ο δεύτερος τρόπος δια του οποίου η ιστορία διεκδικεί κάποια αξία είναι, όπως ήδη

411

σημειώθηκε, μέσα από την ανάπτυξη του ατόμου, η οποία και αυτή πάντα επιβάλλει την ανάγκη της ιστορικής εξήγησης. Πρόκειται για το ίδιο πρόβλημα με αυτό της εξελικτικής εξήγησης, όμως σε μια μικρότερη και ταχύτερα μεταβαλλόμενη κλίμακα. Τόσο η εξέλιξη, όσο και η εξατομικευμένη ανάπτυξη, στην οποία αναφερόμαστε με τον τεχνικό όρο οντογένεση, ασχολούνται με τους μετασχηματισμούς που συμβαίνουν μέσα στο χρόνο. Εάν ένα ανθρώπινο, σε πλήρη ανάπτυξη χαρακτηριστικό, όπως είναι για παράδειγμα η ικανότητά μας να αναπτύσσουμε συναισθηματικές σχέσεις με άλλους ανθρώπους, πραγματικά σφυρηλατείται κατά τρόπο αποφασιστικό από γεγονότα της βρεφικής και της πρώιμης παιδικής ηλικίας, και αν η προσκόλληση στους ανθρώπους έχει εξελιχθεί από παρόμοιους μηχανισμούς (συναισθηματικής) σύνδεσης των προγονικών πρωτευόντων, τότε η αιτιακή εξήγηση της δικής μου ή της δικής σας συναισθηματικής σύνδεσης με τους άλλους στηρίζεται όχι μόνο σε άμεσες αιτίες διηνεκούς χαρακτήρα (now-and-forever), οι οποίες εντοπίζονται τώρα στο μεταιχμιακό σύστημα (ένα μέρος του εγκεφάλου το οποίο εμπλέκεται στη συναισθηματική συμπεριφορά), αλλά και σε γεγονότα ατάκτως ειρημένα μέσα στο χρόνο. Ο χρόνος αυτός αναφέρεται τόσο στη διάρκεια της ζωής ενός ατόμου (οι εμπειρίες τις οποίες είχα εγώ ή εσείς ως βρέφη και ως παιδιά), όσο και στο χρόνο που χρειάστηκε το χαρακτηριστικό για να εξελιχθεί μεταξύ των προγόνων μας (ίσως για το λόγο ότι οι συναισθηματικοί δεσμοί είναι σημαντικοί για την αναπαραγωγή και την ανατροφή των απογόνων μας). This is complex causation writ large. Προκειμένου, όμως, να τονίσω αυτό το σημείο, ας το επαναλάβω. Η επιλογή και τα ιστορικά προηγούμενα, ως αιτίες, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψιν στη βιολογία μόνο κάτω από ιδιαίτερες περιστάσεις (στις οποίες, φυσικά, περιλαμβάνεται η περίσταση κατά την οποία κάποιος επιλέγει σκόπιμα να τις λάβει υπόψιν). Ωστόσο, ακόμη και όταν δεν απαιτείται η επίκληση της ιστορίας, αν το υπό εξέταση φαινόμενο έχει επηρεαστεί άμεσα, ή και έμμεσα, από τις εξελικτικές διαδικασίες, τότε μια πραγματικά πλήρης αιτιακή περιγραφή θα όφειλε να επικαλεστεί τόσο τις άμεσες αιτίες, όσο και την ιστορική αιτία, είτε η τελευταία αφορά την ιστορία του ατόμου είτε την ιστορία του είδους. Έχει υποστηριχθεί κατά καιρούς, πως η ιστορία είτε δεν είναι επιστήμη, είτε είναι φτωχή επιστήμη. Αυτά ασφαλώς είναι ανοησίες. <19> Το σύμπαν έχει μια ιστορία. Το ίδιο και η ζωή πάνω στη γη, όπως και όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί. Μπορεί να είναι αλήθεια, και συχνά είναι αλήθεια ότι η επίκληση των ιστορικών προηγουμένων ως αιτιών συνιστά δύσκολη επιστήμη και ότι εκείνοι οι επιστήμονες, όπως είναι οι χημικοί ή οι φυσιολόγοι, που δεν χρειάζεται να λάβουν υπόψιν τη ροή του χρόνου με τις μεταβαλλόμενες συνθήκες του είναι πραγματικά τυχεροί, επειδή οφείλουν να ασχολούνται μόνο με διηνεκείς αιτίες οι οποίες προσεγγίζονται σχετικώς εύκολα. Ακόμη, είναι σίγουρα αλήθεια ότι οι άμεσες αιτιακές εξηγήσεις από μόνες τους μπορεί να είναι

412

αποτελεσματικές σε πολλές περιπτώσεις. Αλλά η συμπλήρωση οποιασδήποτε εξήγησης με μια ιστορική διάσταση μπορεί μόνο να αυξήσει τη δύναμη της εξήγησης καθιστώντας την πιο ολοκληρωμένη. Βλέπετε λοιπόν πως η ρήση του Dobzhansky ήταν σχεδόν σωστή. Θα έπρεπε να έχει πει ότι ‘Τίποτε στη βιολογία δεν έχει πλήρες νόημα, παρά μόνο υπό το φως της εξέλιξης’ Το είδος της επιστήμης που είναι η ψυχολογία Η επιστήμη μετά την Αναγέννηση, εως ότου το βαρυτικό κέντρο της ανά τον κόσμο επιστήμης μετατοπιστεί στις Ηνωμένες Πολιτείες κατά τις πρώτες δυο ή τρεις δεκαετίες του 20ου αι., υπήρξε σε μεγάλο βαθμό ένα ευρωπαϊκό ζήτημα και όλο και περισσότερο ένα βορειο-ευρωπαϊκό ζήτημα. Η δυνατότητα για μια επιστήμη του νου χρονολογείται τουλάχιστον από τον 18ο αι. και την εργασία του Σκωτσέζου φιλοσόφου David Hume, και ακόμη νωρίτερα από τον άγγλο φιλόσοφο John Locke. Και οι δυο ανήκαν στη φιλοσοφική σχολή του βρεττανικού Εμπειρισμού η οποία ταυτίστηκε στενά με την άνοδο της σύγχτονης επιστήμης. Αυτό που ξεχώρισε τους βρεττανούς εμπειριστές ήταν η πίστη τους ότι δεν υπάρχει εγγενής γνώση και ότι ο νους μπορεί να διαιρεθεί σε στοιχειώδεις μονάδες, ίσως αισθήματα ή σκέψεις ή ιδέες, η πηγή των οποίων βρίσκεται στις αισθήσεις. Αυτά τα στοιχεία υποτίθετο πως συναθροίζονται σύμφωνα με ορισμένες (σταθερές) αρχές. Αν ορίσουμε τα στοιχεία και εξετάσουμε τη μορφή και τη λειτουργία τους, αν τα μετρήσουμε με κάποιο τρόπο και – το σημαντικότερο – κατανοήσουμε τον τρόπο με τον οποίο συναθροίζονται ή ομαδοποιούνται για τη διαμόρφωση υψηλότερης τάξης νοητικών καταστάσεων, τότε έχουμε μια επιστήμη του νου. Ειδικά ο Hume δέχτηκε την επίδραση της νευτώνιας μηχανικής και προασπίστηκε ένα είδος νοητικής μηχανικής ανάλογης με τη φυσική μηχανική. Τα στοιχεία, καθώς και οι αρχές σύμφωνα με τις οποίες ομαδοποιούνται, αποτέλεσαν τους προάγγελους της Συνειρμικής Ψυχολογίας του 20ου αι. Ο Hume υπήρξε ο πρώτος που υπερασπίστηκε μια επιστημονική ψυχολογία, <20> παρόλο που ο ίδιος δεν άσκησε ενεργά την επιστήμη. Η πρακτική επιστημονική άσκηση προϋποθέτει μια μεθοδολογία, κάποια μέσα για να ελέγξει κάποιος τις ιδέες του με πειράματα. Παρόλο που υπήρχε ένα πλήθος πηγών για μια τέτοια μεθοδολογία, δυο από αυτές ήταν σημαντικές. Η πρώτη πηγή αφορούσε αυτό που έγινε αργότερα γνωστό ως η προσωπική εξίσωση και που παρουσίασε σε όλους τους σπουδαστές ψυχολογίας ο μέγας ιστορικός της πειραματικής ψυχολογίας, Edwin G.Boring : ‘Στο Γκρίνγουιτς, το 1796, ο Maskelyne, όπως γνωρίζει κάθε ψυχολόγος, απήλλαξε τον Kinnebrook, το βοηθό του, από τα καθήκοντά του, επειδή ο Kinnebrook παρατηρούσε τους χρόνους διέλευσης των αστρικών σωμάτων με καθυστέρηση ενός δευτερολέπτου σε σχέση με τον ίδιο.’ Ο Maskelyne είχε τότε τον τίτλο του Μεγάλου Αστρονόμου (Astronomer Royal) και θεωρούσε ξεκάθαρα ότι το ‘σφάλμα’ του

413

Kinnebrook ήταν σοβαρό. Σύμφωνα με τον Boring: ‘Από τέτοιες παρατηρήσεις εξαρτώνταν η βαθμονόμηση του ρολογιού και από το ρολόϊ εξαρτώνταν όλες οι άλλες τοπικές και χρονικές παρατηρήσεις’. Αυτό που έκαναν ο Maskelyne και ο βοηθός του ήταν να κρίνουν από τον κτύπο ενός ρολογιού, μέσα σε πόσο χρόνο ένα αστέρι διέσχιζε μια ορισμένη απόσταση εντός του οπτικού πεδίου του τηλεσκοπίου. Το έργο αυτό, προτού συμβεί το παραπάνω περιστατικό, θα πρέπει να είχε θεωρηθεί ότι είναι απλό και ότι σχεδόν θα διεκπεραιωνόταν χωρίς καμμιά χρονική καθυστέρηση και ως εκ τούτου θα εμφάνιζε αμελητέες διαφορές μεταξύ δυο ατόμων. Όμως, στην πραγματικότητα πρόκειται για μια περίπλοκη κρίση (σ.τ.μ. Η λέξη χρησιμοποιείται με τη σημασία της απόφανσης) και υπάρχει κάτι σε αυτό το νοητικό ‘έργο’ που καθιστά την κρίση χρονοβόρο. Οποιοσδήποτε είχε νοιαστεί να σκεφτεί πάνω σε αυτό το ζήτημα, θα θεωρούσε προφανές ότι όλα τα νοητικά έργα πρέπει να ολοκληρώνονται μέσα σε μια πεπερασμένη περίοδο χρόνου. Όμως, το περιστατικό του Γκρίνγουιτς ήταν η πρώτη καταγραφή ενός τέτοιου χρόνου νοητικής προσπάθειας, για ένα έργο που φαινόταν απλό. Περισσότερο από είκοσι χρόνια μετά, ο Bessel, ένας γερμανός αστρονόμος με ιδιαίτερο ενδιαφέρον στη μέτρηση και τα σφάλματα της μέτρησης, βρήκε τυχαία μια σύντομη περιγραφή των γεγονότων στο Γκρίνγουιτς. Ο Bessel ήταν ο άνθρωπος ο οποίος διερεύνησε με συστηματικό τρόπο το μέγεθος των ατομικών διαφορών που προκύπτουν, όταν πραγματοποιούνται κρίσεις, και ο οποίος συνέλαβε την ιδέα της προσωπικής εξίσωσης, μιας ιδέας που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την διόρθωση των κρίσεων των σχετικών με το χρόνο που πραγματοποιούν άτομα τα οποία κάνουν αστρονομικές παρατηρήσεις. Κατά συνέπεια, η εργασία πάνω στην προσωπική εξίσωση επεκτάθηκε τόσο σε εμπειρικό, όσο και θεωρητικό επίπεδο. Έγινε αντιληπτό πως ο χρόνος που απαιτείται για να ολοκληρωθεί μια κρίση εξαρτάται όχι μόνο από την περιπλοκότητα των απαιτούμενων νοητικών διαδικασίων, αλλά και από την προηγούμενη κατάσταση του ατόμου που πραγματοποιεί την κρίση, όπως για παρ5άδειγμα το ποιο ήταν το αντικείμενο της προσοχής κατά τη διάρκεια της παρατήρησης. <21> Και τότε οι φυσιολόγοι άρχισαν να συλλογίζονται ποιο είναι το υλικό υπόστρωμα αυτού του χρόνου και αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία αν σκεφτούμε ότι στις αρχές του 19ου αι. το νευρικό ερέθισμα θεωρούνταν ως ένα συμβάν το οποίο διεξαγόταν από το ένα μέρος του νευρικού συστήματος στο άλλο σχεδόν ταυτόχρονα. Όταν ο σπουδαίος φυσιολόγος Helmhotz μπόρεσε να μετρήσει το ρυθμό της νευρικής ώσης και να δείξει ότι στην πραγματικότητα επρόκειτο για ένα μάλλον αργό φαινόμενο της τάξης των δεκάδων μέτρων ανά δευτερόλεπτο, το πολύ γύρω στα 120 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, τότε ο χρόνος τον οποίον καταναλώνει η σκέψη κατέστη περισσότερο ερμηνεύσιμος. Η χρονομέτρηση της σκέψης έγινε γνωστή ως νοητική χρονομετρία. Αναπτύχθηκε ως ένα σημαντικό κομμάτι του πειραματικού και

414

παρατηρησιακού οπλοστασίου του πρώτου εργαστηρίου πειραματικής ψυχολογίας, το οποίο έστησε ο Wundt. Μέσα στον 20ο αι., προσαρμοσμένη στη μελέτη των χρόνων αντίδρασης, η νοητική χρονομετρία τυποποιήθηκε σε τέτοιο βαθμό ως ψυχολογική διαδικασία, ώστε να γίνει ένα σταθερό κομμάτι κάθε προπτυχιακού εργαστηριακού μαθήματος. Αφού επισκιάστηκε για κάποια περίοδο από το Συμπεριφορισμό (behaviourism) στον 20ο αι. και την επικέντρωση στη μάθηση, ιδιαίτερα στη μάθηση των ζώων, η χρονομέτρηση των νοητικών διαδικασιών επανήλθε στο προσκήνιο κατά τις δεκαετίες του ΄50 και του ΄60 και έγινε ξανά ένα ισχυρό πειραματικό εργαλείο για τους γνωσιακούς επιστήμονες. Αλλά το θέμα είχε ήδη τονιστεί πριν από 130 χρόνια, από τον Bessel. Οι διεργασίες του νου διεκπεραιώνονται σε πεπερασμένες, ενίοτε αρκετά μεγάλες, χρονικές περιόδους. Υπήρχε λοιπόν κάτι που μπορούσε να μετρηθεί και το αντικείμενο της μέτρησης, ο χρόνος, καθιστούσε την επιστήμη του νου όχι μόνο μια δυνατότητα, αλλά μια επιστήμη συγκρίσιμη κατά κάποιο τρόπο και ικανή να συσχετιστεί με άλλες επιστήμες. Η δεύτερη γραμμή πειραματικής μεθοδολογίας που έδωσε τις βάσεις για μια επιστήμη της ψυχολογίας έχει ως αφετηρία τον Fechner, ένα γερμανό φυσικό και φιλόσοφο και κατέληξε σε αυτό που γνωρίζουμε σήμερα ως ψυχοφυσική. Αυτός ο συνδυασμός φυσικής και φιλοσοφίας είναι σημαντικός. Ως φιλόσοφο, τον Fechner τον κατέτρωγε το ενδιαφέρον του για την πνευματική ζωή. Ως φυσικός, κατάλαβε ότι μια επιστήμη της πνευματικής ζωής προϋπέθετε μεθόδους μέτρησης. Σύμφωνα με τον Boring, ο Fechner συνέλαβε τη μεγάλη ιδέα του ένα πρωί του 1850 : ‘η σχετική αύξηση της σωματικής ενέργειας’ θα συσχετιζόταν με ‘την αύξηση της αντίστοιχης νοητικής έντασης’. Ο Fechner γνώριζε το έργο που είχε ήδη γίνει από έναν άλλο γερμανό φυσιολόγο, τον Weber, ο οποίος είχε ανακαλύψει πως η μικρότερη αντιληπτή διαφορά μεταξύ δυο αισθήσεων συσχετιζόταν με το λόγο της ενέργειας δυο ερεθισμάτων που οδηγούν στις αισθήσεις. <22> .Δηλαδή, για ένα ερέθισμα μεγέθους 100 θα πρέπει να έχουμε αύξηση κατά 1,ποσοστό 1%, για να αντιληφθούμε τη διαφορά. Για ένα ερέθισμα μεγέθους 300 η διαφορά θα γίνει αντιληπτή μόνο αν το μέγεθος πάρει τουλάχιστον την τιμή 303. Ο Fechner πραγματοποίησε πολλές παρατηρήσεις βασιζόμενος στην γενική του σύλληψη ότι ο μόνος τρόπος να μετρηθεί μια αίσθηση είναι δια της σύγκρισής της με άλλες αισθήσεις. Με τον ισχυρισμό του ότι οι μόλις παρατηρήσιμες διαφορές μεταξύ οποιωνδήποτε ζευγών ερεθισμάτων είναι αντιληπτικά ίσες, γενίκευσε το νόμο του Weber και τον εξέφρασε σε μαθηματική μορφή (η οποία δηλώνει ότι το αντιλαμβανόμενο μέγεθος ενόος ερεθίσματος είναι ανάλογο με το λογάριθμο της φυσικής του έντασης). Ο Fechner μας έδειξε όχι μόνο πώς να μετρούμε τις αισθήσεις, αλλά και πως να τυποποιούμε τα ευρήματά μας με μαθηματικό τρόπο.

415

Τα συμπεράσματα τόσο από το έργο του Fechner, όσο και από την έρευνα στην προσωπική εξίσωση ήταν ξεκάθαρα: υπάρχει μια μεθοδολογία αξιοποιήσημη, μέσω της οποίας μπορούν να διερευνηθούν οι διεργασίες του νου. Η διερεύνηση αυτή μπορεί να γίνει κατά τέτοιο τρόπο που να μπορουμε να αντλήσουμε ποσοτικοποιήσιμα δεδομένα με έναν επαρκή βαθμό κανονικότητας και αρκετή συνέπεια, ώστε πιθανώς να εξάγουμε γενικούς νόμους της νοητικής λειτουργίας. Εν συντομία, μια επιστήμη του νου γινόταν, περίπου στα μέσα του 19ου αι., εφικτή. Ο άνθρωπος που την υλοποίησε στην εργαστηριακή και πειραματική πράξη ήταν ο Wundt, ο οποίος ίδρυσε το πρώτο εργαστήριο πειραματικής ψυχολογίας στο Leipzig το 1879. Ο Wundt αρχικά ολοκλήρωσε τις σπουδές του στην ιατρική και συνέχισε την εκπαίδευσή στη φυσιολογία έχοντας ως απώτερο στόχο τη ζωή ενός ερευνητικού φυσιολόγου. Ετσι, βρέθηκε υπό την άμεση επιρροή του J.Muller και του Helmholtz. Ο Helmholtz, ένας από τους μεγάλους επιστήμονες του 19ου αι., ήταν ταυτοχρόνως μαθηματικός, φυσικός και φυσιολόγος. Ο Muller ήταν η κορυφή της γερμανικής φυσιολογίας. Η επίδραση του ίδιου του Wundt στην ανάπτυξη της επιστήμης της ψυχολογίας που επακολούθησε υπήρξε τεράστια. Στην απέναντι πλευρά του Ατλαντικού Ωκεανού, τόσο στα παλαιά όσο και στα νέα πανεπιστήμια των Ηνωμένων Πολιτειών, η ψυχολογία είχε αρχίσει να ανθίζει και μάλιστα με ένα ρυθμό που σύντομα θα ξεπερνούσε τον αντίστοιχο ευρωπαϊκό. Οι βορειοαμερικανοί φιλόσοφοι και φυσιολόγοι, σε σχέση με τους ευρωπαίους συναδέλφους τους, δεν βρίσκονταν πολύ πίσω στη συνειδητοποίηση ότι η πειραματική ψυχολογία θα μπορούσε να γίνει μια εκπληκτική και συναρπαστική επιστήμη. Οταν, ωστόσο, καρποφόρησε η επιστημονική ψυχολογία στην αμερική, αυτό συνέβη κυρίως υπό την καθοδήγηση ανθρώπων, οι οποίοι είχαν εκπαιδευτεί, ο καθένας σε διαφορετικό βαθμό, από τον Wundt και τους μαθητές του, ή που είχαν ταξιδέψει στην ευρώπη και <23> αναπτύξει εκτεταμένες επαφές με τους ευρωπαίους φυσιολόγουςψυχολόγους. Αυτή η συνοπτική περιγραφή των απαρχών της επιστημονικής ψυχολογίας τονίζει ένα απλό σημείο. Δανειζόμενοι το ύφος με το οποίο περιγράφεται η γενεαλογία των αλόγων, η ψυχολογία ως επιστήμη έχει ως πατέρα (is sired), εκτός από τη φιλοσοφία, τη φυσιολογία. Η φυσιολογία συνιστά έναν από τους κλάδους της βιολογίας, ο οποίος λειτουργεί εξ ολοκλήρου στη βάση εξηγητικών αρχών που ακολουθούν άμεσες, διηνεκείς αιτίες. Είναι μια από τις αρχετυπικές επιστήμες που διεκπαιρεώνονται από ανθρώπους ντυμένους σε άσπρες ποδιές. Η ψυχολογία, τουλάχιστον στην καταγωγή της, σχεδιάστηκε με πρότυπο τη φυσιολογία ως προς το γεγονός ότι είναι μια εργαστηριακή επιστήμη, η οποία αναζητά συγκεκριμένο είδος εξηγήσεων. Οι απαρχές της ψυχολογίας ως επιστήμης συμπίπτουν με τα χρόνια κατά τα οποία ο Δαρβίνος και οι συνεργάτες του ανέπτυσσαν τη θεωρία της εξέλιξης. Η

416

δημοσίευση το 1859 της καταγωγής των ειδών προηγήθηκε μόνο ένα χρόνο της εμφάνισης του έργου του Fechner Elemente der Phychophysik. Η ατμόσφαιρα έντασης, σκανδάλου και συζητήσεων, που περιέβαλλε τη θεωρία του Δαρβίνου, καθώς και η ρητή της προέκταση στον άνθρωπο στο βιβλίο του 1871, Η Καταγωγή του Ανθρώπου, συνέπεσαν, κατά προσέγγιση, αφενός με την έκδοση το 1873 του βιβλίου του Wundt Physiologische Psychologie, το οποίο χαρακτηρίστηκε από τον Boring ως το ‘το σπουδαιότερο βιβλίο στην ιστορία της σύγχρονης ψυχολογίας’, αφετέρου με την περίοδο μέσα στην οποία ιδρύθηκε εκείνο το πρώτο πειραματικό εργαστήριο στο Leipzig. O Wundt και οι υπόλοιποι ευρωπαίοι φυσιολόγοι εκείνου του καιρού, γνώριζαν φυσικά τη θεωρία του Δαρβίνου και την ανέφεραν στα γραπτά τους. (ο Wundt τελικά απέρριψε την εξελικτική θεωρία, μόλις η λαμαρκιανή έκδοσή της έπεσε σε ανυποληψία). Ωστόσο, δεν υπήρξε ούτε σύνθεση, ούτε σύγκλιση πνευμάτων, ούτε κάποια αναγκαία εννοιολογική διαστρωμάτωση μεταξύ αυτών των δυο βιολογικών προσεγγίσεων. Κατ’αυτο τον τρόπο, αν και οι απαρχές αυτών των δυο επιστημών συνέπεσαν χρονικά, ήταν πολύ διαφορετικές όσον αφορά τις αρχές τους. Η ψυχολογία δεν πρωτοτύπησε όσον αφορά την πίστη στην τριάδα αιτίες-νόμοι-προβλέψεις και στη δέσμευση να παρέχει εξηγήσεις χρησιμοποιώντας αιτίες διηνεκούς χαρακτήρα. Αλλωστε, σχεδιάστηκε με πρότυπο την υπάρχουσα επιστήμη. Η εξέλιξη, από την άλλη πλευρά, ήταν πράγματι διαφορετική λόγω της επιμονής της στη σημασία της ιστορικής αιτίας. Αυτή ακριβώς η επιμονή ήταν εν μέρει υπεύθυνη για την ανομοιογενή υποδοχή που της επιφύλασσαν καθιερωμένες επιστήμες, όπως η φυσιολογία. Ακόμη, μπορεί κάλλιστα αυτή η διαφορά να οδήγησε την πρώιμη ψυχολογία να έχει τόση λίγη σχέση με την εξελικτική θεωρία. Υπάρχει μια εξαίρεση στην ιστορία των πρώιμων χρόνων της επιστήμης της ψυχολογίας και στον τρόπο με τον οποίο αντιμετώπισε τη θεωρία της εξέλιξης, και αυτή είναι ο William James. Ο James ήταν ένας αμερικανός λόγιος, πολυταξιδεμένος, εξαιρετικά καλά πληροφορημένος και εκπληκτικά έξυπνος. Σε μια εποχή στην οποία η επιστημονική γνώση ήταν αρκετά περιορισμένη με συνέπεια ένας άνθρωπος να είναι σε θέση να αφομοιώσει ένα μεγάλο μέρος ολόκληρης της βιολογίας, ο James ήταν ακριβώς αυτός ο άνθρωπος. Έδειχνε να γνωρίζει τα πάντα και παρά το γεγονός ότι δεν είχε τη νοοτροπία πειραματικού ψυχολόγου, η σκέψη του δεν ήταν πολύ πίσω από αυτή των φυσιολόγων στην ευρώπη και αν είχε ποτέ γίνει πειραματιστής, το κέντρο της ψυχολογικής επιστήμης μπορεί να είχε εγκαθιδρυθεί στην Αμερική ακόμη νωρίτερα. Αυτό που ξεχώρισε τον James από όλους τους άλλους ψυχολόγους του 19ου αι. και ίσως από όλους όσους έζησαν σε κάθε περίοδο του αντικειμένου που συζητούμε, περιλαμβανομένης της σημερινής, ήταν η εξαιρετική του ικανότητα να βλέπει και τις δυο πλευρές του νομίσματος της ψυχολογίας. Γνώριζε όσα ο καθένας σχετικά με τη φυσιολογία της εποχής του. Κατανοούσε τα φιλοσοφικά ζητήματα καλύτερα από τους

417

περισσότερους. Εδειχνε μια βαθειά κατανόηση απέναντι στα θεμελιώδη προβλήματα της νέας επιστήμης της ψυχολογίας και κατά συνέπεια έκανε πραγματικά δημιουργικές συνεισφορές. Επίσης, συνειδητοποίησε εξ αρχής ότι η εξελικτική θεωρία ήταν σημαντική για τη νέα επιστήμη. Οι συνεισφορές του James στην ψυχολογία είναι τόσο σημαντικές και ενδιαφέρουσες, ώστε δεν μπορώ να κάνω τίποτε άλλο παρά να τον επισημάνω στον αναγνώστη για περαιτέρω εξέταση. Ωστόσο, θα δείξω με τον συντομότερο δυνατό τρόπο, γιατί ο James ανταποκρίθηκε στην εξελικτική θεωρία με ένα ολόκαρδο καλωσόρισμα παρά με ένα απλό, απόμακρο ενδιαφέρον. Ο James αρχικά υπήρξε θαυμαστής του Herbert Spencer, του Αγγλου φιλοσόφου, ο οποίος και αυτός είχε οικειοποιηθεί τη λαμαρκιανή εξελικτική θεωρία αρκετά χρόνια προτού εκδοθεί το πρώτο βιβλίο του Δαρβίνου το 1859. Αυτό που διακρίνει τη λαμαρκιανή εξελικτική θεωρία από τη δαρβινική θεωρία είναι η έννοια της «παθητικότητας» του οργανισμού απέναντι σε ένα «κυριαρχικό» περιβάλλον, του οποίου οι επιδράσεις εκπαιδεύουν τον οργανισμό να πάρει αυτή τη μορφή ή να υιοθετήσει εκείνη τη συμπεριφορά. Ο κόσμος, όπως έιναι, αποτυπώνει τις εντυπώσεις του σε ένα παθητικό οργανισμό ο οποίος λειτουργεί ως παθητικός δέκτης. Αυτό είναι τελείως διαφορετικό από τη δαρβινική θεωρία της επιλογής, κατά την οποία ο οργανισμός συντίθεται από χαρακτηριστικά, καθένα από τα οποία διαφέρει από παρόμοια χαρακτηριστικά σε άλλους οργανισμούς του ιδίου είδους. Η επιλογή δρά προς τη διατήρηση ορισμένων μόνο παραλλαγών και η πηγή της διακύμανσης των χαρακτηριστικών είναι ανεξάρτητη από την επιλογή. Η αποσύνδεση της διακύμανσης από την επιλογή αποτελεί το κεντρικό χαρακτηριστικό της δαρβινικής εξέλιξης, στο οποίο συχνά και κατά τρόπο αποπροσανατολιστικό καταλογίζεται ότι καθιστά την εξέλιξη «τυφλή» (μια έκφραση εντελώς κενή περιεχομένου και μεροληπτική). Σε κάθε περίπτωση, γνωρίζουμε τώρα αρκετά πράγματα σχετικώς με την προέλευση των διακυμάνσεων, με όρους κληρονομικότητας και των περίπλοκων αλληλεπιδράσεων οι οποίες συγκροτούν την ανάπτυξη. Ομως, κατά το 19ο αι. οι πηγές της διακύμανσης ήταν άγνωστες. Εδιναν την εντύπωση ότι είναι «αυθόρμητες», ότι προέρχονται από το εσωτερικό του οργανισμού (όπως πράγματι συμβαίνει) και ως τέτοιες έδιναν μια αίσθηση δύναμης και ελέγχου στον οργανισμό, ο οποίος δεν μπορεί να κατανοηθεί ως εξυπηρετών κάποιες κυριαρχικές και ακαταμάχητες συνθήκες. Εκθέτω με αυτό τον τρόπο τις διαφορές μεταξύ της λαμαρκιανής και της δαρβινικής θεωρίας, επειδή ένας ιστορικός της επιστήμης, ο Robert Richards, κάνει μια δυνατή και πειστική υπόθεση ότι η μεταστροφή του του William James από το λαμαρκισμό του Spencer στο δαρβινισμό ήταν το αποτέλεσμα κάποιων μύχιων αναγκών στην προσωπικότητα του νεαρού James, ο οποίος πλησίασε και στην πραγματικότητα κατέπεσε στην τρέλλα. Τρομαγμένος από την εικόνα της παθητικότητας και του ντετερμινισμού που παρουσίαζε η ψυχολογία του Spencer, ο James

418

διασώθηκε διανοητικά και συναισθηματικά από μια θεωρία που έδινε περιθώριο στην απροσδιοριστία και την δυνατότητα επιλογής (choice). Ο James ανακάλυψε, ανεξάρτητα απο τον T.H.Huxley ο οποίος είχε παίξει με παρόμοιες ιδέες, ότι ήταν δυνατόν να εφαρμοστεί η θεωρία του Δαρβίνου στις διεργασίες του νου, ή τουλάχιστον σε ένα μέρος του νου. Αν ο νους διαμορφώνεται όχι από μια παθητική υποδοχή των εντυπώσεων του κόσμου, αλλά από την αυθόρμητη, αυτοφυή παραγωγή ιδεών (διαφοροποίηση)· και αν οι ιδέες που διατηρούνται και ξεχωρίζουν είναι αυτές που παρέχουν τους καλύτερους τρόπους να αντιμετωπίζει κανείς τον κόσμο· αν αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίον θα νόμιζε κανείς ότι λειτουργεί ο νους – και αυτή ακριβώς ήταν η προσφορά του James – τότε έχουμε μια θεωρία της ψυχολογίας η οποία μας σώζει από τον παθητικό και ντετερμινιστικό χαρακτήρα της ψυχολογίας και της ιστορίας του Spencer. Τουλάχιστον, είναι βέβαιο ότι έσωσε τον William James, σύμφωνα με τον Richards. Λοιπόν, ο James, οποιοιδήποτε και αν ήταν οι λόγοι, ενστερνίστηκε το δαρβινισμό με ένα τρόπο που κανείς άλλος από τους νέους πειραματικούς και επιστημονικούς ψυχολογούς δεν είχε ενστερνιστεί. (ασφαλώς υπήρχαν πολλοί ζωολόγοι οι οποίοι, προτιμώντας ως τρόπο παρατήρησης το πως συμπεριφέρονται τα ζώα, ήταν ένθερμοι υποστηρικτές της θεωρίας του Δαρβίνου. Σε αυτό το σημείο σκέφτομαι ανθρώπους όπως ο George Romanes και ο Conwy Lloyd Morgan. Θα επανέλθω σε αυτό το σημείο στο 3ο κεφάλαιο. Εδώ απλώς θα ισχυριστώ ότι οι ζωολογικές μελέτες της συμπεριφοράς των ζώων ουδέποτε έχουν αποτελέσει μέρος της επιστημονικής ψυχολογίας.) Αυτό που οδήγησε τον James να ενστερνιστεί την εξελικτική θεωρία στα ογκώδη γραπτά του πάνω στην ψυχολογία δεν ήταν μόνο η εξελικτική του επιστημολογία (η οποία αφορά στον τρόπο με τον οποίο αναφερόμαστε στην ιδέα ότι η εξέλιξη είναι κάτι που συμβαίνει τόσο μέσα στο νου, όσο και στον εξωτερικό κόσμο), αλλά και η πίστη του στη σπουδαιότητα της χρήσης της έννοιας της προσαρμογής όταν προσπαθούμε να εξηγήσουμε την ύπαρξη συγκεκριμένων χαρακτηριστικών του νου, όπως η συνείδηση. Ο James απλώς δεν μπορούσε να δεχτεί πως μια τόσο γενική ιδιότητα του νου, όπως είναι η συνείδηση, δεν έχει προσαρμοστική λειτουργία. Αυτός ακριβώς ο τρόπος σκέψης, περισσότερο επό την εξελικτική του επιστημολογία, απετέλεσε το κληροδότημα του James στην ψυχολογία του 20ου αιώνα. Ηταν αυτό το οποίο οι ιστορικοί της ψυχολογίας όπως ο Thomas Leahey και ο Edwin Boring αναφέρουν ως Λειτουργισμό, ή τη λειτουργιστική σχολή σκέψης στην ψυχολογία. Ο λειτουργισμός πήρε το νόημά του από την προσπάθεια να απαντηθεί το ερώτημα σχετικά με τη χρησιμότητα ενός πράγματος (της προσοχής, της συνείδησης κ.ο.κ). Για κάποιο διάστημα ο λειτουργισμός βρέθηκε σε άμεση αντιπαράθεση με τη σχολή που αναφέρεται συχνά ως δομισμός (ή στρουκτουραλισμός) (δεν πρέπει να συγχέουμε αυτό το δομισμό με

419

τον πιο πρόσφατο δομισμό της ανθρωπολογίας και της φιλολογικής κριτικής). Ο δομισμός στην ψυχολογία του Wundt και των οπαδών του, με πιο σημαντικό τον αμερικανό Tichner, σήμαινε την προσπάθεια να γνωρίσουμε ποια είναι τα περιεχόμενα του νου. Φυσικά, η δομιστική και η λειτουργιστική προσέγγιση δεν είναι καθόλου αντίθετα εγχειρήματα. Καθώς η μια συμπλήρωνε την άλλη, όχι μόνο μπορούσαν να συνυπάρχουν, αλλά ο λειτουργισμός ήταν μια μορφή αναζήτησης που ακολούθησε το δομισμό κατά τρόπο φυσικό και αναγκαίο, όπως τελικά ομολόγησε, καθώς φημίζεται, ο Tichner. Ο λειτουργισμός σύντομα κυριάρχησε στην αμερικανική ψυχολογική επιστήμη και από τότε (και πράγματι ως σήμερα) οι Ηνωμένες Πολιτείες αποτελούν το κυρίαρχο κέντρο αυτής της επιστήμης. Ωστόσο, και αυτό είναι σημαντικό, ο λειτουργισμός ως σχολή σκέψης στην ψυχολογία έχασε νωρίς τους ισχυρούς εξελικτικούς δεσμούς τους οποίους είχε σφυρηλατήσει ο William James. Βρισκόμαστε πλέον, σε αυτή τη σύντομη εξιστόρηση, στο γύρισμα του αιώνα και ένας λόγος για τον οποίον η εξελικτική θεωρία έχει αρχίσει να χάνει την επιρροή που ασκούσε στην ψθχολογία, είναι ότι η δύναμη του δαρβινισμού είχε εν γένει μειωθεί κατά πολύ μεταξύ των βιολόγων. Υστερα από το θάνατο του Δαρβίνου το 1882, η εξελικτική θεωρία έδινε την εντύπωση ότι είναι αναχρονιστική (run into the sands). Ο σκεπτικισμός όσον αφορά τη φυσική επιλογή αφθονούσε. Ακόμη, η εφαρμογή στο ανθρώπινο είδος, που τόσο περηφανεύεται για τις γνωστικές του ικανότητες, μιας θεωρίας στην οποία τυχαία γεγονότα παίζουν τόσο κεντρικό ρόλο, θα έβρισκε πάντα σθεναρή αντίδραση. Η εμφάνιση μιας άλλης νέας επιστήμης, της γενετικής, στις αρχές του αιώνα, έδωσε ένα ακόμησοβαρό χτύπημα στις ιδέες του Δαρβίνου. Εξέχοντες γενετιστές όπως ο William Bateson και ο de Vrie είχαν ξεκαθαρίσει την αντίθεσή τους στην ιδέα ότι η φυσική επιλογή είναι μια αιτιακή δύναμη στην εξέλιξη των ειδών. Αντιθέτως, πρότειναν ότι οι μακρο-μεταλλάξεις, δηλαδή οι ξαφνικές μεταβολές σε μεγάλη κλίμακα της γενετικής δομής, αποτελούν τη σημαντικότερη δύναμη στο μετασχηματισμό των ειδών μέσα στο χρόνο και κατ’αυτό τον τρόπο η φυσική επιλογή δεν είχε καμιά θέση μέσα στη σκέψη τους. Το εννοιολογικό πάντρεμα της δαρβινικής ιδέας της φυσικής επιλογής και της κληρονομικότητας, ιδιαίτερα της κληρονομικότητας των πληθυσμών, και η συνεπαγόμενη γέννηση του νεο-δαρβινισμού θα συνέβαινε κατα την περίοδο 1918-1932. Αλλά η περίοδος αυτή, όσον αφορά την εξιστόρησή μας, βρίσκεται στο μακρυνό μέλλον. Στο γύρισμα του αιώνα και κατά την πρώτη δεκαετία, ο δαρβινισμός φαινόταν να πεθαίνει, η ψυχολογία άλλαζε γρήγορα και ένα μέρος αυτής της αλλαγής συνίστατο στην απομάκρυνσή της από τις λίγες εξελικτικές ιδέες που συγκρατούσε. Ο λειτουργισμός σύντομα μετατράπηκε από μια έρευνα για τη χρησιμότητα ενός πράγματος, για το σκοπό τον οποίο υπηρετεί, γεγονός που καθιστά εύκολη τη σύνδεση με την εξελικτική έννοια της

420

προσαρμογής, σε μια έρευνα για το πώς αυτό το πράγμα λειτουργεί. (αυτές οι εναλλακτικές ερμηνείες του νοήματος των λέξεων λειτουργία (function) και λειτουργισμός (functionalism) εξακολουθούν να προκαλούν μέχρι τις μέρες μας σύγχυση στη συζήτηση για την ψυχολογία). Εκείνην ακριβώς την περίοδο οι φυσιολόγοι άρχισαν να κάνουν μεγάλες προόδους στην περιγραφή και την κατανόηση του αντανακλαστικού τόξου, της βασικότερης λειτουργικής (βλέπουμε εδώ πόσο έυκολα συνδέεται αυτή η λέξη με το πώς ‘δουλεύει’(works) ένα πράγμα) (σημ. του μτφρ. Η αναφορά αυτή του συγγραφέα στη σημασία της έννοιας function γίνεται πιο κατανοητή αν σκεφτούμε ότι function έχει περισσότερες της μιας σημασίες) μονάδας του νευρικού συστήματος. Υπό την ισχυρή επίδραση του φιλοσόφου John Dewey, η προσοχή της επιστημονικής ψυχολογίας άρχισε να εστιάζει στο μινιμαλιστικού χαρακτήρα αντανακλαστικό τόξο και τις απλές συμπεριφορές τις οποίες παρήγαγε. Η αντανακλαστική δράση είναι συμπεριφορά που έχει το ελάχιστο συνειδησιακό περιεχόμενο. Πράγματι, είναι μικρό το βήμα από τη άποψη αυτή μέχρι την περιθωριοποίηση του νου ως του πρωταρχικού φαινομένου που πρέπει να μελετήσει η ψυχολογία. Η τελευταία δεν άργησε να ακολουθήσει αυτήν ακριβώς την πορεία. Η γέννηση του συμπεριφορισμού συνήθως τοποθετείται χρονικά το 1913 με τη δημοσίευση του άρθρου του John Watson ‘Psychology as the behaviorist views it’ στο περιοδικό Psychological Review, το οποίο ήταν και είναι το σημαντικότερο περιοδικό αφιερωμένο στην ψυχολογική θεωρία. Ο συμπεριφορισμός (ή μπιχεβιορισμός) είναι η σχολή της σκέψης που εξέλαβε την πρόβλεψη και τον έλεγχο της παρατηρούμενης συμπεριφοράς η οποία παράγει ‘εξηγήσεις με όρους φυσικό-χημικούς’ (διηνεκείς αιτίες σύμφωνα με την ορολογία αυτού του βιβλίου), ως τον κεντρικό στόχο της επιστημονικής ψυχολογίας. Η άνοδος του συμπεριφορισμού ανέτρεψε τη θέση που είχε η εξελικτική σκέψη μέσα στην ψυχολογία για περίπου μισό αιώνα. Προτού επεκταθούμε στο συμπεριφορισμό θα πρέπει να αναφέρουμε δυο άλλα ρεύματα στην ιστορία της ψυχολογίας. Το πρώτο αφορά τη θεώρηση των ενστίκτων ως μέρους της ανθρώπινης ψυχολογίας. Θα έχω να πώ πολύ περισσότερα περί αυτού σε πολλά σημεία των κεφαλαίων που ακολουθούν. Προς το παρόν θα πρέπει να σημειωθεί πως η θεωρία του Δαρβίνου νομιμοποίησε επιστημονικά την ιδέα ότι η ανθρώπινη συμπεριφορά καθορίζεται σε ορισμένο βαθμό από έμφυτα ή εγγενή ένστικτα. Πράγματι, ο Francis Galton, ανιψιός του Δαρβίνου, ακολουθούσε σθεναρά την ιδέα ότι η νοημοσύνη θα πρέπει ομοίως να κατανοηθεί ως ένα χαρακτηριστικό το οποίο κληρονομείται και είναι παρόν κατά τη γέννηση σε μια σχετικά σταθερή μορφή και ποσότητα. Ο Galton βρισκόταν στο επίκεντρο της ανόδου του κινήματος της ευγονικής, το οποίο ήταν αφιερωμένο στη μελέτη των τρόπων με τους οποίους θα μπορούσε να βελτιωθεί το ανθρώπινο είδος, ιδιαίτερα με τη χρήση μεθόδων επιλεκτικής αναπαραγωγής. Η ευγονική αμφισβητήθηκε πολύ έντονα. Καθώς προχωρούσε ο 20ος αι. φορτίστηκε ιδεολογικά

421

περισσότερο από κάθε άλλο επιστημονικό ζήτημα. Καθώς, ακόμη, μεγάλωνε η κατανόηση γύρω από την κληρονομικότητα, κατέστη σαφές ότι οι στόχοι του κινήματος της ευγονικής δεν μπορούσαν να επιτευχθούν μέσω της επιλεκτικής αναπαραγωγής, οσοδήποτε απεχθείς ή επιθυμητές θεωρούνταν οι συνολικές επιδιώξεις του κινήματος. Κατά συνέπεια, παρόλο που η ευγονική είχε για κάποιο διάστημα αρκετούς θιασώτες (και ορισμένους πρωτοφανείς οπαδούς), τελικά δυσφημίστηκε από κάθε άποψη, τόσο επιστημονική όσο και πολιτική (βλ. Κεφάλαιο 2 για περισσότερες λεπτομέρειες). Το συγγενές της ευγονικής εγχείρημα, η θεωρία των ενστίκτων, δεν υπήρξε περισσότερο επιτυχές. Υπήρχε για πολύ καιρό η πεποίθηση πως η συμπεριφορά των ζώων καθοριζόταν εξ ολοκλήρου, ή σχεδόν εξ ολοκλήρου, από έμφυτα ένστικτα (βλ. Κεφάλαιο 2). Ωστόσο, η θεωρία του Δαρβίνου έκανε λόγο για συνέχεια μεταξύ των ειδών. Οι άνθρωποι, από αυτή την άποψη, δεν διαφέρουν από τα άλλα ζώα. Επομένως, θεωρήθηκε ότι ορισμένες συμπεριφορές μας ωθούνται από ένστικτα. Η αναζήτηση στο γύρισμα του αιώνα και κατά τις πρώτες δυο δεκαετίες για ανθρώπινα ένστικτα μας αναγκάζει να βαθμολογήσουμε χαμηλά τις ανθρώπινες επιστήμες. Χωρίς οποιαδήποτε εμπειρική ή θεωρητική δικαιολόγηση, επινοήθηκαν χιλιάδες ανθρώπινα ένστικτα, πολλά από αυτά υπεβολικά επιπόλαια και ανόητα. Ακόμη χειρότερα, ορισμένοι συγγραφείς απέδωσαν θεωρούμενα χαρακτηριστικά ολόκληρων εθνών στα ένστικτα. Για μια ακόμη φορα, η ιδεολογία και ο σωβινισμός παρείσφρυσε στην εφαρμογή μιας έννοιας προερχόμενης από την εξελικτική θεωρία στην ψυχολογία του ανθρώπου. Αυτή η πρώιμη φάση κατά την οποία η ανθρώπινη δράση αποδίδονταν στα ένστικτα δεν μπορεί να ονομαστεί επιστήμη ή ψυχολογία οποιασδήποτε μορφής. Παρόλο που ο ίδιος ο William James είχε φτάσει στο σημείο, με κάποια καθυστέρηση και ορισμένους δισταγμούς, να υπερασπιστεί την ιδέα της ύπαρξης τουλάχιστον κάποιων ενστίκτων, ακόμη και η μεγάλη φήμη του δεν μπόρεσε να περισώσει ένα τόσο αδύναμο εννοιολογικό οικοδόμημα. Το τελικό αποτέλεσμα της εργασίας των επιστημόνων της ευγονικής και των ενστίκτων κατά τη διάρκεια αυτόυ του λυπηρού επεισοδείου των ανθρώπινων επιστημών, ήταν όχι μόνο να στιγματιστεί η ιδέα των ενστίκτων αλλά και να αποδυναμωθεί, κατά συσχέτιση, η επίδραση των εξελικτικών ιδεών στην ψυχολογία. Ο συμπεριφορισμός δεν απετέλεσε μια άμεση αντίδραση στη θεωρία των ενστίκτων. Ο Watson είχε καλλιεργηθεί ως ψυχολόγος των ζώων και έτσι ήταν τελείως εξοικειωμένος με την ιδέα των ενστίκτων. Το γεγονός ότι τελικά απέρριψε τα ένστικτα ως παράγοντες εξήγησης στην ψυχολογία, βασίστηκε σε μια ευρύτερη απόρριψη οποιασδήποτε εξήγησης της συμπεριφοράς που ήταν εδραιωμένη σε μη παρατηρήσιμες αιτίες. Τα ένστικτα πήραν τη θέση τους δίπλα στις νοητικές καταστάσεις, όπως η συνείδηση, ως μη παρατηρήσιμες αιτίες και ρίχτηκαν στο σκοτάδι που χαρακτηρίζει την αντιεπιστημινική εξήγηση. Εξάλλου, οι

422

ιστορικές αιτίες, τουλάχιστον με μια πρώτη ματιά, είναι μη παρατηρήσιμες αιτίες. Η ψυχολογία ορίστηκε ως η ‘επιστήμη της συμπεριφοράς’ και η εξήγηση περιορίστηκε στους όρους ‘ερέθισμα και αντίδραση…διαμόρφωση συνηθειών… απαρτίωση συνηθειών’. Οι τελευταίοι συνιστούν ιδιαίτερα σημαντικούς δείκτες στο εγχείρημα του συμπεριφορισμού. Κεντρική στο συμπεριφορισμό είναι η μελέτη της μάθησης. Αυτή βασίστηκε στα πειράματα του Ρώσου φυσιολόγου I.P.Pavlov πάνω στη μάθηση εξαρτημένων αντανακλαστικών, καθώς και σε αυτά του Αμερικανού πειραματικού ψυχολόγου E.L.Thorndike, μαθητή του James, πάνω στη μάθηση με δοκιμή και λάθος σε γάτες. Ο Pavlov και ο Thorndike έθεσαν τα θεμέλια ενός από τα πιο παραγωγικά πεδία της ψυχολογικής έρευνας. Η κατανόηση της μάθησης στα ζώα αποτελεί μια από τις επιτυχημένες υποθέσεις της ψυχολογίας, εξελισσόμενη ως μια συνεχής πρόκληση για την προοδευτική κατανόηση από τη συνειρμική μάθηση σε ένα μεγάλο αριθμό ζώων, περιλαμβανομένων πολλών ειδών ασπόνδυλων, μέχρι τις πιο περίπλοκες γνωστικές ικανότητες σε πρωτεύοντα εκτός του ανθρώπου. Στις μέρες μας η μελέτη της μάθησης στα ζώα δεν τυγχάνει της ίδιας εύνοιας. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια μιας περιόδου από το 1920 και για περισσότερα από 30 χρόνια η μάθηση των ζώων αποτελούσε το ‘άγιο των αγίων’ της ακαδημαϊκής ψυχολογίας. Προέβαλλε ως η βασικότερη αξίωση της ψυχολογίας να είναι εμπειρική επιστήμη. Εκείνο που έχει σημασία σε αυτή τη σύντομη εξιστόρηση είναι ο βαθμός στον οποίο το μεγαλύτερο μέρος αυτής της δουλειάς βασίζονταν σε μια δέσμευση να κατανοηθεί η μάθηση των ζώων με όρους αιτιών διηνεκούς χαρακτήρα. Ο ίδιος ο Pavlov θεωρούσε πως η εργασία του πάνω στην εξαρτημένη μάθηση ήταν προέκταση της κατανόησης της φυσιολογίας του εγκεφάλου. Ο Thorndike αποζητούσε με πάθος να κατανοήσει τις άμεσες αιτίες στην ψυχολογική επιστήμη, οι οποίες μπορούσαν να αντληθούν μέσω της αυστηρής πειραματικής διαδικασίας. Οι ύστερες γενεές των θεωρητικών της μάθησης, όπως ο C.L.Hull ή ακόμη και ο Skinner (ο οποίος θα διαφωνούσε με τον χαρακτηρισμό του ως θεωρητικού, τουλάχιστον για ένα μέρος της μακρόχρονης ζωής του στην ψυχολογία) θα αναφέρονταν περιστασιακά στην εξέλιξη, αλλά η εργασία τους βρισκόταν εντελώς μέσα στο πλαίσιο της διηνεκούς αιτιότητας. Ο Watson συγχώνευσε τη μελέτη της ψυχολογίας των ζώων και του ανθρώπου χρησιμοποιώντας τα εργαλεία του Pavlov και του Thorndike. Αυτός ήταν ένας ισχυρός συνδιασμός που έβαλε στην άκρη την εύθραστη και φαινομενικά ανυπόστατη ιδέα του ενστίκτου. Ο συμπεριφορισμός, ενώ προηγήθηκε περίπου μια δεκαετία της ανόδου του πολιτισμικού ντετερμινισμού στην ανθρωπολογία, τελικά δέχτηκε μια ουσιαστική θεωρητική ενίσχυση από μια ανεξέλεγκτη πολιτισμική ανθρωπολογία. Συνολικά, το αποτέλεσμα αυτής της επίδρασης ήταν ο καθαρμός της ψυχολογίας, και πραγματικά όλων των επιστημών του ανθρώπου, από την εξελικτική σκέψη.

423

Οπως έχουμε δεί, η ψυχολογία ως επιστήμη είχε αρχικά τη μορφή της φυσιολογικής ψυχολογίας. Οπως συμβαίνει και στο πεδίο της μάθησης των ζώων, η φυσιολογική ψυχολογία εκτυλλίσεται ως ένα σταθερό και επιτυχημένο ρεύμα στην ιστορία της ψυχολογίας. Είναι αλήθεια ότι το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας στην φυσιολογική ψυχολογία ασκούνταν σε στενό μεθοδολογικό και θεωρητικό συσχετισμό με τη θεωρία της μάθησης. Αυτό συμβαίνει στο βαθμό που τα υποκείμενα της έρευνας των φυσιολόγων-ψυχολόγων, ζώα εκτός του ανθρώπου, μπορούσαν να γίνουν κατανοητά στη βάση εκείνης της πλευράς της ψυχολογίας τους η οποία ήταν περισσότερο κατανοητή, δηλαδή της μάθησής τους. Οι φυσιολόγοι-ψυχολόγοι του 20ου αι., όπως και οι πρόγονοί τους του 19ου αι., ήταν από όλες τις απόψεις (τις πιο σημαντικές) φυσιολόγοι. Η επίδραση της σκέψης τους και της μεθοδολογίας τους, ως ένα από τα ερείσματα της επιστημονικής ανάπτυξης της ψυχολογίας, δεν θα πρέπει να υποτιμηθεί. Το μήνυμα αυτής της σύντομης επισκόπησης θα έπρεπε ως τώρα να είναι σαφές. Οι εξελικτικές ιδέες, εκτός από εξαιρέσεις τύπου William James, είχαν ελάχιστο αντίκτυπο στην αναδυόμενη επιστήμη της ψυχολογίας και μέχρι το 1920 η παρουσία τους σε αυτήν ήταν μηδαμινή. Η κατάσταση παρέμεινε στάσιμη ως το 1960 και μόνο τότε άρχισαν να αλλάζουν τα πράγματα, έστω και λίγο. Οι βασικές αιτίες για την αλλαγή είναι δυο, μια γενική και μια ειδική. Η πρώτη αφορά στην εκτεταμένη άνοδο του ενδιαφέροντος γύρω από θέματα εξέλιξης. Η εκατονταετής επέτειος της δημοσίευσης της Καταγωγής των Ειδών, το 1959, σημειώθηκε από πολλά συνέδρια και από τη δημοσίευση των πρακτικών τους, όλα αφιερωμένα στο νεο-δαρβινισμό. Εκείνη την περίοδο, στη δεκαετία του ’60, εμφανίστηκαν αρκετές εκλαϊκευμένες περιγραφές του ανθρώπου ως προϊόντος της εξέλιξης. Ο Γυμνός Πίθηκος του Desmond Morris αξίζει να σημειωθεί, καθώς ο συγγραφέας αυτού του βιβλίου ήταν ηθολόγος και προσέδωσε στην εργασία του συμπεριφορική και ψυχολογική σημασία, στοιχεία τα οποία γενικώς απουσίαζαν από προηγούμενες εκλαϊκευμένες εργασίες πάνω στην εξέλιξη του ανθρώπου. Ενας άλλος ηθολόγος, ο Konrad Lorentz, δημοσίευσε επίσης ένα ευπρόσιτο βιβλίο, Περί Επιθετικότητας, το οποίο είχε αξιόλογο αντίκτυπο μέσα στην ίσια την ψυχολογία (βλ.κεφάλαιο 3). Πράγματι, η άνοδος της ηθολογίας σε θέση υπεροχής, υπό την καθοδήγηση των Lorentz και Nico Timbergen άσκεισε σημαντική επίδραση στην ψυχολογία. Η Ηθολογία έκανε μαχητικές εισηγήσεις για τη σημασία που έχει η κατανόηση της συμπεριφοράς όλων των ζώων, περιλαμβανομένου του ανθρώπου, υπό μια εξελικτική προοπτική. Οι τεταμένες σχέσεις της με τους ψυχολόγους αρκούσαν για να τραβήξουν την προσοχή. Τότε, το 1973, ο Lorenz, οTinbergen και ο Frisch, ο οποίος και ανακάλυψε τον τρόπο με τον οποίο οι μέλισσες ανταλάσσουν σήματα σχετικά με την προέλευση της τροφής, κέρδισαν το βραβείο Νομπελ. Ηταν η πρώτη φορά που απονεμήθηκε αυτό το βραβείο σε επιστήμονες για έρευνες σχετικές με τη συμπεριφορά και τις αιτίες της

424

συμπεριφοράς. Το γεγονός ότι βραβεύτηκαν ηθολόγοι παρά ψυχολόγοι συζητήθηκε ευρύτατα. Επιπλέον, ανέδειξε περιγραμματικά την εξελικτική θεωρία, η οποία αποτελούσε την κεντρική και ουσιαστική σύλληψη πίσω από την ηθολογία. Η τελευταία ήταν σε πλήρη αντίθεση με την ψυχολογία, της οποίας κεντρική σύλληψη ήταν η άμεση αιτιότητα της φυσιολογίας. Υπήρχε ακόμη το πνεύμα της εποχής της δεκαετίας του ’60. Οικολογικά ζητήματα κάθε είδους άρχισαν να θεωρούνται σημαντικά, και η οικολογία μαζί με την εξέλιξη οριοθέτησαν περιοχές αυξανόμενου δημοσίου και πολιτικού ενδιαφέροντος. Η άνοδος της κοινωνιοβιολογίας κατά τη δεκαετία του ’70 άσκεισε ακόμη μεγαλύτερη επίδραση από την ηθολογία. Οι ιδέες πίσω από την κοινωνιοβιολογία και την ηθολογία θα συζητηθούν λεπτομερέστερα στα κεφάλαια 2 και 3. Για τους σκοπούς του παρόντος κεφαλαίου αξίζει να τονιστεί ότι αυτά τα κινήματα, ενώ δεν μετέτρεψαν τους ψυχολόγους σε εξελικτιστές, τους ανάγκασαν να λάβουν σοβαρά υπόψιν την εξέλιξη με ένα τρόπο που δεν είχε προηγούμενο μέσα στον αιώνα. Ο ειδικός λόγος για τον οποίο η ψυχολογία ανέκτησε ένα μικρό ποσοστό εξελικτικής σκέψης, ήταν μια βαθυά μετατόπιση, μια συστημική μεταβολή, στην ψυχολογία που ξεκίνησε να αναδύεται στη δεκαετία του ’50 και άνθισε στη δεκαετία του ’60. Πρόκειται για την άνοδο του γνωστικισμού. Ο γνωστικισμός δεν ορίζεται το ίδιο εύκολα με τον συμπεριφορισμό. Είναι μια πλατιά σχολή που στοχεύει στην κατανόηση εκείνων των διαδικασιών και δομών του νου με τις οποίες οι άνθρωποι γνωρίζουν, κατανοούν και προσαρμόζονται στον κόσμο. Ο ίδιος ο γνωστικισμός μπορεί να διαιρεθεί σε υπο-σχολές και υπάρχουν ξεκάκαθαρα στοιχεία λειτουργισμού και δομισμού στη σύγχρονη γνωστική ψυχολογία. Ρίζες του γνωστικισμού εντοπίζονται σε προγενέστερες περιόδους της ψυχολογίας, όπως είναι οι μορφολογικοί ψυχολόγοι (Gestalt) και άλλοι ευρωπαίοι όπως ο Jean Piaget, οι οποίοι ουδέποτε είχαν αποδεχτεί ότι ο συμπεριφορισμός αποτελούσε τον δρόμο για την αναζήτηση ενός επιστημονικού προγράμματος στην ψυχολογία. Πράγματι, πρωτογενείς ενδείξεις γνωσιακής σκέψης εμφανίζονται στα γραπτά των θεωρητικών της μάθησης της δεκαετίας του ’40, οι οποίοι απλά δεν αποδέχονταν τις παράλογες επικρίσεις του συμπεριφορισμού. Κατ’αυτό τον τρόπο, ενώ είναι αλήθεια ότι ο γνωστικισμός δεν ήρθε στον κόσμο απροσδόκητα και σε πλήρη ανάπτυξη ως επακόλουθο λίγων γόνιμων δημοσιεύσεων από τον G.Miller (το 1956) και τον D.Broadbent (το 1957) πάνω στην επεξεργασία πληροφοριών, τη μνήμη και την προσοχή, από τους Newell, Shaw και Simon (το 1958), οι οποίοι θεωρούσαν την ανθρώπινη επίλυση προβλημάτων από τη σκοπιά ενός υπολογιστικού μηχανισμού γενικού χαρακτήρα, ή από τον Noam Chomsky (1959) ο οποίος άσκησε αποστωμοτική κριτική στην συμπεριφοριστική περιγραφή της γλώσσας από τον Skinner (βλ.κεφάλαιο 4), η στενή χρονική συνάφεια αυτών των δημοσιεύσεων τις ξεχωρίζει ως πρωτογενή γεγονότα που είχαν συλλογικές και σεισμικές συνέπειες. Μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του ’60 ο

425

γνωστικισμός είχε γίνει η μείζων προσέγγιση της επιστημονικής ψυχολογίας και ο συμπεριφορισμός ήταν νεκρός. Τώρα, εδώ και τριάντα χρόνια ο γνωστικισμός παραμένει η κυρίαρχη δύναμη σε αυτό τον τομέα. Αυτό που έχει σημασία στο γνωστικισμό και που τον διακρίνει τόσο καθαρά από τον συμπεριφορισμό είναι η αποδοχή της ιδέας ότι υπάρχουν κρυφές αιτίες της συμπεριφοράς. Για παράδειγμα, ο Chomsky ισχυρίστηκε ότι η ταχύτητα και η ομοιογένεια της γλωσσικής μάθησης από παιδιά τα οποία αποκτούν οποιαδήποτε (μητρική) γλώσσα σε ένα γλωσσικά υποβαθμισμένο περιβάλλον, μπορεί να ερμηνευθεί μόνο από την ύπαρξη νοητικών και νευρολογικών δομών, οι οποίες αποτελούν την πηγή της καθοριζόμενης από κανόνες γλωσσικής συμπεριφοράς. Ομοίως, ο Miller ισχυρίστηκε ότι ειδικά χαρακτηριστικά της ανθρώπινης μνήμης μπορούν να εξηγηθούν μόνο από την παρουσία ενός περιορισμένης μορφής μηχανισμού επεξεργασίας πληροφοριών ο οποίος υπάρχει σε όλους τους ανθρώπους. Και στις δυο περιπτώσεις, είτε πρόκειται για ένα μηχανισμό απόκτησης γλώσσας που επιβάλλει συγκεκριμένους κανόνες στη γλώσσα, είτε πρόκειται για ένα απόθεμα (store) βραχύχρονης μνήμης με περιορισμένη χωρητικότητα, γίνεται λόγος για δομές του νου οι οποίες αποτελούν, κατά τρόπο ουσιαστικό, την αιτία της συμπεριφοράς μας. Οπως αναφέρθηκε παραπάνω σε αυτό το κεφάλαιο, ένα από τα αξιοσημείωτα χαρακτηριστηκά των περισσότερων, ίσως και όλων των επιστημών αποτελεί το γεγονός ότι βασίσονται σε μεγάλο βαθμό σε αιτιακές εξηγήσεις οι οποίες επικαλούνται στοιχεία που δεν τα συναντάμε στην κανονική ζωή και την καθημερινή εμπειρία. Είναι αναμφισβήτητο ότι κανείς επιστήμονας δεν αρνείται την ύπαρξη των ατόμων, όπως και ότι σήμερα επικαλούμαστε τη συστατική δομή των ατόμων προκειμένου να εξηγήσουμε αιτιακά γιατί η ένωση νατρίου και χλωρίου μας δίνει το συνηθισμένο επιτραπέζιο αλάτι. Ο συμπεριφορισμός έκανε ακριβώς το αντίθετο. Δηλαδή, απέκλεισε εκείνες τις αιτιακές εξηγήσεις οι οποίες δεν βρίσκονταν μέσα στα όρια της συνηθισμένης καθημερινής εμπειρίας. Από επιστημονική άποψη, επρόκειτο για μια εκπληκτικά χρεοκοπημένη στάση. Ο γνωστικισμός διέσωσε την ψυχολογία από αυτή την ασθμαίνουσα έλλειψη οξυδέρκειας. Απελευθέρωσε εννοιολογικά τους ψυχολόγους και επέτρεψε στις αιτιακές δυνάμεις να πάρουν ξανά τη θέση τους μέσα στο νου και τον εγκέφαλο, των οποίων ένα μικρό μόνο μέρος των διεργασιών τους είναι ορατό. Κανείς ποτέ δεν είχε δει ή αγγίξει ένα μηχανισμό απόκτησης της γλώσσας. Ωστόσο, το ότι μπορούσε κάποιος να συλλογίζεται πάνω στην ύπαρξη τέτοιων πραγμάτων επέτρεψε στην ψυχολογία να ωριμάσει και να γίνει μια επιστήμη η οποία είναι πλέον συγκρίσιμη με τη φυσική ή τη γενετική.

426

Η θέση η οποία αναπτύσσεται εδώ είναι ότι ο γνωστικισμός προσέφερε, έστω και χωρίς την πρόθεσή του, κάτι παραπάνω από όσα ήδη ανέφερα. Αν μπορούσαμε να επικαλεστούμε την βραχύχρονη μνήμη ως αιτία, ακόμη και αν κανείς δεν είχε μπορέσει να τη δει ή να την αγγίξει, τότε θα μπορούσαμε να θεωρήσουμε ότι υπάρχουν και άλλες κρυμμένες καταστάσεις ή οντότητες οι οποίες έχουν αιτιακές δυνάμεις. Δεδομένου ότι πίσω από αυτό τον ισχυρισμό υπήρχε αρκετή εμπειρική και αναλυτική ισχύς, κατέστη δυνατόν να συμπεριλάβουμε στις εξηγήσεις της ψυχολογίας και μια άλλη τάξη αιτιών που δεν είναι άμεσα παρατηρίσιμες, την ιστορική αιτία. Για παράδειγμα, στη δεκαετία του ’60 και πολύ περισσότερο στις δεκαετίες του ’70 και του ’80, άρχισαν να εμφανίζονται ενδείξεις από μελέτες της μάθησης ζώων, ότι οι συνέπειες της μάθησης και σε ορισμένες περιπτώσεις οι ίδιες οι διαδικασίες της μάθησης διέφεραν από είδος σε είδος. Οι διαφορές αυτές συνδέονταν αρμονικά με μεγαλύτερα πρότυπα τα οποία είχαν αντληθεί από την ιστορία της ζωής των ειδών. Ετσι, κατέστη δυνατόν και μάλιστα αναγκαίο να εξηγηθούν αυτά τα φαινόμενα με όρους εξελικτικής θεωρίας. Το ότι αυτό έπρεπε να συμβεί στο πεδίο της μάθησης των ζώων, δηλαδή σε μια κεντρική περιοχή του εμπειρισμού, ήταν εκπληκτικό. Η εφαρμογή της εξελικτικής θεωρίας στην ψυχολογία του ανθρώπου δεν απείχε πολύ από το να γίνει πραγματικότητα. Με τα παραπάνω δεν υπαινισσόμαστε ότι η εξελικτική εξήγηση έχει πλέον γίνει κοινός τόπος στην ψυχολογία. Μάλλον ισχύει το αντίθετο, καθώς παραμένει σπάνια συγκριτικά με άλλα είδη εξηγήσεων. Παρόλα αυτά, υπάρχει σήμερα ένα μικρό αλλά αρκετά δραστήριο κίνημα που ονομάζεται εξελικτική ψυχολογία και του οποίου μια έκφραση αποτελεί αυτό εδώ το βιβλίο καθώς και εκείνο του Steven Pinker (στο MIT) το οποίο θα βρείτε στην προτεινόμενη βιβλιογραφία στο τέλος του κεφαλαίου. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια εμφανίζεται μια αυξανόμενη ανοχή της ψυχολογίας απέναντι στις εξελικτικές ιδέες, μια δεκτικότητα, έστω και αν δεν μπορούμε να μιλάμε ακόμη για ανοιχτή αποδοχή. Επομένως, τι μπορούμε να πούμε για τη φύση του ‘φωτός της εξέλιξης’; και τί φως είναι αυτό που ρίχνει στην ψυχολογία ; Η μακροσκελής απάντηση θα βρεθεί στα ακόλουθα κεφάλαια. Η σύντομη απάντηση είναι ότι θεωρούμε τα προηγηθέντα ως την αιτία που δίνει αφορμή για την επιβολή περιορισμών σε διεργασίες και δομές του παρόντος οικολογικού θεάτρου. Ακόμη, υπάρχει το φως της αυστηρής σύγκρισης με άλλα είδη στη θέση του laissez-aller της συγκριτικής ψυχολογίας – η εξελικτική θεωρία έχει οπωσδήποτε ρίξει ένα ιδιαίτερα ισχυρό και ζωτικό φως, προερχόμενο από ένα εδραιωμένο σώμα θεωριών, στις μάλλον ασαφείς συγκρίσεις που συνηθίζουν να κάνουν οι ψυχολόγοι. Τέλος, η εξελικτική θεωρία έχει παραγάγει μικρότερες θεωρίες και κάπως πιο περιορισμένους νόμους και κανόνες, εκ των οποίων μερικοί (όπως ο νόμος του Hamilton) μπορεί να βρίσκουν κάποια εφαρμογή στη κατανόηση της ανθρώπινης δράσης.

427

Είναι πιθανό ότι τα παραπάνω ενέχουν κάποιο βαθμό υπερβολής. Η αλήθεια είναι πως εμείς οι άνθρωποι αποτελούμε ένα σχετικά πρόσφατα εξελιγμένο υπο-είδος μέσα σε ένα γένος και σε μια οικογένεια που έχει δείξει δραστήρια εξελικτική μεταβολή τα τελευταία 2 ως 3 εκατομμύρια χρόνια. Ενα μεγάλο μέρος αυτής της μεταβολής, ιδιαίτερα μετά την εμφάνιση του Homo sapiens έχει επικεντρωθεί στον εγκέφαλο και τη συμπεριφορά. Η εξελικτική σκέψη δεν μπορεί παρά να είναι ενδιαφέρουσα για πολλούς σπουδαστές των επιστημών του ανθρώπου. Μια ενάσκηση που αποσκοπεί στη θεώρηση της ψυχολογίας υπό μια εξελικτική προοπτική δεν πρόκειται να αλλάξει τη σκέψη πολλών επιστημόνων οι οποίοι εργάζονται σήμερα στο χώρο της ψυχολογίας. Μπορεί όμως να αποτελέσει κάτι περισσότερο από ένα εφήμερο ενδιαφέρον στους μαθητές των σημερινών επιστημόνων και είναι αυτοί που θα καθορίσουν το μέλλον αυτού του ζητήματος τον επόμενο αιώνα. Ποια κατεύθυνση θα έπρεπε ακριβώς να ακολουθήσει κάποιος για τη συγγραφή ενός τέτοιου βιβλίου; Υπάρχουν δυο δυνατές κατευθύνσεις και θα επωφεληθώ και των δυο. Η πρώτη αποτελεί μια τμηματική προσέγγιση που εξετάζει τους τρόπους με τους οποίους η εξελικτική θεωρία μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση απομονωμένων και διακριτών φαινομένων όπως η μάθηση, η γλώσσα, ή ακόμη πιο καθολικών λειτουργιώς όπως είναι η συνείδηση. Η δεύτερη συνίσταται στη χρησιμοποίηση της εξελικτικής θεωρίας ως εργαλείου για τη σύνθεση της κληρονομικότητας, της ανάπτυκης, του πολιτισμού και της ψυχολογίας σε ένα μοναδικό εξηγητικό πλαίσιο. Θα ξεκινήσουμε στο επόμενο κεφάλαιο ακολουθώντας τη δεύτερη προσέγγιση και θα συζητήσουμε ένα πρόβλημα το οποίο έχει στοιχειώσει τη σκέψη γύρω από την ανθρώπινη συμπεριφορά και την επιστήμη για χιλιετίες.

428

Κεφάλαιο 10 Πως Λειτουργεί ο Νους: Βασικός Εξοπλισμός Steven Pinker

429

Μετάφραση του πρώτου Κεφαλαίου του Βιβλίου του Steven Pinker How the Mind Works, Norton Co., 1997, από την Όλγα Μαργαρίτη.

430

Βασικός Εξοπλισμός Γιατί υπάρχουν τόσα πολλά ρομπότ στα μυθιστορήματα, αλλά κανένα στην πραγματική ζωή; Θα μπορούσα να πληρώσω πολλά για ένα ρομπότ που θα μπορούσε να μαζεύει τα πιάτα ή να κάνει απλές δουλειές. Όμως δεν θα το κάνω μέσα σ’ αυτόν τον αιώνα και προφανώς ούτε στον επόμενο. Φυσικά, υπάρχουν ρομπότ που συγκολλούν ή βάφουν σε τράπεζες συναρμολογήσεως και τριγυρίζουν στις αίθουσες των εργαστηρίων. Η ερώτησή μου αφορά στις μηχανές που περπατάνε, μιλάνε, βλέπουν και σκέφτονται πολλές φορές καλύτερα απ’ ότι τα αφεντικά τους. Από το 1920, όταν ο Karel Capek εφηύρε τη λέξη ρομπότ στο έργο του «R.U.R.» οι συγγραφείς τα έπλασαν με τη φαντασία τους: ο Speedy, ο Cutie και ο Dave στο «I, Robot» του Isaac Asimov, ο Robbie στο «Μονομαχία δύο κόσμων», το δονούμενο κουτί στο «Χαμένοι στο διάστημα», οι daleks στο «Doctor Who», η Rosie η υπηρέτρια στο «The Jetsons», ο Nomad στο «Star Trek», ο Hymie στο «Get Smart», οι ανέκφραστοι μπάτλερ και οι διαπληκτιζόμενοι μικροέμποροι στον «Υπναρά», ο R2D2 κι ο C3PO στον «Πόλεμο των άστρων», ο Εξολοθρευτής στον «Εξολοθρευτή», ο Υπολοχαγός Data στο «Σταρ Τρεκ: Η επόμενη γενιά» και οι ευφυολόγοι ταινιοκριτικοί στο «Mystery Science Theater 3000». Αυτό το κεφάλαιο δεν αφορά στα ρομπότ αλλά στην ανθρώπινη νόηση. Θα προσπαθήσω να εξηγήσω τι είναι ο νους, από πού προήλθε και πώς μας επιτρέπει να βλέπουμε, να σκεφτόμαστε, να αισθανόμαστε, να αλληλεπιδρούμε και να επιδιώκουμε υψηλότερες αναζητήσεις όπως η τέχνη, η θρησκεία και η φιλοσοφία. Στην πορεία θα προσπαθήσω να ρίξω φως σε καθαρά ανθρώπινες ιδιαιτερότητες. Γιατί οι αναμνήσεις φθίνουν; Πώς το μακιγιάζ αλλάζει την εμφάνιση ενός προσώπου; Πώς προκύπτουν τα εθνολογικά στερεότυπα και πότε γίνονται παράλογα; Γιατί οι άνθρωποι χάνουν την ψυχραιμία τους; Τι κάνει τα παιδιά να είναι πειραχτήρια; Γιατί οι ανόητοι ερωτεύονται; Τι μας κάνει να γελάμε; Και γιατί οι άνθρωποι πιστεύουν στα φαντάσματα και στα πνεύματα; Όμως το σημείο εκκίνησης για μένα είναι το χάσμα ανάμεσα στα φανταστικά ρομπότ και στην πραγματικότητα επειδή υποδεικνύει το πρώτο βήμα που πρέπει να κάνουμε για να γνωρίσουμε τον εαυτό μας, το να εκτιμήσουμε τον τρομερά περίπλοκο σχεδιασμό πίσω από κατορθώματα νοητικής ζωής τα οποία θεωρούμε δεδομένα. Ο λόγος για τον οποίο δεν υπάρχουν ανθρωπόμορφα ρομπότ δεν έγκειται στο ότι η βασική ιδέα για έναν μηχανικό του νου βρίσκεται σε λάθος δρόμο αλλά στο ότι τα προβλήματα μηχανικής που εμείς οι άνθρωποι επιλύουμε όταν βλέπουμε, περπατάμε, σχεδιάζουμε και ακολουθούμε το ημερήσιό μας πρόγραμμα είναι πολύ πιο γοητευτικά από το να προσγειωθεί κανείς στο φεγγάρι ή να ανακαλύψει τον ανθρώπινο γονότυπο. Η φύση άλλη μια φορά έχει στη διάθεσή της ευφυείς λύσεις τις οποίες οι μηχανικοί δεν μπορούν ακόμα να αναπαραγάγουν. Όταν ο Άμλετ λέει, «Τι αριστούργημα ο άνθρωπος! Τι ευγενικό το πνεύμα του! Τι απεριόριστη η

431

ικανότητά του! Η μορφή και η κίνησή του, τι έκφραση, τι θαύμα!» δεν θα έπρεπε να μας προκαλεί δέος ο Shakespeare, ο Mozart, ο Einstein ή ο Kareem Abdul-Jabbar, αλλά ένα παιδί τεσσάρων ετών που μας ζητάει να τοποθετήσουμε ένα παιχνίδι σε ένα ράφι. Σε ένα καλά σχεδιασμένο σύστημα, τα συστατικά του μέρη δεν είναι τίποτα άλλο παρά μαύρα κουτιά, που λειτουργούν ως δια μαγείας. Κάτι ανάλογο συμβαίνει και με τον νου. Η ικανότητα με την οποία συλλογιζόμαστε τον κόσμο, δεν έχει την δυνατότητα να στραφεί μέσα στην ίδια ή σε άλλες για να ελέγξει τι είναι αυτό που την υποκινεί. Αυτό μας καθιστά θύματα μιας ψευδαίσθησης, νομίζοντας ότι η ψυχολογία μας προέρχεται από μια θεϊκή δύναμη, από μια μυστηριακή ουσία ή από τον παντοδύναμο θεό. Κατά τη Εβραϊκή παράδοση των Golem, μια φιγούρα από πηλό πήρε σάρκα και οστά χάρη σε μια επιγραφή με το όνομα του Θεού. Το αρχέτυπο αυτό αντηχεί σε πολλές ιστορίες με ρομπότ. Το άγαλμα της Γαλάτειας ζωντάνεψε ως απάντηση της Αφροδίτης στις προσευχές του Πυγμαλίωνα κι ο Πινόκιο ήρθε στη ζωή από τη Γαλάζια Νεράιδα. Οι σύγχρονες εκδοχές του αρχετύπου του Golem εμφανίζονται σε κάποιες λιγότερο φανταστικές ιστορίες της επιστήμης. Όλη η ανθρώπινη ψυχολογία βασίζεται σε μια μοναδική, παντοδύναμη αρχή: έναν μεγάλο εγκέφαλο, κουλτούρα, γλώσσα, κοινωνικοποίηση, μάθηση, περιπλοκότητα, αυτο-οργάνωση, δυναμική των νευρωνικών δικτύων. Πρέπει να γίνει σαφές ότι ο νους δεν προέρχεται από κάποια θεϊκή ουσία ή μια θαυματοποιό δύναμη. Ο νους, όπως το διαστημόπλοιο «Apollo», είναι σχεδιασμένος για να επιλύει πολλά μηχανικά προβλήματα και γι’ αυτό είναι εφοδιασμένος από συστήματα υψηλής τεχνολογίας, το καθένα από τα οποία είναι προορισμένο να αντιμετωπίζει τα δικά του εμπόδια. Θα εκθέσω αυτά τα προβλήματα τα οποία αποτελούν τις σχεδιαστικές αναζητήσεις για την κατασκευή ενός ρομπότ, καθώς και ένα από τα βασικά ζητήματα της ψυχολογίας. Γι’ αυτό πιστεύω ότι η ανακάλυψη των τεχνικών προκλήσεων που πραγματοποιήθηκε από τη γνωσιακή επιστήμη και την τεχνητή νοημοσύνη και ήρθε αντιμέτωπη με τη γήινη νοητική δραστηριότητα, καθίσταται μια από τις μεγαλύτερες αποκαλύψεις της επιστήμης, μια αφύπνιση της φαντασίας ανάλογη με τη γνώση ότι το σύμπαν αποτελείται από δισεκατομμύρια γαλαξίες ή ότι μια σταγόνα λιμνάζοντος νερού σφύζει από ζωή.

Η Πρόκληση της Κατασκευής Ρομπότ Τι χρειάζεται για να φτιάξουμε ένα ρομπότ; Ας αφήσουμε στην άκρη τις εξαιρετικά δύσκολες ανθρώπινες ικανότητες, όπως είναι ο υπολογισμός της τροχιάς των πλανητών και ας ξεκινήσουμε με τις απλούστερες, όπως η όραση, το περπάτημα, το κράτημα, η σκέψη για αντικείμενα και ανθρώπους και ο σχεδιασμός ενεργειών. Στις ταινίες συχνά βλέπουμε κάποιες σκηνές μέσα από τα μάτια ενός ρομπότ χάρη στα κινηματογραφικά τεχνάσματα όπως η παραμόρφωση

432

της οπτικής γωνίας των 180 μοιρών (fish eye) ή το σταυρόνημα. Αυτό είναι ενδιαφέρον για μας τους θεατές που έχουμε λειτουργικά μάτια και εγκέφαλο, αλλά ανώφελο για το εσωτερικό ενός ρομπότ. Το ρομπότ δεν στεγάζει μέσα του ένα πλήθος από ανθρωπάκια –ανθρωπάρια- που κοιτάζουν την εικόνα και λένε στο ρομπότ τι βλέπουν. Αν μπορούσατε να δείτε με τα μάτια ενός ρομπότ, το αποτέλεσμα δεν θα έμοιαζε με σκηνή από ταινία, αλλά με το εξής: 225 221 136 135 213 206 217 210 216 224 213 221 219 220 213 209 198 224 206 206 221 159 221 212 218 204 226 216 223 209 231 230 224 199 232 241 199 153 241 199 153 141 240 211 150 139 192 151 141 133 210 149 141 132 197 146 139 130 192 145 142 124 177 142 137 135 160 139 132 129 143 148 129 128 140 139 129 133 127 130 

216

219

219

214

207

218

219

220

207

155

213

223

221

223

216

195

156

141

130

206

223

228

230

234

216

207

157

136

176

149

137

132

221

229

218

230

228

214

161

140

133

127

220

219

224

220

219

215

143

133

131

221

215

211

218

214

220

218

148

141

131

130

214

211

211

218

214

220

143

141

141

124

211

208

223

213

216

226

153

141

136

125

200

224

219

215

217

224

141

141

124

211

208

223

213

216

231

230

136

125

200

224

219

215

217

224

232

241

128

132

204

206

208

205

233

241

252

242

130

200

205

201

216

232

248

255

246

231

126

191

194

209

238

245

255

249

235

238

132

189

199

200

227

239

237

235

236

247

133

198

196

209

211

210

215

236

240

232

124

198

203

205

208

211

224

225

240

210

130

216

209

214

220

210

231

245

219

169

139

211

210

217

218

214

227

244

221

162

131

215

210

216

209

220

248

200

156

141

132

τεχνική που αναπαράγει την οπτική που δημιουργούν τα pixel.

433

211

124 142 128 131 129 255 128 136 125 250 135 126 130 240 127 136

229

224

212

214

220

229

234

208

151

145

235

230

249

253

240

228

193

147

139

132

245

238

245

246

235

235

190

139

136

134

238

233

232

235

255

246

168

156

144

129

Κάθε αριθμός αντιπροσωπεύει τη φωτεινότητα μιας από τις εκατομμύρια κουκίδες, από τις οποίες αποτελείται το οπτικό πεδίο. Τα μικρότερα νούμερα αντιστοιχούν στις σκουρότερες κουκίδες, ενώ τα μεγαλύτερα στις πιο φωτεινές. Τα νούμερα είναι τα πραγματικά σήματα, που προέρχονται από μια ηλεκτρονική κάμερα, καθώς εστιάζει πάνω σε ένα ανθρώπινο χέρι, παρ’ όλο που θα μπορούσαν να είναι τα σήματα από την ενεργοποίηση κάποιων νευρικών ινών που μεταφέρονται από το μάτι προς τον εγκέφαλο καθώς ένας άνθρωπος κοιτάζει ένα χέρι. Για τον εγκέφαλο ενός ρομπότ–ή ενός ανθρώπου-προκειμένου να αναγνωρίζει τα αντικείμενα και να μην σκοντάφτει πάνω τους, πρέπει να ξεπεράσει τους αριθμούς και να μαντέψει ποιο είδος αντικειμένου προκάλεσε την αντανάκλαση του φωτός και δημιούργησε αυτούς τους αριθμούς. Το πρόβλημα είναι αρκετά δύσκολο. Αρχικά, το οπτικό σύστημα πρέπει να εντοπίσει που τελειώνει το αντικείμενο και που αρχίζει το φόντο. Αλλά, ο κόσμος και τα αντικείμενα από τα οποία αποτελείται δεν είναι ένα χρωματιστό βιβλίο με μαύρα περιγράμματα γύρω από μεμονωμένες περιοχές. Ο κόσμος, όπως προβάλλεται στα μάτια μας, είναι ένα ‘μωσαϊκό’ από μικρές κουκίδες διαφόρων αποχρώσεων. Ίσως κάποιος θα μπορούσε να μαντέψει ότι το οπτικό κέντρο του εγκεφάλου ψάχνει για συγκεκριμένες περιοχές, όπου ένα σύνολο μεγάλων αριθμών (φωτεινότερη περιοχή) συνδέεται με ένα σύνολο μικρών αριθμών (σκουρότερη περιοχή). Κάτι τέτοιο μπορούμε να διακρίνουμε και στον πίνακα με τους αριθμούς. Μια νοητή γραμμή τον διατρέχει από πάνω δεξιά προς το κέντρο χαμηλά. Δυστυχώς, τις περισσότερες φορές δεν έχουμε την δυνατότητα να διακρίνουμε τις άκρες ενός αντικειμένου, όταν αυτό καταλαμβάνει έναν άδειο χώρο. Η αντιπαράθεση μεγάλων και μικρών αριθμών μπορεί να οφείλεται σε πολλές διαφορετικές διατάξεις της ύλης. Αυτό το σχέδιο που επινόησαν οι ψυχολόγοι Pawan Sinha και Edward Adelson παρουσιάζει ένα πλαίσιο από ανοιχτόχρωμα και σκουρόχρωμα γκρι πλακάκια.

434

Εικόνα 1 Στην πραγματικότητα είναι ένα ορθογώνιο περίγραμμα σε μια μαύρη επιφάνεια κι εσείς βλέπετε ένα μέρος της κατασκευής. Στην επόμενη εικόνα η επιφάνεια έχει αφαιρεθεί και μπορείτε να δείτε ότι κάθε ζευγάρι εφαπτόμενων γκρι τετραγώνων προέρχεται από μια διαφορετική διάταξη των αντικειμένων.

Εικόνα 2 Μεγάλοι αριθμοί δίπλα σε μικρούς μπορεί να σημαίνουν ότι ένα αντικείμενο στέκεται μπροστά από ένα άλλο, ότι ένα σκούρο χαρτί βρίσκεται πάνω σε ένα λευκό, ότι μια επιφάνεια είναι βαμμένη με δύο αποχρώσεις του γκρι, ότι δύο αντικείμενα εφάπτονται. Επίσης μπορεί να αναπαριστούν ένα γκρι σελοφάν πάνω σε μια λευκή σελίδα, το εσωτερικό ή το εξωτερικό μιας γωνίας, όταν συναντώνται δύο τοίχοι, ή μία σκιά. Ο εγκέφαλος πρέπει να λύσει με κάποιο τρόπο το πρόβλημα της αναγνώρισης τρισδιάστατων αντικειμένων μέσω των κόκκων που προβάλλονται στον αμφιβληστροειδή καθώς και το πρόβλημα του προσδιορισμού του είδους του κάθε κόκκου (σκιά ή χρώμα, πτυχή ή

435

επιφάνεια, διαυγές ή θαμπό) μέσω της γνώσης του αντικειμένου στο οποίο αυτός ανήκει. Οι πραγματικές δυσκολίες δεν έχουν αντιμετωπιστεί ακόμα. Αφού κατατάξουμε τον οπτικό κόσμο σε αντικείμενα, καλούμαστε να μάθουμε από ποιο υλικό είναι κατασκευασμένα, για παράδειγμα θα πρέπει να είμαστε σε θέση να ξεχωρίζουμε το χιόνι από το κάρβουνο. Με μια πρώτη ματιά το πρόβλημα φαίνεται απλό. Αν οι μεγάλοι αριθμοί προέρχονται από φωτεινές περιοχές και οι μικρότεροι από σκοτεινές, τότε ο μεγάλος αριθμός ισοδυναμεί με το λευκό, άρα με το χιόνι και ο μικρός με το μαύρο και κατ’ επέκταση με το κάρβουνο. Σωστό; Λάθος. Η ποσότητα φωτός που αντανακλάται σε ένα σημείο του αμφιβληστροειδούς δεν εξαρτάται μόνο από το πόσο ανοιχτόχρωμο ή σκουρόχρωμο είναι το αντικείμενο, αλλά και από το πόσο λαμπερό ή μουντό είναι το φως, που πέφτει πάνω σε αυτό. Ένας μετρητής φωτός, όπως αυτοί που χρησιμοποιούν οι φωτογράφοι, θα έδειχνε ότι περισσότερο φως αντανακλάται από το εξωτερικό περίβλημα ενός κομματιού από κάρβουνο, παρά από το εσωτερικό μέρος μιας μπάλας χιονιού. Γι’ αυτό οι άνθρωποι απογοητεύονται τόσο συχνά από τις φωτογραφίες τους και γι’ αυτό η φωτογραφία είναι μια τόσο σύνθετη τέχνη. Η κάμερα δεν ψεύδεται. Αν δεν επέμβουμε, αποτυπώνει τις εξωτερικές λήψεις σαν γάλα και τις εσωτερικές σαν λάσπη. Οι φωτογράφοι, και μερικές φορές τα μικροτσίπ μέσα στην κάμερα, αποδίδουν μια ρεαλιστική εικόνα με τεχνάσματα όπως ο ρυθμιζόμενος χρονοδιακόπτης, το άνοιγμα του φακού, οι ταχύτητες, τα φλας κι οι χειρισμοί κατά την εμφάνιση. Το οπτικό μας σύστημα επιτυγχάνει πολύ περισσότερα. Με κάποιο τρόπο μας επιτρέπει να αναγνωρίζουμε το λαμπερό εξωτερικό χρώμα του κάρβουνου ως μαύρο και το μουντό εσωτερικό χρώμα του χιονιού ως άσπρο. Αυτό είναι ένα θετικό αποτέλεσμα, γιατί η συνειδητή μας γνώση για το χρώμα και τη φωτεινότητα ταιριάζει περισσότερο με την εικόνα του κόσμου, όπως είναι στην πραγματικότητα και λιγότερο με το πώς παρουσιάζεται στα μάτια μας. Η χιονόμπαλα είναι μαλακή και υγρή και έτοιμη να λιώσει είτε βρίσκεται σε εσωτερικό είτε σε εξωτερικό χώρο. Επίσης τη βλέπουμε λευκή είτε βρίσκεται σε εσωτερικό είτε σε εξωτερικό χώρο. Το κάρβουνο είναι πάντα σκληρό και βρόμικο, συνήθως καίει και πάντα το βλέπουμε μαύρο. Η αρμονία ανάμεσα στο πώς φαίνεται ο κόσμος και στο πώς είναι στην πραγματικότητα, πρέπει να αποτελεί επίτευγμα μιας νευρωνικής μαγείας, γιατί το μαύρο και το άσπρο δεν αυτοπαρουσιάζονται απλώς στον αμφιβληστροειδή. Σε περίπτωση που είστε ακόμα δύσπιστοι, ορίστε ένα καθημερινό παράδειγμα. Όταν η τηλεόραση είναι κλειστή, η οθόνη έχει ένα απαλό πρασινωπό γκρι χρώμα. Όταν είναι ανοιχτή, μερικές κουκίδες φωσφόρου εκπέμπουν φως δίνοντας χρώμα στις φωτεινές περιοχές της εικόνας. Στις σκοτεινές περιοχές οι κουκίδες δεν απορροφούν φως και χρώμα και παραμένουν γκρίζες. Οι μαύρες περιοχές που βλέπετε στην πραγματικότητα έχουν την απαλή απόχρωση που έχει κι η οθόνη όταν είναι κλειστή. Το μαύρο χρώμα βρίσκεται στη φαντασία μας, είναι ένα

436

προϊόν του εγκεφαλικού κυκλώματος που μας επιτρέπει να βλέπουμε το κάρβουνο σαν κάρβουνο. Οι κατασκευαστές τηλεοράσεων εκμεταλλεύτηκαν αυτήν την ιδέα του κυκλώματος όταν σχεδίαζαν την οθόνη. Το επόμενο πρόβλημα είναι η οπτική αντίληψη του βάθους. Τα μάτια μας έχουν τη δυνατότητα να μεταφράζουν τον τρισδιάστατο κόσμο μας σε ένα ζευγάρι δισδιάστατων εικόνων του αμφιβληστροειδούς, ενώ η τρίτη διάσταση αναδιαμορφώνεται από τον εγκέφαλο. Όμως οι κουκίδες στον αμφιβληστροειδή δεν δίνουν καμιά πληροφορία που να φανερώνει πόσο μακριά είναι μια επιφάνεια. Ένα γραμματόσημο πάνω στην παλάμη σας μπορεί να δημιουργήσει τον ίδιο πίνακα αριθμών στον αμφιβληστροειδή σας, όπως ακριβώς και μια καρέκλα στην άλλη άκρη του δωματίου ή ένα κτίριο εκατοντάδες μέτρα μακριά (Εικόνα 3α).

Εικόνα 3α Μια κομμένη σανίδα που γίνεται ορατή μετωπικά μπορεί να προβάλλει το ίδιο τραπέζιο σχήμα που προβάλλουν και διάφορες ανισόπλευρες επιφάνειες όταν τους δίνεται κάποια κλίση (Εικόνα 3β).

Εικόνα 3β Μπορείτε να καταλάβετε την ισχύ αυτού του γεωμετρικού δεδομένου και του νευρωνικού μηχανισμού που το επιβεβαιώνει, κοιτάζοντας έντονα για μερικά δευτερόλεπτα μια λάμπα ή μια φωτογραφική μηχανή 437

όταν ανάβει το φλας. Έτσι αποχρωματίζεται ένα τμήμα του αμφιβληστροειδούς σας. Αν τώρα κοιτάξετε τη σελίδα που βρίσκεται μπροστά σας, σχηματίζεται μια δεύτερη εικόνα της που φαίνεται να είναι μερικά εκατοστά μακρύτερα. Αν κοιτάξετε τον τοίχο, η μετα-εικόνα τον δείχνει αρκετά μακρύτερο κι αν κοιτάξετε τον ουρανό έχει το μέγεθος ενός σύννεφου. Τελικά, πώς μπορεί ένας οπτικός αυτόνομος υπομηχανισμός να αναγνωρίζει τα αντικείμενα που απαρτίζουν τον κόσμο, ώστε να δημιουργήσουμε ένα ρομπότ που να τα ονομάζει ή να ανακαλεί τη χρήση τους; Μια προφανής λύση είναι να κατασκευάσουμε ένα πρότυπο ή ένα περίγραμμα που να αντιγράφει το σχήμα κάθε αντικειμένου. Όταν παρουσιάζεται ένα αντικείμενο, η προβολή του στον αμφιβληστροειδή θα ταιριάζει στο πρότυπό του, όπως μια στρογγυλή βίδα σε μια στρογγυλή τρύπα. Το πρότυπο θα πάρει το όνομα του εκάστοτε σχήματος – στην συγκεκριμένη περίπτωση, «το γράμμα P» - και κάθε φορά που το αντικείμενο θα ταιριάζει με το πρότυπο, μέσω του δεύτερου θα προκύπτει και το όνομα του αντικειμένου.

Αυτός ο απλός τρόπος είναι δυσλειτουργικός κι απ’ τις δυο πλευρές. Εικόνα 4α Μπορεί να αναγνωρίσει το Ρ ακόμα κι όταν δεν υπάρχει. Για παράδειγμα δίνει μια ψεύτικη επιβεβαίωση για το γράμμα R, όπως φαίνεται στο πρώτο τετράγωνο στην εικόνα, που ακολουθεί (Εικόνα 4β). Αποτυγχάνει επίσης να αναγνωρίσει το P όταν για παράδειγμα παρουσιάζεται μετατοπισμένο, αντεστραμμένο, πολύ μακριά, πολύ κοντά ή διαφορετικά γραμμένο.

438

Και βέβαια αυτά τα προβλήματα προκύπτουν με ένα απλό γράμμα του αλφαβήτου. Φανταστείτε να προσπαθήσουμε να σχεδιάσουμε έναν μηχανισμό αναγνώρισης μιας μπλούζας ή ενός προσώπου! Για να είμαστε ειλικρινείς, ύστερα από τέσσερις δεκαετίες έρευνας στην τεχνητή νοημοσύνη, η τεχνολογία που αφορά στην αναγνώριση σχημάτων έχει βελτιωθεί κατά πολύ. Μπορεί να διαθέτετε ένα πρόγραμμα που έχει τη δυνατότητα να «σαρώσει» μια σελίδα, να αναγνωρίσει την εκτύπωση και να τη μετατρέψει με λογική ακρίβεια σε ένα αρχείο. Ακόμα όμως οι τεχνητοί μηχανισμοί αναγνώρισης δεν συναγωνίζονται τους ανθρώπινους. Οι τεχνητοί είναι σχεδιασμένοι για απλές, εύκολα αναγνωρίσιμες λέξεις κι όχι για τον περίπλοκο πραγματικό κόσμο. Οι παράξενοι αριθμοί στο κάτω μέρος των επιταγών είναι προσεκτικά σχεδιασμένοι ώστε το σχήμα τους να μην συγχέεται με άλλα και τυπώνονται από ειδική συσκευή που τα τοποθετεί σε τέτοια προκαθορισμένη θέση ώστε να αναγνωρίζονται από τα πρότυπά τους. Όταν εγκατασταθούν στα κτίρια οι πρώτοι ανιχνευτές προσώπου με σκοπό να αντικαταστήσουν τους θυρωρούς, δεν θα προσπαθήσουν καν να αποδώσουν το κιαροσκούρο του προσώπου σας, αλλά θα «σαρώσουν» τις άκρες και τις βασικές γραμμές της ίριδας ή τα αιμοφόρα αγγεία του αμφιβληστροειδούς σας. Αντίθετα, ο εγκέφαλός μας κρατάει αρχείο για το σχήμα κάθε προσώπου που γνωρίζουμε (κάθε γράμματος, ζώου, εργαλείου) και το αρχείο συνδυάζεται με την εικόνα που προβάλλεται στον αμφιβληστροειδή ακόμα κι όταν αυτή παραμορφώνεται με όλους τους πιθανούς τρόπους. Ας δούμε ένα άλλο θαύμα της καθημερινής ζωής, την κίνηση του σώματος. Όταν θέλουμε να μετακινήσουμε μια μηχανή, τότε της βάζουμε ρόδες. Η ανακάλυψη του τροχού και κατά συνέπεια της ρόδας θεωρείται το μεγαλύτερο βήμα προόδου του πολιτισμού. Πολλά εγχειρίδια υπογραμμίζουν ότι κανένα ζώο δεν έχει αναπτύξει ρόδες και αναφέρουν το γεγονός για να δείξουν ότι συχνά η εξέλιξη αδυνατεί να βρει την ιδανική λύση σε ένα πρόβλημα μηχανικής. Αυτό όμως δεν αποτελεί καλό παράδειγμα. Ακόμα κι αν η φύση μπορούσε να προνοήσει για έναν τάρανδο με ρόδες, θα επέλεγε να μην το κάνει. Οι ρόδες είναι κατάλληλες για έναν κόσμο με δρόμους και ράγες. Κολλάνε σε μαλακό, γλιστερό, απότομο ή ανώμαλο έδαφος. Τα πόδια είναι καλύτερα. Οι ρόδες πρέπει να στρέφονται γύρω από έναν αλύγιστο άξονα, ενώ τα πόδια μπορούν να τοποθετηθούν σε μια σειρά από διαφορετικά πατήματα όπως σε μια σκάλα. Επίσης τα πόδια πατάνε έτσι ώστε να αποφεύγουν τους κλυδωνισμούς και να υπερπηδούν τα εμπόδια. Ακόμα και σήμερα που η γη μοιάζει να έχει μετατραπεί σε έναν τεράστιο χώρο στάθμευσης, μόνο το μισό περίπου της επιφάνειάς της είναι προσπελάσιμο από οχήματα με ρόδες ή σιδηροδρομικές γραμμές, ενώ

439

στο μεγαλύτερο μέρος της έχουν πρόσβαση οχήματα με πόδια, δηλαδή τα ζώα, τα οχήματα που έχει σχεδιάσει η φυσική επιλογή. Όμως τα πόδια κοστίζουν πολύ γιατί πρέπει να διαθέτουν και το κατάλληλο λογισμικό για να τα ελέγχει. Μια ρόδα αλλάζει σταδιακά τη θέση της μόνο με ένα στρίψιμο και μπορεί συνέχει να σηκώνει βάρος. Ένα πόδι όμως πρέπει να αλλάζει τη θέση του ξαφνικά και, για να γίνει αυτό, το βάρος πρέπει να μετριάζεται. Οι μηχανισμοί που ελέγχουν το πόδι πρέπει να εναλλάσσονται προκειμένου να κρατάνε αφενός το πόδι στο έδαφος καθώς σηκώνει και μετακινεί το βάρος και αφετέρου να μεταθέτουν το βάρος μπροστά για να μπορέσει το πόδι να κινηθεί ελεύθερο. Στο μεταξύ πρέπει να διατηρούν το κέντρο βάρους του σώματος μέσα σε ένα νοητό πολύγωνο που διαγράφουν τα πόδια για να μη γέρνει το σώμα. Επιπλέον, οι μηχανισμοί πρέπει να ελαχιστοποιούν τις περιττές κινήσεις, οι οποίες ταλαιπωρούν τους αναβάτες των αλόγων. Στα κουρδιστά παιχνίδια που περπατάνε, αυτά τα προβλήματα αντιμετωπίζονται με έναν μηχανικό σύνδεσμο που μετατρέπει έναν περιστρεφόμενο άξονα σε κίνηση βηματισμού. Τα παιχνίδια όμως δεν μπορούν να προσαρμοστούν στο έδαφος επιλέγοντας τα κατάλληλα πατήματα. Ακόμα κι αν λύναμε αυτά τα προβλήματα, θα είχαμε ανακαλύψει μόνο πώς να ελέγχουμε ένα κινούμενο έντομο. Ένα έντομο με έξι πόδια μπορεί πάντα να κρατάει τα τρία στο έδαφος, καθώς σηκώνει τα άλλα τρία. Είναι σταθερό οποιαδήποτε στιγμή. Ακόμα και τα ζώα με τέσσερα πόδια, όταν δεν βρίσκονται σε γρήγορη κίνηση μπορούν ανά πάσα στιγμή να κρατάνε τα τρία στο έδαφος. Όμως σύμφωνα με τη διατύπωση ενός μηχανικού «Η όρθια κίνηση του ανθρώπου είναι εξ ορισμού επισφαλής και απαιτεί έναν εξαιρετικό έλεγχο για να αποβεί λειτουργική». Όταν περπατάμε, επανειλημμένα χάνουμε το βήμα μας και αποφεύγουμε την πτώση την τελευταία στιγμή. Όταν τρέχουμε, μοιάζουμε να απογειωνόμαστε. Αυτά τα ακροβατικά μας επιτρέπουν να κάνουμε αραιά ή ακανόνιστα βήματα, τα οποία δεν θα μπορούσαν να μας κρατήσουν όρθιους, να στριμωχνόμαστε σε στενά δρομάκια και να υπερπηδάμε εμπόδια. Αλλά κανένας δεν έχει ανακαλύψει ακόμα πώς το κάνουμε. Ο έλεγχος του βραχίονα παρουσιάζει μια νέα πρόκληση. Πιάστε τη λάμπα ενός αρχιτέκτονα και μετακινείστε την ευθεία και διαγώνια από κάτω αριστερά σας προς τα πάνω δεξιά σας. Κοιτάξτε τις ραβδώσεις καθώς η λάμπα κινείται. Παρ’ όλο που η λάμπα έχει ευθεία κατεύθυνση, κάθε ράβδωση σχηματίζει ένα σύνθετο τόξο που άλλοτε χαρακτηρίζεται από έντονη κίνηση κι άλλοτε από στατικότητα, ενώ μερικές φορές η καμπυλόγραμμη κίνηση γίνεται ευθύγραμμη. Τώρα φανταστείτε ότι πρέπει να το κάνετε αντίστροφα. Χωρίς να κοιτάτε το φωτιστικό, πρέπει να χορογραφήσετε μια ακολουθία στροφών που να διαγράφει μια ευθεία κατεύθυνση της λάμπας. Η τριγωνομετρία είναι εξαιρετικά δύσκολη αλλά το χέρι σας είναι η λάμπα ενός αρχιτέκτονα κι ο εγκέφαλός σας λύνει χωρίς ιδιαίτερη προσπάθεια τις εξισώσεις κάθε φορά που δείχνετε. Κι αν ποτέ κρατήσετε τη λάμπα ενός αρχιτέκτονα από την κλείδωσή της,

440

θα παραδεχτείτε ότι το πρόβλημα είναι ακόμα πιο δύσκολο απ’ αυτό που περιέγραψα. Η λάμπα γέρνει απ’ το βάρος της σαν να έχει κι η ίδια νου. Έτσι θα έκανε και το χέρι σας αν ο εγκέφαλος δεν αντιστάθμιζε το βάρος της λύνοντας ένα σχεδόν άλυτο πρόβλημα φυσικής. Ένας ακόμα πιο αξιόλογος άθλος είναι ο έλεγχος του χεριού. Πριν από δύο χιλιάδες χρόνια περίπου ο Έλληνας φυσίατρος Γαληνός επεσήμανε την έξοχη φυσική μηχανική που χαρακτηρίζει το ανθρώπινο χέρι. Πρόκειται για ένα μοναδικό εργαλείο που χειρίζεται αντικείμενα εκπληκτικού φάσματος μεγεθών, σχημάτων και βάρους από ένα κούτσουρο μέχρι έναν κόκκο κεχριμπαριού. «Ο άνθρωπος χειρίζεται τα πάντα», τονίζει ο Γαληνός, «σαν να έχουν φτιαχτεί τα χέρια του για κάθε αντικείμενο ξεχωριστά». Το χέρι μπορεί να πάρει τη μορφή γάντζου (για να σηκώσουμε έναν κουβά), ψαλιδιού (για να κρατήσουμε ένα τσιγάρο), γροθιάς (για να κρατήσουμε ένα σφυρί), δίσκου (για να ανοίξουμε ένα δοχείο με καπάκι) ή σφαίρας (για να κρατήσουμε μια μπάλα). Επίσης μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε και τα πέντε δάχτυλα (για να σηκώσουμε ένα δοχείο), τρία δάχτυλα (για να κρατήσουμε ένα μολύβι), τις άκρες δύο δαχτύλων (για να περάσουμε κλωστή σε μια βελόνα), ή την άκρη του ενός και την πλευρά του άλλου (για να κλειδώσουμε). Κάθε λαβή απαιτεί έναν ακριβή συνδυασμό εκτάσεων των μυών που προσαρμόζουν το χέρι στο σωστό σχήμα και το κρατούν σταθερό παρά το βάρος που έχει την τάση να το κάμπτει. Φανταστείτε ότι κρατάτε ένα κουτί γάλα. Αν το κρατήσετε χαλαρά, θα πέσει. Αν το κρατήσετε πολύ σφιχτά θα το συνθλίψετε. Αν πάλι το ανακινήσετε ελαφρά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτή την κίνηση των δαχτύλων σας ως κριτήριο για το πόσο γάλα περιέχει! Και δεν συζητάω για τη γλώσσα, ένα μαξιλαράκι χωρίς οστά το οποίο ελέγχεται μόνο από πιέσεις, που μπορεί να απελευθερώσει την τροφή από ένα πίσω δόντι και να αρθρώσει λέξεις όπως αμφιβληστροειδής ή άρθρο. «Ένας κοινός άνθρωπος θαυμάζει τα ασυνήθιστα πράγματα, ένας σοφός άνθρωπος θαυμάζει τα συνηθισμένα». Έχοντας στο μυαλό μας το γνωμικό του Κομφούκιου, ας προχωρήσουμε στην εξέταση απλών ανθρώπινων λειτουργιών με το ενθουσιώδες βλέμμα ενός κατασκευαστή ρομπότ που επιχειρεί να τις αναπαραγάγει. Υποθέστε ότι έχουμε κατασκευάσει ένα ρομπότ που μπορεί να βλέπει και να κινείται. Πώς θα διαχειριστεί αυτά που βλέπει; Πώς θα αποφασίσει με ποιον τρόπο θα πράξει; Ένα νοήμον oν δεν μπορεί να αντιμετωπίζει κάθε αντικείμενο που βλέπει σαν μια μοναδική οντότητα, διαφορετική από οτιδήποτε άλλο στο σύμπαν. Πρέπει να κατηγοριοποιήσει τα αντικείμενα έτσι ώστε να είναι σε θέση να ξαναχρησιμοποιήσει την σκληρά αποκτηθείσα γνώση για παρόμοια αντικείμενα στο μέλλον, που συνάντησε στο παρελθόν. Όμως, κάθε φορά που κάποιος επιχειρεί να φτιάξει ένα πρόγραμμα, με βάση κάποια κριτήρια, για να συλλάβει όλα τα μέλη μιας κατηγορίας, η κατηγορία καταρρέει. Ας αφήσουμε στην άκρη αφηρημένες έννοιες όπως «η ομορφιά» ή «ο διαλεκτικός υλισμός» και ας πάρουμε την σημασία μιας σχετικά απλής λέξης, όπως «ο εργένης». Ο εργένης είναι

441

φυσικά ένας ενήλικος άντρας, που δεν έχει παντρευτεί ποτέ. Φανταστείτε όμως ότι μια φίλη σάς ζητάει να καλέσετε μερικούς εργένηδες στο πάρτι της. Τι θα συνέβαινε αν χρησιμοποιούσατε το συγκεκριμένο ορισμό για να αποφασίσετε ποιους από τους παρακάτω ανθρώπους θα καλέσετε;  

 

  

Ο Αντώνης ζει ευτυχισμένος με την Μαρία τα τελευταία πέντε χρόνια. Έχουν μια κόρη δύο χρόνων και δεν έχουν παντρευτεί. Ο Γιώργος επρόκειτο να απελαθεί, έτσι κανόνισε με τη φίλη του Βαρβάρα να κάνουν έναν εικονικό πολιτικό γάμο, ώστε να μπορέσει να παραμείνει στη χώρα. Δεν έχουν ζήσει ποτέ μαζί. Εκείνος βγαίνει με αρκετές γυναίκες και σκοπεύει να ακυρώσει το γάμο του μόλις βρει την γυναίκα που θα θέλει να παντρευτεί. Ο Βασίλης είναι 17 χρόνων. Ζει με τους γονείς του και είναι μαθητής Γυμνασίου. Ο Δάμων είναι 17 χρονών. Έφυγε από το σπίτι του στα 13 του, ξεκίνησε μια μικρή επιχείρηση και τώρα είναι ένας πετυχημένος νεαρός επιχειρηματίας, που απολαμβάνει τη ζωή ενός playboy σε ένα ρετιρέ. Ο Ανδρέας και ο Μιχάλης είναι ομοφυλόφιλοι εραστές, που ζουν μαζί εδώ και πολλά χρόνια. Ο Φαιζάλ έχει το δικαίωμα σύμφωνα με τους νόμους της φυλής του να έχει τρεις συζύγους. Έχει αποκτήσει ήδη δύο και ενδιαφέρεται να γνωρίσει την επόμενη υποψήφια μνηστή του. Ο πατέρας Γρηγόριος είναι εφημέριος του καθολικού καθεδρικού ναού του Groton στον Τάμεση. Η λίστα, την οποία κατήρτισε ο επιστήμονας της πληροφορικής Terry Winograd, φανερώνει ότι ο υποτιθέμενος ορισμός της λέξης «εργένης» απλώς δεν συλλαμβάνει όλες τις πεποιθήσεις μας για το ποιος ανήκει στην κατηγορία αυτή. Το να γνωρίζουμε ποιος είναι εργένης είναι ζήτημα κοινής λογικής. Στην κοινή λογική όμως δεν υπάρχει τίποτα κοινό και δεδομένο. Πρέπει με κάποιο τρόπο να καλλιεργηθεί στον εγκέφαλο ενός ανθρώπου ή ενός ρομπότ. Η κοινή λογική δεν είναι απλώς ένα εγχειρίδιο για τη ζωή που μπορεί να διδαχθεί από έναν δάσκαλο ή να αποθηκευτεί σαν μια τεράστια βάση δεδομένων. Καμία βάση δεδομένων δεν περιέχει όλα τα στοιχεία που γνωρίζουμε και τα οποία δεν έχουμε ποτέ διδαχθεί. Ξέρετε ότι όταν ο Ίων βάζει το σκύλο του στο αυτοκίνητο δεν είναι πλέον στην αυλή. Όταν η Ελένη πηγαίνει στην εκκλησία, το μυαλό της είναι εκεί. Όταν ο Θέμης βρίσκεται στο σπίτι σημαίνει ότι έχει ανοίξει το δικό του σπιτικό, εκτός κι αν είναι το πατρικό του και δεν έχει φύγει ποτέ α Σούλα είναι ζωντανή στις 9π.μ. και ισχύει το ίδιο και στις 5μ.μ., τότε ήταν ζωντανή και το μεσημέρι. Οι ζέβρες δεν φορούν εσώρουχα. Αν ανοίξουμε ένα καινούριο βαζάκι φυστικοβούτυρο δεν θα εξατμιστεί. Οι άνθρωποι δεν βάζουν ποτέ στα αφτιά τους θερμόμετρα για το κρέας. Ένα ποντίκι είναι μικρότερο από το όρος Κιλιμάντζαρο.

442

Άρα το να παραγεμίσουμε ένα σύστημα με τρισεκατομμύρια πληροφορίες δεν το καθιστά νοήμον. Πρέπει να το εφοδιάσουμε με μια μικρότερη λίστα κεντρικών εννοιών και ένα σύνολο κανόνων για να εξάγει συμπεράσματα από αυτές. Είναι όμως εξαιρετικά δύσκολο να εμφυτευτούν οι κανόνες της κοινής λογικής, όπως είναι δύσκολο να εμφυτευτούν και οι κατηγορίες. Ακόμα κι οι πιο απλοί και σαφείς κανόνες αποτυγχάνουν να συλλάβουν την καθημερινή μας συλλογιστική. Ο Μιχάλης μένει στο Σικάγο κι έχει ένα γιο ονόματι Φάνη. Η Μαρία μένει κι αυτή στο Σικάγο κι έχει επίσης ένα γιο ονόματι Φάνη. Όμως ενώ το Σικάγο, όπου μένει ο Μιχάλης είναι ίδιο με το Σικάγο, όπου μένει η Μαρία, ο Φάνης, ο γιος του Μιχάλη δεν είναι ίδιος με τον Φάνη, το γιο της Μαρίας. Αν στο αυτοκίνητό σας υπάρχει μια τσάντα και μέσα σ’ αυτήν πέντε λίτρα γάλα, τότε υπάρχουν πέντε λίτρα γάλα μέσα στο αυτοκίνητο. Αν όμως βρίσκεται ένα άτομο στο αυτοκίνητό σας και πέντε λίτρα αίματος μέσα του, θα μας φαινόταν παράξενο να συμπεράνουμε ότι μέσα στο αυτοκίνητο βρίσκονται πέντε λίτρα αίματος. Ακόμα κι αν επρόκειτο να διατυπώσετε ένα σύνολο κανόνων για την εξαγωγή συμπερασμάτων που έχουν νόημα, δεν θα ήταν εύκολο να τους εφαρμόσετε προς την ευφυή καθοδήγηση της συμπεριφοράς σας. Ένας άνθρωπος δεν εφαρμόζει μόνο έναν κανόνα σε κάθε συλλογισμό του, αλλά συνδυασμούς κανόνων. Ένα σπίρτο δίνει φωτιά, ένα πριόνι κόβει ξύλα και μια κλειδωμένη πόρτα ανοίγει με ένα κλειδί. Γελάμε όμως με κάποιον που ανάβει ένα σπίρτο για να κοιτάξει μέσα σε ένα ντεπόζιτο με βενζίνη, με κάποιον που πριονίζει το ένα πόδι πάνω στο οποίο στέκεται, ή με κάποιον που κλειδώνει το αυτοκίνητο, αφήνει μέσα τα κλειδιά και για μια ώρα αναρωτιέται να βρει τρόπο για να βγάλει έξω την οικογένειά του. Ένας σκεπτόμενος άνθρωπος πρέπει να υπολογίσει όχι μόνο τις άμεσες, αλλά και τις έμμεσες συνέπειες μιας πράξης. Ένας σκεπτόμενος άνθρωπος δεν είναι επίσης δυνατόν να προβλέπει όλες τις έμμεσες συνέπειες. Ο φιλόσοφος Daniel Dennett μας προτείνει να φανταστούμε ένα ρομπότ σχεδιασμένο για να φέρει μια μπαταρία από ένα δωμάτιο, στο οποίο επίσης βρίσκεται και μια ωρολογιακή βόμβα. Το ρομπότ τύπου 1 είδε ότι η μπαταρία βρισκόταν σε ένα μικρό βαγόνι κι ότι αν το τραβούσε έξω από το δωμάτιο θα μετέφερε και την μπαταρία μαζί μ’ αυτό. Δυστυχώς, πάνω στο βαγόνι βρισκόταν και η βόμβα και το ρομπότ δεν μπόρεσε να συμπεράνει ότι τραβώντας το βαγόνι θα μετέφερε και τη βόμβα προς τα έξω. To ρομπότ τύπου 2 προγραμματίστηκε για να υπολογίσει όλες τις δευτερογενείς συνέπειες των πράξεών του. Μόλις είχε ολοκληρώσει το συλλογισμό ότι με το να τραβήξει το βαγόνι δεν θα αλλάξει το χρώμα των τοίχων του δωματίου και αποδείκνυε ότι ο αριθμός των περιστροφών των τροχών θα ξεπερνούσε τον αριθμό των ίδιων των τροχών του βαγονιού, όταν η βόμβα εξερράγη. Το ρομπότ τύπου 3 προγραμματίστηκε για να διακρίνει ανάμεσα σε σχετικά και άσχετα συμπεράσματα ως προς τη λειτουργία που πρέπει να επιτελέσει. Κάθισε εκεί και άρχισε να υπολογίζει εκατομμύρια πιθανές εκβάσεις κατηγοριοποιώντας όλες τις σχετικές με το έργο σε μια λίστα δεδομένων που θα έπρεπε να ληφθούν υπόψη και

443

όλες τις άσχετες σε μια λίστα δεδομένων που μπορούν να αγνοηθούν όσο η βόμβα μετρούσε το χρόνο. Ένα νοήμον ον πρέπει να εξάγει συμπεράσματα απ’ αυτά που ήδη γνωρίζει, αλλά μόνο τα σχετικά συμπεράσματα. Ο Dennett επισημαίνει ότι αυτή η απαίτηση θέτει ένα σοβαρό πρόβλημα όχι μόνο για τη ρομποτική, αλλά και για την επιστημολογία, την ανάλυση του τρόπου με τον οποίο γνωρίζουμε. Το πρόβλημα διέφυγε της προσοχής πολλών γενεών φιλοσόφων οι οποίοι είχαν μέχρι τότε αρκεστεί στην απατηλή ευκολία της δικής τους κοινής λογικής. Μόνο όταν οι ερευνητές της τεχνητής νοημοσύνης επιχείρησαν να προσομοιώσουν την κοινή λογική με τους υπολογιστές, προέκυψε το λεγόμενο σήμερα «πρόβλημα του πλαισίου». Παρ’ όλα αυτά, με κάποιον άγνωστο τρόπο όλοι λύνουμε «το πρόβλημα του πλαισίου» κάθε φορά που χρησιμοποιούμε την κοινή μας λογική. Ας φανταστούμε ότι με κάποιο τρόπο ξεπερνάμε αυτές τις προκλήσεις και κατασκευάζουμε μια μηχανή με όραση, κινητικό συντονισμό και κοινή λογική. Τώρα πρέπει να σκεφτούμε πώς θα χρησιμοποιήσει αυτές τις ικανότητες. Πρέπει να της δώσουμε κίνητρα.

Τι θα ήθελε ένα ρομπότ; Η κλασική απάντηση έχει δοθεί από τον Isaac Asimov, στο έργο του «Θεμελιώδεις Κανόνες της Ρομποτικής» «Τρεις νόμοι, που είναι χαραγμένοι βαθιά μέσα στον ποζιτρονικό εγκέφαλο του ρομπότ». 1. Ένα ρομπότ απαγορεύεται να πληγώσει άνθρωπο ή να επιτρέψει, λόγω δικής του αδράνειας, να πάθει κακό κάποιος άνθρωπος. 2. Ένα ρομπότ πρέπει να υπακούει στις εντολές των ανθρώπινων πλασμάτων, εκτός εάν αυτές οι εντολές έρχονται σε αντίθεση με τον πρώτο νόμο. 3. Ένα ρομπότ πρέπει να προστατεύει την ύπαρξή του εφόσον η προστασία του δεν έρχεται σε αντίθεση με τον πρώτο ή τον δεύτερο νόμο. Ο Αsimov πολύ έξυπνα παρατήρησε ότι το ένστικτο της αυτοσυντήρησης, αυτή η καθολική βιολογική προσταγή, δεν γεννάται αυτόματα σε ένα πολύπλοκο σύστημα. Πρέπει να προγραμματιστεί γι’ αυτό το σκοπό (στην προκειμένη περίπτωση τον τρίτο νόμο). Άλλωστε, είναι το ίδιο εύκολο να κατασκευάσουμε ένα ρομπότ που πηγαίνει … . Ίσως μάλιστα να είναι ευκολότερη. Αρκετές φορές, οι κατασκευαστές ρομπότ αντικρίζουν με τρόμο τις δημιουργίες τους καθώς διαμελίζονται με ευθυμία ή συγκρούονται σε τοίχους, ενώ οι πύραυλοι «Κamikaze» κι οι έξυπνες βόμβες διεκδικούν ένα υψηλό ποσοστό ανάμεσα στις ευφυέστερες μηχανές του κόσμου. Όμως η ανάγκη των άλλων δύο νόμων δεν είναι κατανοητή. Γιατί να δώσουμε σε ένα ρομπότ τη διαταγή να ακολουθεί εντολές – δεν αρκούν 444

οι βασικές εντολές; Γιατί να το διατάξουμε να μην κάνει κακό – δεν θα ήταν ευκολότερο να μην χρειάζεται ποτέ να το διατάξουμε να μην κάνει κακό; Μήπως υπάρχει στο σύμπαν μια μυστηριώδης δύναμη που ωθεί τις οντότητες προς το κακό έτσι ώστε ένας ποζιτρονικός εγκέφαλος να πρέπει να προγραμματιστεί να αντισταθεί σ’ αυτό; Μήπως τα ευφυή όντα αναπόφευκτα αναπτύσσουν προβληματικές στάσεις; Σε αυτή την περίπτωση ο Asimov, όπως ολόκληρες γενιές επιστημόνων, όπως και όλοι εμείς, δεν κατάφερε να σταθεί αντικειμενικά απέναντι στις δικές του νοητικές διαδικασίες και να τις δει ως επινοήσεις σχετικά με το πώς είναι διαρθρωμένος ο νους μας, κι όχι ως αναπόδραστους νόμους του σύμπαντος. Η δυνατότητα του ανθρώπου να πράττει το κακό δεν είναι κάτι που ο νους μας αποκλείει και είναι εύκολο να σκεφτούμε πως το κακό συμβαδίζει με την ευφυΐα ως αναπόσπαστο μέρος της ίδιας της φύσης της. Πρόκειται για ένα επαναλαμβανόμενο θέμα της πολιτιστικής μας παράδοσης: ο Αδάμ κι η Εύα που έφαγαν τον καρπό από το δέντρο της γνώσης, η φωτιά του Προμηθέα και το κουτί της Πανδώρας, ο οργισμένος Γκόλεμ, η συμφωνία του Φάουστ, ο Μαθητευόμενος Μάγος, οι περιπέτειες του Πινόκιο, ο Frankenstein, οι φονικοί πίθηκοι και ο στασιαστής HAL της ταινίας «2001:Η Οδύσσεια του Διαστήματος». Από το 1950 και κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1980, αμέτρητες ταινίες συνέλαβαν έναν κοινό φόβο απέναντι στην ιδέα ότι τα εξωτικά κατασκευάσματα της εποχής μας θα μπορούσαν να γίνουν εξυπνότερα και δυνατότερα και κάποια μέρα να στραφούν εναντίον μας. Τώρα που οι υπολογιστές έχουν όντως γίνει εξυπνότεροι και δυνατότεροι, το άγχος έχει εξασθενήσει. Οι σημερινοί πανταχού παρόντες, ή δικτυωμένοι υπολογιστές διαθέτουν μια πρωτοφανή ικανότητα να πράξουν το κακό, εάν ποτέ χρειαστεί. Όμως αυτό θα μπορούσε να προέλθει μόνο από το απρόβλεπτο χάος, ή από την κακία του ανθρώπου με τη μορφή ιών. Δεν ανησυχούμε πλέον για ηλεκτρονικούς δολοφόνους ή ανατρεπτικές μηχανορραφίες σιλικόνης, επειδή αρχίζουμε να εκτιμούμε ότι το κακό – όπως η όραση, ο κινητικός συντονισμός κι η κοινή λογική - δεν αποτελεί φυσικό επακόλουθο του υπολογισμού, αλλά είναι κάτι που πρέπει να το προγραμματίσουμε. Ο υπολογιστής που τρέχει το Word Perfect στο γραφείο σας, θα συνεχίσει να συμπληρώνει παραγράφους όσο λειτουργεί. Το λογισμικό του δεν πρόκειται να διαφθαρεί ύπουλα όπως το πορτρέτο του Ντόριαν Γκρέι. Ακόμα κι αν μπορούσε, γιατί να θέλει να το κάνει; Προς τι; Για περισσότερες δισκέτες; Για να ελέγχει το εθνικό σύστημα σιδηροδρομικών σταθμών; Για να ικανοποιήσει την επιθυμία να διαπράξει αλόγιστη βία απέναντι στους επισκευαστές των εκτυπωτών; Και δεν θα έπρεπε να ανησυχεί για τα αντίποινα των τεχνικών που με ένα κατσαβίδι θα μπορούσαν να το κάνουν να τραγουδάει αξιολύπητα ‘‘A bicycle built for Τwo’’; Ίσως ένα δίκτυο υπολογιστών θα μπορούσε να ανατρέξει στην ασφάλεια των αριθμών και να συνωμοτήσει υπέρ μιας οργανωμένης κατάληψης της εξουσίας – αλλά τι θα έκανε έναν υπολογιστή να πάρει την πρωτοβουλία να καταστρέψει διεθνή πακέτα

445

δεδομένων και να ρισκάρει ένα πρώιμο μαρτύριο; Και τι θα απέτρεπε την υπονόμευση του συνασπισμού από ανυπότακτους στρατιώτες και αντιρρησίες συνείδησης; Η επιθετικότητα, όπως και κάθε άλλη πλευρά του ανθρώπου την οποία θεωρούμε δεδομένη, αποτελεί ένα προκλητικό πρόβλημα μηχανικής. Υπάρχουν, όμως, και ευγενέστερα κίνητρα. Με ποιο τρόπο θα σχεδιάζατε ένα ρομπότ που να υπακούει στην εντολή του Asimov σύμφωνα με την οποία ποτέ δεν επιτρέπεται να πάθει κακό κάποιος άνθρωπος λόγω της αδράνειας του ρομπότ; Η νουβέλα του Michael Frayn ‘‘The Tin Men’’ (1965) εκτυλίσσεται στον Τομέα Δεοντολογίας ενός εργαστηρίου ρομποτικής κι οι μηχανικοί Macintosh, Goldwasser και Sinson ελέγχουν τον αλτρουισμό των ρομπότ τους. Ακολούθησαν κατά γράμμα το υποθετικό δίλημμα που αναφέρει κάθε εγχειρίδιο ηθικής φιλοσοφίας κατά το οποίο δύο άνθρωποι βρίσκονται σε μία ναυαγοσωστική βάρκα για ένα άτομο και θα πεθάνουν κι οι δύο εκτός εάν πέσει στο νερό ο ένας απ’ τους δύο. Έτσι τοποθετούν κάθε ρομπότ μαζί με άλλον έναν επιβάτη σε μια σχεδία την οποία ρίχνουν σε μια δεξαμενή και παρακολουθούν τι θα συμβεί. Κατά την πρώτη δοκιμή, ο Samaritan 1 έπεσε στο νερό με μεγάλη προθυμία για να σώσει όμως οτιδήποτε βρισκόταν δίπλα του, από 42 κιλά φασόλια μέχρι 72 κιλά υγρά φύκια. Ύστερα από έντονη συζήτηση πολλών εβδομάδων, ο Macintosh παραδέχτηκε ότι η έλλειψη κρίσης Samaritan1 για να ήταν μη ικανοποιητική και εγκατέλειψε τον προωθήσει τον Samaritan 2, ο οποίος θα θυσίαζε τον εαυτό του μόνο για έναν οργανισμό τουλάχιστον τόσο πολύπλοκο όσο ο ίδιος. Η σχεδία σταμάτησε κι έκανε μερικές περιστροφές λίγα εκατοστά πάνω απ’ το νερό. «Ρίξτε την» φώναξε ο Macintosh. Η σχεδία έπεσε στο νερό με έναν απότομο κρότο. Ο Sinson κι ο Samaritan έμειναν τελείως ακίνητοι. Σταδιακά η σχεδία σταθεροποιήθηκε στο νερό μέχρι που ένα μικρό κύμα άρχισε να βρέχει το πάνω μέρος της. Αμέσως ο Samaritan έσκυψε μπροστά και άρπαξε το κεφάλι του Sinson. Με τέσσερις απλές κινήσεις μέτρησε το μέγεθος του κρανίου του και μετά σταμάτησε για να κάνει τον υπολογισμό. Όταν τελείωσε, με ένα αποφασιστικό κλικ, κύλησε μέχρι την άκρη της σχεδίας και βυθίστηκε στον πάτο της δεξαμενής χωρίς δισταγμό. Εντούτοις, καθώς τα ρομπότ Samaritan 2 ανέπτυσσαν την ηθική συμπεριφορά που περιγράφουν τα φιλοσοφικά βιβλία, άρχισε να γίνεται όλο και πιο αμφίβολο αν όντως είχαν ηθική. Ο Macintosh εξήγησε γιατί δεν έδεσε απλώς με ένα σκοινί το αυτοθυσιαζόμενο ρομπότ ώστε να ανασυρθεί ευκολότερα: «Δεν ήθελα να γνωρίζει ότι θα σωθεί. Κάτι τέτοιο θα ακύρωνε την απόφασή του να θυσιαστεί....Έτσι, πού και πού αφήνω κάποιο μέσα αντί να το ψαρεύω για να δείξω στα άλλα ότι μιλάω σοβαρά. Αυτή την εβδομάδα αχρήστευσα δύο». Αν συλλογιστούμε τι προϋποθέτει ο προγραμματισμός της καλοσύνης σε ένα ρομπότ, βλέπουμε όχι μόνο πόσος μηχανισμός είναι αναγκαίος για να είναι κανείς καλός, αλλά και πόσο δύσκολο είναι να εργαστούμε με μια τόσο αφηρημένη έννοια.

446

Και τι θα μπορούσαμε να πούμε για το πιο ενδιαφέρον κίνητρο απ’ όλα; Οι άβουλοι υπολογιστές της pop κουλτούρας του 1960 δεν δελεάζονταν μόνο από τον αλτρουισμό και τη δύναμη όπως βλέπουμε στο τραγούδι ‘‘Automation’’ του κωμικού Alan Sherman σε διασκευή της μελωδίας του ‘‘Fascination’’: Ήταν αυτοματισμός, το ξέρω. Αυτό ήταν που κινούσε το εργοστάσιο. Ήταν IBM, ήταν Univac. Ήταν όλα αυτά τα γρανάζια που σφυροκοπούσαν ρυθμικά, αγάπη μου. Νόμιζα ότι ο αυτοματισμός ήταν καλός. Μέχρι που αντικαταστάθηκες από μια δεκάτονη μηχανή. Ένας υπολογιστής μας χώρισε, αγάπη μου, Ο αυτοματισμός μου ράγισε την καρδιά... Ήταν αυτοματισμός, μου είπαν, Γι’ αυτό με απέλυσαν και είμαι έξω, στο κρύο. Πού να ήξερα ότι όταν το 503 Άρχισε να ανοιγοκλείνει τα βλέφαρα, το έκανε για μένα, αγάπη μου; Νόμιζα ότι ήταν απλώς κάποια παρεξήγηση Όταν ήρθε δειλά και κάθισε στα πόδια μου. Όταν όμως μου είπε «σ’ αγαπώ» και με αγκάλιασε, αγάπη μου Τότε τράβηξα... την πρίζα του. Πέρα από όλη την φεγγαροχτυπημένη τρέλα της, η αγάπη δεν είναι ούτε ζιζάνιο, ούτε σύγκρουση, ούτε δυσλειτουργία. Ο νους μας δεν είναι ποτέ τόσο υπέροχα συγκεντρωμένος όσο όταν ερωτευόμαστε και πρέπει να γίνονται πολύπλοκοι υπολογισμοί που έχουν ως αποτέλεσμα την περίεργη λογική της έλξης, της ερωτικής τρέλας, της ερωτοτροπίας, της ντροπαλότητας, της παράδοσης, της αφοσίωσης, της κακίας, του φλερτ, της ζήλιας, της εγκατάλειψης και του χωρισμού. Και στο τέλος, όπως συνήθιζε να λέει η γιαγιά μου, κύλησε ο τέντζερης και βρήκε το καπάκι. Οι περισσότεροι άνθρωποι –συμπεριλαμβανομένων όλων των προγόνων μας - καταφέρνουν να ζευγαρώσουν ώστε να φέρουν στον κόσμο γερά παιδιά. Σκεφτείτε πόσες προσπάθειες προγραμματισμού θα χρειάζονταν για να προσομοιωθεί αυτό! Ο σχεδιασμός ενός ρομπότ αποτελεί ένα είδος συνειδησιακής αφύπνισης. Έχουμε την τάση να υποβαθμίζουμε την ευκολία της νοητικής μας ζωής. Ανοίγουμε τα μάτια μας και αντικρίζουμε οικεία αντικείμενα. Κινούμε τα μέλη μας κατά βούληση και έτσι σώματα και αντικείμενα κινούνται μέσα στο χώρο. Ξυπνάμε από ένα όνειρο και επιστρέφουμε σε έναν ασφαλή προβλέψιμο κόσμο. Ο Έρωτας τεντώνει το τόξο του και αφήνει ελεύθερο το βέλος του. Σκεφτείτε όμως τι χρειάζεται ένα κομμάτι ύλης για να επιτύχει αυτά τα απρόβλεπτα αποτελέσματα και τότε θα αντιληφθείτε την ψευδαίσθηση. Η όραση, η

447

κίνηση, η κοινή λογική, η βία, η ηθικότητα κι η αγάπη δεν είναι τυχαία, ανεξερεύνητα στοιχεία μιας νοήμονος ουσίας, ούτε μια αναπόδραστη επεξεργασία πληροφοριών. Κάθε τέτοιο στοιχείο είναι ένα επίτευγμα επιτελούμενο από ένα σχεδιασμό υψηλού επιπέδου. Κρυμμένος πίσω από τα πέπλα της συνείδησης φαντάζει σαν ένας τρομερά σύνθετος μηχανισμός –οπτική ανάλυση, συστήματα καθοδήγησης της κίνησης, προσομοίωση του κόσμου, βάσεις δεδομένων για ανθρώπους και πράγματα, προγράμματα στοχοθεσίας, λύση συγκρούσεων και πολλά άλλα. Οποιαδήποτε εξήγηση για τη λειτουργία του νου η οποία τρέφει ευσεβείς πόθους να παραπέμπει σε μια μοναδική μεγαλειώδη δύναμη ή σε ένα ελιξίριο του νου όπως ο «πολιτισμός», η «μάθηση», ή η «αυτοοργάνωση», ακούγεται επιφανειακή και δεν ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις του ανηλεούς σύμπαντος το οποίο αντιμετωπίζουμε με τόση επιτυχία. Η πρόκληση της κατασκευής ρομπότ παραπέμπει σε έναν νου παραγεμισμένο με πρωτότυπα εξαρτήματα, αν και αυτό μπορεί να δίνει την εντύπωση ενός επιχειρήματος που έχει διατυπωθεί εκ του ασφαλούς. Μπορούμε όντως να βρούμε στοιχεία αυτής της πολυπλοκότητας όταν κοιτάζουμε ευθέως τον μηχανισμό του νου και τα μέρη που τον απαρτίζουν; Πιστεύω πως ναι, και αυτό που βλέπουμε είναι τόσο προκλητικό όσο και η ίδια η πρόκληση των ρομπότ. Όταν, για παράδειγμα, οι οπτικές περιοχές καταστρέφονται, ο οπτικός κόσμος δεν είναι απλώς θαμπός ή διάτρητος. Συγκεκριμένες πτυχές της οπτικής εμπειρίας εξαφανίζονται ενώ άλλες παραμένουν άθικτες. Ορισμένοι ασθενείς βλέπουν ολόκληρο το περιβάλλον, προσέχουν όμως μόνο το μισό. Τρώνε μόνο από τη δεξιά πλευρά του πιάτου, ξυρίζουν μόνο το δεξί μάγουλο και ζωγραφίζουν ένα ρολόι με δώδεκα ψηφία στριμωγμένα στο δεξί μισό. Άλλοι ασθενείς χάνουν την αίσθηση του χρώματος, αλλά δεν βλέπουν τον κόσμο σαν μια ασπρόμαυρη ταινία. Οι επιφάνειες τους φαίνονται μουτζουρωμένες και γκρίζες, ενώ η διάθεση κι η λίμπιντό τους μειώνεται. Άλλοι μπορούν να δουν τα αντικείμενα να αλλάζουν θέσεις, αλλά δεν μπορούν να τα δουν να μετακινούνται – ένα σύνδρομο το οποίο κάποτε ένας φιλόσοφος προσπάθησε να με πείσει ότι ήταν λογικά αδύνατο! Η σταγόνα δεν κυλάει στην τσαγιέρα, αλλά μοιάζει με σταλακτίτη. Το φλιτζάνι δεν γεμίζει σταδιακά με τσάι, αλλά τη μια στιγμή είναι άδειο και την άλλη ξαφνικά γεμίζει. Άλλοι ασθενείς δεν μπορούν να αναγνωρίσουν τα αντικείμενα που βλέπουν. Ο κόσμος τους είναι σαν ένας τρόπος γραφής που δεν μπορούν να αποκρυπτογραφήσουν. Αντιγράφουν πιστά ένα πουλί αλλά το αναγνωρίζουν ως κούτσουρο. Ένας αναπτήρας αποτελεί μυστήριο μέχρι να ανάψει. Όταν προσπαθούν να καθαρίσουν τον κήπο, ξεριζώνουν τα τριαντάφυλλα. Μερικοί ασθενείς μπορούν να αναγνωρίσουν άψυχα αντικείμενα, όχι όμως πρόσωπα. Ο ασθενής συμπεραίνει ότι το πρόσωπο στον καθρέφτη πρέπει να είναι δικό του, αλλά δεν έχει την αίσθηση της αναγνώρισης του εαυτού. Στο πρόσωπο του John F. Kennedy αναγνωρίζει τον Martin Luther King και ζητάει από τη σύζυγό του να φορέσει μια κορδέλα σε ένα πάρτι προκειμένου να τη

448

βρει όταν έρθει η ώρα να φύγουν. Ακόμα πιο παράξενη είναι η περίπτωση του ασθενούς που αναγνωρίζει το πρόσωπο αλλά όχι το άτομο· βλέπει τη σύζυγό του σαν έναν απίστευτα πειστικό απατεώνα. Αυτά τα σύνδρομα οφείλονται σε κάποιο ατύχημα, συνήθως σε εγκεφαλικό, σε μια ή περισσότερες από τις τριάντα εγκεφαλικές περιοχές που αποτελούν το οπτικό σύστημα των πρωτευόντων. Ορισμένες περιοχές είναι εξειδικευμένες ως προς το χρώμα και τη μορφή ενός αντικειμένου, άλλες ως προς τη θέση του, άλλες ως προς τη φύση του, ενώ άλλες ως προς την κίνησή του. Ένα ρομπότ με όραση δεν μπορεί απλώς να κατασκευαστεί με το οπτικό φάσμα των 180 μοιρών (fish-eye) που χρησιμοποιείται στις ταινίες και δεν μας εκπλήσσει το γεγονός ότι ούτε οι άνθρωποι είναι φτιαγμένοι έτσι. Όταν παρατηρούμε το περιβάλλον, δεν αντιλαμβανόμαστε τα πολλά επίπεδα του μηχανισμού που βρίσκεται πίσω από την ενοποιημένη μας οπτική εμπειρία μέχρι κάποια νευρολογική ασθένεια να μας φανερώσει αυτήν την εξειδίκευση. Μια άλλη προέκταση της προοπτικής μας προέρχεται από τις εκπληκτικές ομοιότητες ανάμεσα στους μονοζυγωτικούς διδύμους, που μοιράζονται τον ίδιο γενετικό κώδικα που είναι υπεύθυνος για τον νου τους. Οι εγκέφαλοί τους είναι εντυπωσιακά όμοιοι, όχι μόνο ως προς αδρά χαρακτηριστικά όπως ο δείκτης νοημοσύνης και γνωρίσματα προσωπικότητας σαν τον νευρωτισμό και την εσωστρέφεια. Μοιάζουν στα ταλέντα όπως η ορθογραφία και τα μαθηματικά, στις απόψεις σε ζητήματα όπως το φυλετικό, η θανατική ποινή κι οι εργαζόμενες μητέρες, στην επιλογή επαγγέλματος, στις συνήθειες, στα ελαττώματα, στα θρησκευτικά πιστεύω και στην επιλογή συντρόφου. Οι μονοζυγώτες μοιάζουν πολύ περισσότερο απ’ ό,τι οι διζυγώτες που μοιράζονται μόνο μισό από τον γενετικό τους κώδικα και το πιο εντυπωσιακό είναι ότι μοιάζουν σχεδόν το ίδιο τόσο όταν μεγαλώνουν χωριστά όσο κι όταν μεγαλώνουν μαζί. Οι μονοζυγωτικοί δίδυμοι που χωρίζονται κατά τη γέννηση μοιράζονται χαρακτηριστικά όπως το να μπαίνουν στο νερό ανάποδα και μόνο μέχρι τα γόνατα, να απέχουν από τις εκλογές επειδή αισθάνονται ελλιπώς πληροφορημένοι, να απαριθμούν με εμμονή ό,τι εμπίπτει στο οπτικό τους πεδίο, να ηγούνται του εθελοντικού πυροσβεστικού σώματος και να αφήνουν διάσπαρτα στο σπίτι μικρά ερωτικά σημειώματα στις συζύγους τους. Οι άνθρωποι θεωρούν αυτές τις ανακαλύψεις εκπληκτικές, αν όχι απίστευτες. Τα ευρήματα γεννούν σπέρματα αμφιβολίας στην ιδέα του αυτόνομου ‘‘εγώ’’ που όλοι νιώθουμε να πλανάται γύρω από το σώμα μας, κάνοντας επιλογές καθώς προχωράμε στη ζωή και καθώς επηρεαζόμαστε όχι μόνο απ’ το προηγούμενο αλλά και απ’ το παρόν περιβάλλον. Σίγουρα ο νους δεν είναι εξαρχής εφοδιασμένος με τόσα πολλά μικρά κομμάτια γνώσης ώστε να μας προειδοποιεί να τραβάμε το καζανάκι πριν και αφού χρησιμοποιήσουμε την τουαλέτα ή να φταρνιζόμαστε παιχνιδιάρικα σε γεμάτα με κόσμο ασανσέρ, για να αναφέρω άλλα δύο χαρακτηριστικά που μοιράζονται οι μονοζυγωτικοί δίδυμοι που μεγαλώνουν χωριστά. Αλλά προφανώς το κάνει. Οι

449

σημαντικές επιδράσεις των γονιδίων παρουσιάζονται στα αποτελέσματα πλήθους ερευνών και αναδεικνύονται ανεξάρτητα από τον τρόπο με τον οποίο ερευνώνται: συγκρίνοντας διδύμους που έχουν μεγαλώσει ξεχωριστά και διδύμους που έχουν μεγαλώσει μαζί, συγκρίοντας μονοζυγωτικούς και διζυγωτικούς διδύμους, ή συγκρίνοντας υιοθετημένα και φυσικά παιδιά. Παρά τις κριτικές, τα αποτελέσματα δεν είναι προϊόντα σύμπτωσης, απάτης ή λεπτών ομοιοτήτων μέσα στο οικογενειακό περιβάλλον (όπως π.χ. γραφεία υιοθεσίας που προσπαθούν να εντάξουν μονοζυγώτες διδύμους αδελφούς σε οικογένειες που και οι δύο ενθαρρύνουν το να μπαίνει κανείς ανάποδα στη θάλασσα). Βέβαια, τα ευρήματα μπορούν να παρερμηνευτούν με πολλούς τρόπους, όπως με το να φανταζόμαστε ότι υπάρχει ένα γονίδιο υπεύθυνο για να αφήνουμε μικρά ερωτικά σημειώματα σε διάφορες μεριές του σπιτιού ή με το να συμπεραίνουμε ότι οι άνθρωποι μένουν ανεπηρέαστοι από τις εμπειρίες τους. Και επειδή αυτή η έρευνα μπορεί να μετρήσει μόνο το πώς οι άνθρωποι διαφέρουν μεταξύ τους, μας δίνει λίγες πληροφορίες για το σχεδιασμό του νου ο οποίος είναι κοινός σε όλους τους φυσιολογικούς ανθρώπους. Όμως με το να αποδεικνύεται το πόσο διαφοροποιείται ο νους ως προς την έμφυτη δομή του, οι ανακαλύψεις μάς διαφωτίζουν για το πόσα πολλά δομικά στοιχεία πρέπει να τον αποτελούν. ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΖΟΝΤΑΣ «ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΑ» ΤΗ ΜΗΧΑΝΗ ΤΗΣ ΨΥΧΗΣ Η σύνθετη δομή του νου είναι το θέμα αυτού του βιβλίου. Η ιδέακλειδί βρίσκεται σε μια πρόταση: ο νους είναι ένα σύστημα οργάνων υπολογισμού, σχεδιασμένος από τη φυσική επιλογή για να επιλύει τα είδη των προβλημάτων που αντιμετώπιζαν οι τροφοσυλλέκτες πρόγονοί μας και πιο συγκεκριμένα, το πώς να καταλαβαίνουν και να ξεγελούν τα ζώα, τα φυτά και τους άλλους ανθρώπους. Αυτή η συνοπτική διατύπωση μπορεί να αναλυθεί σε αρκετούς συλλογισμούς. Ο νους είναι ό,τι κάνει ο εγκέφαλος· συγκεκριμένα, ο εγκέφαλος επεξεργάζεται πληροφορίες κι η σκέψη είναι ένα είδος υπολογισμού. Ο νους είναι οργανωμένος σε αυτόνομους υπομηχανισμούς (modules) ή νοητικά όργανα, καθένα σχεδιασμένο ώστε να εξειδικεύεται σε έναν τομέα αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον. Η βασική λογική των αυτόνομων υπομηχανισμών καθορίζεται από το γενετικό μας πρόγραμμα. Η λειτουργία τους προσδιορίστηκε από τη φυσική επιλογή για να λύσουν τα προβλήματα της κυνηγετικής και τροφοσυλλεκτικής ζωής των προγόνων μας κατά το μεγαλύτερο μέρος της εξελικτικής μας ιστορίας. Τα διάφορα προβλήματα των προγόνων μας αποτελούσαν σκέλη ενός μεγάλου προβλήματος για τα γονίδιά τους μεγιστοποιώντας τον αριθμό των αντιγράφων που επιβίωσαν στην επόμενη γενιά. Από αυτήν την άποψη, η ψυχολογία είναι μηχανική στο αντίστροφο. Στην ορθόδοξη μηχανική κάποιος σχεδιάζει μια μηχανή για να κάνει κάτι, ενώ στην αντίστροφη μηχανική πρέπει να μαντεύσει κάποιος για ποιο σκοπό είναι σχεδιασμένη η μηχανή. Αντίστροφη μηχανική είναι

450

αυτό που κάνουν οι ειδικοί της Sony όταν η Panasonic παρουσιάζει ένα καινούργιο προϊόν ή το αντίθετο. Αγοράζουν ένα, το φέρνουν στο εργαστήριο, παίρνουν ένα κατσαβίδι και προσπαθούν να μαντέψουν το σκοπό του κάθε εξαρτήματος και το πώς συνδυάζονται για να κάνουν τη συσκευή να δουλέψει. Όλοι ασχολούμαστε με την αντίστροφη μηχανική όταν έχουμε μια ενδιαφέρουσα, καινούργια συσκευή στα χέρια μας. Ψάχνοντας σε ένα παλαιοπωλείο, μπορεί να βρούμε ένα παράξενο αντικείμενο το οποίο φαίνεται ανεξιχνίαστο μέχρι να ανακαλύψουμε για ποιο σκοπό έχει σχεδιαστεί. Όταν συνειδητοποιήσουμε ότι βγάζει τα κουκούτσια από τις ελιές, ξαφνικά καταλαβαίνουμε ότι το μεταλλικό δαχτυλίδι είναι φτιαγμένο για να συγκρατεί την ελιά κι ότι ο μοχλός κατεβάζει μια λεπίδα σε σχήμα Χ από τη μια άκρη σπρώχνοντας το κουκούτσι προς την άλλη. Τα σχήματα κι οι διατάξεις των ελατηρίων, τα δεσίματα, οι λεπίδες, οι μοχλοί και τα δαχτυλίδια αποκτούν νόημα σε μια επιτυχημένη έκλαμψη ενορατικής γνώσης. Καταλαβαίνουμε ακόμα και το γιατί οι κονσερβοποιημένες ελιές έχουν μια τομή χιαστί στη μια άκρη. Τον 17ο αιώνα ο William Harvey ανακάλυψε ότι οι φλέβες είχαν βαλβίδες και συμπέρανε ότι οι βαλβίδες πρέπει να βρίσκονται εκεί για να ελέγχουν την κυκλοφορία του αίματος. Από τότε έχει επικρατήσει η αντίληψη του σώματος ως μιας τρομερά σύνθετης μηχανής, ενός συνόλου από άξονες, συνδέσμους, ελατήρια, τροχαλίες, μοχλούς, κλειδώσεις, αρμούς, κοιλότητες, δεξαμενές, σωλήνες, βαλβίδες, θήκες, αντλίες, ‘‘ανταλλακτικά’’ και φίλτρα. Ακόμα και σήμερα μας προκαλεί μεγάλη ευχαρίστηση να μαθαίνουμε σε τι εξυπηρετούν τα διάφορα αυτά μυστήρια όργανα. Γιατί τα αφτιά μας είναι ασύμμετρα με πτυχώσεις; Γιατί φιλτράρουν τα ηχητικά κύματα που έρχονται με διαφορετικούς τρόπους από διαφορετικές κατευθύνσεις. Η χροιά των ήχων υποδεικνύει στον εγκέφαλο αν η πηγή του ήχου βρίσκεται πάνω ή κάτω, μπροστά ή πίσω από μας. Η στρατηγική της αντίστροφης μηχανικής του σώματος έχει συνεχιστεί το τελευταίο μισό αυτού του αιώνα καθώς αρχίσαμε να εξερευνούμε την νανοτεχνολογία του κυττάρου και των μορίων της ζωής. Τελικά, η ύλη της ζωής δεν είναι ένα τρεμουλιαστό, γυαλιστερό και θαυματουργό ζελέ, αλλά μια παράξενη συσκευή φτιαγμένη από μικροσκοπικά υποστυλώματα, ελατήρια, κλειδώσεις, μοχλούς, στρώματα μαγνήτες, φερμουάρ και καταπακτές που συλλέγονται σε μια ταινία δεδομένων από την οποία οι πληροφορίες αντιγράφονται, αποθηκεύονται και αρχειοθετούνται. Η λογική της αντίστροφης μηχανικής των εμψύχων οφείλεται φυσικά στον Κάρολο Δαρβίνο. Αυτός ήταν που έδειξε πως «όργανα απόλυτης τελειότητας και πολυπλοκότητας τα οποία δικαίως εγείρουν το θαυμασμό μας» μπορούν να προκύψουν όχι από τη θεϊκή πρόνοια αλλά από την εξέλιξη αντιγραφέων επί μακρά χρονικά διαστήματα. Καθώς οι αντιγραφείς αναπαράγουν, κάποιες φορές προκύπτουν τυχαία σφάλματα εκ των οποίων αυτά βελτιώνουν την επιβίωση και τον ρυθμό αναπαραγωγής του αντιγραφέα τείνουν να αυξάνονται με τις γενιές. Τα φυτά και τα ζώα είναι αντιγραφείς και ο πολύπλοκος μηχανισμός τους

451

φαίνεται ότι έχει κατασκευαστεί έτσι ώστε να τους επιτρέπει να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν. Ο Δαρβίνος τόνισε ότι η θεωρία του εξηγούσε την πολυπλοκότητα όχι μόνο του σώματος ενός ζώου, αλλά και του νου του. «Η Ψυχολογία θα τεθεί σε νέα θεμέλια» προέβλεψε περίτρανα στο τέλος της Καταγωγής των Ειδών. Όμως η προφητεία του Δαρβίνου δεν έχει ακόμη επιτευχθεί. Περισσότερο από έναν αιώνα αφού έγραψε αυτά τα λόγια, η μελέτη του νου είναι ακόμα ως επί το πλείστον αποστασιοποιημένη από τον Δαρβίνο, και συχνά σε αντίθεση μ’ αυτόν. Η εξέλιξη θεωρείται άσχετη, αμαρτωλή ή κατάλληλη μόνο για συζήτηση με μια μπίρα στο τέλος της μέρας. Η αλλεργία απέναντι στη θεωρία της εξέλιξης στους κόλπους των κοινωνικών και γνωσιακών επιστημών πιστεύω πως έχει αποτελέσει εμπόδιο στην κατανόηση. Ο νους είναι ένα εξαιρετικά οργανωμένο σύστημα που πραγματοποιεί αξιοσημείωτα επιτεύγματα, τα οποία κανένας μηχανικός δεν μπορεί να αντιγράψει. Πώς θα μπορούσαν οι δυνάμεις που διαμορφώνουν το σύστημα κι οι λόγοι για τους οποίους σχεδιάστηκε να είναι ανεξάρτητα από την κατανόησή του; Η εξελικτική σκέψη είναι απαραίτητη όχι με τον τρόπο που σκέφτονται πολλοί άνθρωποι –φαντάζονται χαμένους συνδετικούς κρίκους ή αφηγούνται ιστορίες για τα στάδια του Ανθρώπου - αλλά υπό το πρίσμα της προσεκτικής αντίστροφης μηχανικής. Χωρίς την αντίστροφη μηχανική είμαστε όπως ο τραγουδιστής στο ‘‘The Marvelous Toy’’ του Tom Paxton, όπου αναπολεί την παιδική ηλικία του: «Έκανε ΖΙΠ! όταν κινήθηκε και έκανε ΠΟΠ! όταν σταμάτησε, και μετά έκανε ΓΚΡΡ! όταν έμεινε ακίνητο. Ποτέ δεν κατάλαβα τι ήταν και νομίζω πως ποτέ δεν θα μάθω». Μόνο τα τελευταία χρόνια έχει αναζωπυρωθεί το ενδιαφέρον για την πρόκληση του Δαρβίνου χάρη σε μια νέα προσέγγιση που ονομάστηκε «εξελικτική ψυχολογία» από τον ανθρωπολόγο John Tooby και την ψυχολόγο Leda Cosmides. Η εξελικτική ψυχολογία παντρεύει δύο επιστημονικές επαναστάσεις. Η μια είναι η γνωσιακή επανάσταση του 1950 και του 1960, η οποία εξηγεί τους μηχανισμούς της σκέψης και των συναισθημάτων με όρους πληροφοριών και υπολογισμού. Η άλλη είναι η επανάσταση στην εξελικτική βιολογία του 1960 και του 1970, η οποία εξηγεί το σύνθετο προσαρμοστικό σχεδιασμό των έμψυχων όντων με όρους επιλογής μεταξύ των αντιγραφέων. Οι δύο ιδέες δημιουργούν ένα δυναμικό συνδυασμό. Η γνωσιακή επιστήμη μας βοηθάει να κατανοήσουμε πως είναι δυνατό να έχουμε νου και τι είδους νου έχουμε. Η εξελικτική βιολογία μας βοηθάει να καταλάβουμε γιατί έχουμε το είδος του νου που έχουμε. Κατά μια έννοια, η εξελικτική ψυχολογία σύμφωνα με αυτό το βιβλίο είναι μια φυσική συνέχεια της βιολογίας, με τη διαφορά ότι επικεντρώνεται σε ένα όργανο, τον νου, ενός είδους, του Homo Sapiens. Όμως από μια άλλη άποψη, είναι μια ριζοσπαστική θέση που παραγκωνίζει τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίστηκαν για σχεδόν έναν αιώνα τα θέματα που αφορούν τον νου. Ίσως τα επιχειρήματα που αναπτύσσονται σ’ αυτό το βιβλίο δεν είναι αυτά που περιμένετε.

452

Πιστεύω ότι η σκέψη είναι υπολογισμός, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι ο υπολογιστής αποτελεί μια σωστή μεταφορά για το νου. Ο νους είναι ένα σύνολο αυτόνομων υπομηχανισμών, όμως δεν πρόκειται για τετραγωνισμένα κουτιά ή περιγεγραμμένες περιοχές στην επιφάνεια του εγκεφάλου. Η οργάνωση των νοητικών μας αυτόνομων υπομηχανισμών προέρχεται από το γενετικό μας πρόγραμμα, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι υπάρχει ένα γονίδιο για κάθε χαρακτηριστικό ή ότι η μάθηση είναι λιγότερο σημαντική απ’ ό,τι πιστεύαμε. Ο νους είναι το αποτέλεσμα μιας προσαρμογής σχεδιασμένη από τη φυσική επιλογή, αλλά αυτό δεν σημαίνει πως ό,τι σκεφτόμαστε, αισθανόμαστε και κάνουμε είναι βιολογικά προσαρμοστικά. Εξελιχθήκαμε από τους πιθήκους, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι έχουμε τον ίδιο νου μ’ αυτούς. Ο τελικός στόχος της φυσικής επιλογής είναι να αναπαράγει γονίδια, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι ο τελικός στόχος του ανθρώπου είναι να παράγει γονίδια. Θα σας δείξω παρακάτω γιατί αυτό δεν ισχύει.

Αν και αυτό το βιβλίο αναφέρεται στον εγκέφαλο, δεν θα πω πολλά για νευρώνες, ορμόνες και νευροδιαβιβαστές. Κι αυτό γιατί ο νους δεν είναι ο εγκέφαλος, αλλά αυτά που κάνει ο εγκέφαλος και μάλιστα όχι όλα όσα κάνει, όπως ο μεταβολισμός του λίπους και η εκπομπή θερμότητας. Η δεκαετία του 1990 ονομάστηκε η Δεκαετία του Εγκεφάλου, ποτέ όμως δεν θα υπάρξει μια Δεκαετία για το Πάγκρεας. Η ειδική φύση του εγκεφάλου οφείλεται στην ειδική λειτουργία του, που μας κάνει να βλέπουμε, να σκεφτόμαστε, να αισθανόμαστε, να επιλέγουμε και να πράττουμε. Αυτή η ειδική λειτουργία είναι η επεξεργασία πληροφοριών ή ο υπολογισμός. Η πληροφορία κι ο υπολογισμός βρίσκονται σε πρότυπα δεδομένων και σε σχέσεις λογικής που είναι ανεξάρτητα από το φυσικό μέσο που τα περατώνει. Όταν τηλεφωνείτε στη μητέρα σας η οποία βρίσκεται σε άλλη πόλη, το μήνυμα παραμένει το ίδιο καθώς μεταβιβάζεται από τα χείλη σας στα αφτιά της παρ’ όλο που η φυσική του μορφή αλλάζει, από ταλαντώσεις του αέρα, σε ηλεκτρισμό σε καλώδια, σε φόρτιση σιλικόνης, σε παλλόμενο φως μέσα σε μια οπτική ίνα, σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα και μετά πάλι το ίδιο με την αντίστροφη πορεία. Παρόμοια, το μήνυμα παραμένει ίδιο όταν το επαναλαμβάνει στον πατέρα σας που κάθεται στην άλλη πλευρά του καναπέ, αφού έχει τροποποιηθεί μέσα στο κεφάλι της σε έναν καταιγισμό ενεργοποιημένων νευρώνων και χημικών ουσιών που απελευθερώνονται στις συνάψεις. Κατά τον ίδιο τρόπο, ένα δεδομένο πρόγραμμα μπορεί να τρέξει σε υπολογιστές κατασκευασμένους από λυχνίες κενού, ηλεκτρομαγνητικούς διακόπτες, τρανζίστορ, κλειστά κυκλώματα ή καλά εκπαιδευμένα περιστέρια κι επιτελεί τα ίδια πράγματα για τους ίδιους λόγους. Αυτή η ιδέα, που πρωταρχικά εκφράστηκε από τον μαθηματικό Alan Turing, τους επιστήμονες των υπολογιστών Alan Newell, Herbert Simon

453

και Marvin Minsky και τους φιλοσόφους Hilary Putnam και Jerry Fodor, σήμερα ονομάζεται υπολογιστική θεωρία του νου. Είναι μια από τις μεγάλες ιδέες στην ιστορία των ιδεών, διότι επιλύει έναν από τους γρίφους που συνιστούν το «πρόβλημα νου-σώματος»: πώς να συνδέσουμε τον αιθέριο κόσμο του νοήματος και της πρόθεσης, την ύλη της νοητικής μας ζωής με ένα φυσικό κομμάτι ύλης όπως ο εγκέφαλος. Γιατί ο Βασίλης πήρε το λεωφορείο; Γιατί ήθελε να επισκεφτεί τη γιαγιά του κι ήξερε ότι με το λεωφορείο θα έφτανε στον προορισμό του. Καμιά άλλη απάντηση δεν ταιριάζει. Αν δεν ήθελε να δει τη γιαγιά του ή αν γνώριζε ότι ο δρόμος είχε αλλάξει, το σώμα του δεν θα βρισκόταν σ’ αυτό το λεωφορείο. Για χιλιετίες αυτό αποτελεί ένα παράδοξο. Προτάσεις όπως «το να θέλει κάποιος να δει τη γιαγιά του» και «το να γνωρίζει ότι το λεωφορείο πηγαίνει στο σπίτι της γιαγιάς» είναι άχρωμες, άοσμες και άγευστες. Όμως, την ίδια στιγμή αποτελούν αιτίες φυσικών γεγονότων πιθανές όσο το γεγονός ότι μια μπίλια του μπιλιάρδου συγκρούεται με μια άλλη. Η υπολογιστική θεωρία του νου επιλύει αυτό το παράδοξο. Οι πεποιθήσεις κι οι επιθυμίες είναι πληροφορίες, μετουσιωμένες σε αναπαραστάσεις συμβόλων. Τα σύμβολα είναι οι φυσικές καταστάσεις των στοιχείων της ύλης, όπως τα τσιπ ενός υπολογιστή ή οι νευρώνες του εγκεφάλου. Συμβολίζουν πράγματα του κόσμου διότι ενεργοποιούνται απ’ αυτά μέσω των αισθητηρίων οργάνων μας και διότι λειτουργούν με τον τρόπο που λειτουργούν αφού ενεργοποιηθούν. Αν τα στοιχεία της ύλης που συνιστούν ένα σύμβολο βρίσκονται σε τέτοια διάταξη ώστε να συμπίπτουν με τα υλικά στοιχεία που συνιστούν ένα άλλο σύμβολο με τον κατάλληλο τρόπο, τα σύμβολα που αντιστοιχούν σε μια πεποίθηση μπορούν να δημιουργήσουν νέα σύμβολα που να αντιστοιχούν σε μια άλλη πεποίθηση που να βρίσκεται σε λογική αλληλουχία με την πρώτη και τα οποία μπορούν να οδηγήσουν σε δημιουργία συμβόλων που αντιπροσωπεύουν άλλες πεποιθήσεις κ.ο.κ. Τελικά, τα υλικά στοιχεία που συνιστούν ένα σύμβολο συμπίπτουν με τα υλικά στοιχεία τα οποία συνδέονται με τους μυς, παράγοντας μ’ αυτόν τον τρόπο συμπεριφορά. Έτσι, η υπολογιστική θεωρία του νου μας επιτρέπει να χρησιμοποιούμε όρους όπως πεποιθήσεις και επιθυμίες στις εξηγήσεις της συμπεριφοράς, καθώς τις εγκαθιδρύουμε ρητά στο φυσικό σύμπαν. Με τον τρόπο αυτό σημασιοδοτούνται οι έννοιες του αιτίου και του αιτιατού. Η υπολογιστική θεωρία του νου είναι απαραίτητη για να αρχίσουμε να απευθυνόμαστε στις ερωτήσεις τις οποίες επιθυμούμε να απαντήσουμε. Οι νευροεπιστήμονες τονίζουν ότι όλα τα μέρη του εγκεφαλικού φλοιού μοιάζουν πολύ –όχι μόνο τα διαφορετικά τμήματα του ανθρώπινου εγκεφάλου αλλά κι οι εγκέφαλοι διαφορετικών ζώων. Κάποιος θα μπορούσε να εξαγάγει το συμπέρασμα ότι όλη η νοητική δραστηριότητα είναι κοινή σε όλα τα ζώα. Όμως ένα καλύτερο συμπέρασμα είναι ότι δεν μπορούμε απλώς να κοιτάξουμε μια περιοχή του εγκεφάλου και να αποκωδικοποιήσουμε τη λογική των σύνθετων προτύπων σύνδεσης που κάνει το κάθε τμήμα να επιτελεί το ξεχωριστό

454

του έργο. Με τον ίδιο τρόπο που όλα τα βιβλία είναι από φυσικής άποψης απλώς διαφορετικοί συνδυασμοί των ίδιων εβδομήντα πέντε περίπου χαρακτήρων και όλες οι ταινίες απλώς διαφορετικά φυσικά πρότυπα φορτίων στα κανάλια εγγραφής μιας βιντεοταινίας, οι μπερδεμένες πτυχώσεις του εγκεφάλου μπορεί να φαίνονται ίδιες αν τις εξετάσουμε μία προς μία. Το περιεχόμενο ενός βιβλίου ή μιας ταινίας έγκειται στα πρότυπα από το μελάνι ή τα μαγνητικά φορτία τα οποία φανερώνονται μόνο όταν ένα απόσπασμα κειμένου έχει διαβαστεί ή έχει ειδωθεί. Παρομοίως, το περιεχόμενο της εγκεφαλικής δραστηριότητας έγκειται στα πρότυπα των συνδέσεων και στα πρότυπα της δραστηριότητας μεταξύ των νευρώνων. Λεπτές διαφορές στις λεπτομέρειες των συνδέσεων μπορεί να οδηγήσουν στην υλοποίηση ουσιαστικά διαφορετικών προγραμμάτων από παρόμοια εξωτερικώς εγκεφαλικά σημεία. Μόνο όταν το πρόγραμμα τρέχει, γίνεται εμφανής η συνοχή. Όπως έχουν γράψει οι Tooby και Cosmides, Υπάρχουν πουλιά που αποδημούν με καθοδηγούς τα αστέρια, νυχτερίδες που αντιλαλούν, μέλισσες που υπολογίζουν τη διαφορετικότητα των πετάλων των λουλουδιών, αράχνες που γνέθουν ιστούς, άνθρωποι που μιλούν, μυρμήγκια που καλλιεργούν, λιοντάρια που κυνηγούν ομαδικά, κυναίλουροι που κυνηγούν μόνοι, μονογαμικοί γίββονες, πολύανδροι ιππόκαμποι, πολυγαμικοί γορίλες. (...) Υπάρχουν εκατομμύρια είδη ζώων στη γη, καθένα με ένα διαφορετικό σύνολο γνωστικών προγραμμάτων. Ο ίδιος βασικός νευρωνικός ιστός ενσωματώνει όλα αυτά τα προγράμματα και θα μπορούσε να υποστηρίζει πολλά ακόμα. Πληροφορίες για τις ιδιότητες των νευρώνων, των νευροδιαβιβαστών και της κυτταρικής ανάπτυξης δεν μπορούν να μας πουν ποιο απ’ τα εκατομμύρια αυτά προγράμματα περιέχει ο ανθρώπινος νους. Ακόμα κι αν ολόκληρη η νευρωνική δραστηριότητα αποτελεί έκφραση μιας ενιαίας επεξεργασίας σε κυτταρικό επίπεδο, είναι η διάταξη των νευρώνων – στη μορφή του κελαηδίσματος των πουλιών ή στα προγράμματα ύφανσης του ιστού αυτή που έχει σημασία. Φυσικά, αυτό δεν υπονοεί ότι ο εγκέφαλος είναι άσχετος για την κατανόηση του νου! Τα προγράμματα είναι συναθροίσεις απλών μονάδων επεξεργασίας πληροφοριών – μικρά κυκλώματα που μπορούν να προσθέτουν, να ταιριάζουν ένα πρότυπο, να θέτουν σε λειτουργία κάποιο άλλο κύκλωμα ή να επιτελούν άλλες βασικές λογικές και μαθηματικές λειτουργίες. Το τι μπορούν να κάνουν αυτά τα μικροκυκλώματα εξαρτάται μόνο από το υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένα. Τα κυκλώματα που αποτελούνται από νευρώνες δεν μπορούν να κάνουν ακριβώς τα ίδια πράγματα όπως τα κυκλώματα από σιλικόνη και το αντίστροφο. Για παράδειγμα, ένα κύκλωμα σιλικόνης είναι γρηγορότερο από ένα νευρωνικό κύκλωμα, όμως ένα νευρικό 

γιββων: είδος πιθήκου που μοιάζει με μπαμπουίνο και παρουσιάζει επιθετική συμπεριφορά.

455

κύκλωμα μπορεί να ταιριάξει μεγαλύτερα πρότυπα απ’ ό,τι το πρώτο. Αυτές οι διαφορές διαφαίνονται μέσα από τα προγράμματα που δημιουργούνται από τα κυκλώματα και επηρεάζουν το πόσο γρήγορα κι εύκολα τα προγράμματα εκτελούν διάφορες πράξεις, παρ’ όλο που δεν καθορίζουν απόλυτα το είδος αυτών των πράξεων. Το σημείο που θέλω να επισημάνω δεν είναι ότι το να διερευνούμε τον εγκεφαλικό ιστό είναι άσχετο προς την κατανόηση του νου, αλλά μονάχα ότι δεν επαρκεί. Η ψυχολογία, η ανάλυση του νοητικού λογισμικού, πρέπει να ανοίξει μια μεγάλη σήραγγα μέσα στο βουνό πριν συναντήσει τους νευροβιολόγους να κάνουν το ίδιο από την αντίθετη κατεύθυνση. Η υπολογιστική θεωρία του νου δεν είναι το ίδιο πράγμα με την μισητή «μεταφορά του νου ως υπολογιστή». Όπως έχουν επισημάνει πολλοί κριτικοί, οι υπολογιστές είναι σειριακοί, εκτελώντας μια πράξη κάθε φορά, ο εγκέφαλος όμως είναι παράλληλος εκτελώντας εκατομμύρια πράγματα ταυτόχρονα. Οι υπολογιστές είναι γρήγοροι, ενώ ο εγκέφαλος αργός. Τα εξαρτήματα του υπολογιστή είναι αξιόπιστα, ενώ του εγκεφάλου είναι θορυβώδη. Οι υπολογιστές διαθέτουν έναν περιορισμένο αριθμό συνδέσεων, ενώ ο εγκέφαλος διαθέτει τρισεκατομμύρια. Οι υπολογιστές κατασκευάζονται σύμφωνα με ένα προσχέδιο, ενώ ο εγκέφαλος διαμορφώνεται από μόνος του. Και ναι, οι υπολογιστές έρχονται σε χρωματιστά κουτιά, διαθέτουν αρχεία AUTOEXEC.BAT και προφυλακτές οθόνης με ιπτάμενες φρυγανιέρες, ενώ ο εγκέφαλος όχι. Το επιχείρημα δεν είναι ότι ο εγκέφαλος είναι σαν τους υπολογιστές του εμπορίου. Αντίθετα, το επιχείρημα είναι ότι οι εγκέφαλοι κι οι υπολογιστές χαρακτηρίζονται από νοημοσύνη για ορισμένους ίδιους λόγους. Για να εξηγήσουμε πώς πετάνε τα πουλιά, επικαλούμαστε τις αρχές της μηχανικής για την ανύψωση και την αργή κίνηση όπως και τις αρχές της μηχανικής των ρευστών που επίσης εξηγούν πώς πετάνε τα αεροπλάνα. Αυτό δεν μας δεσμεύει απέναντι σε μια Μεταφορά των πουλιών ως αεροπλάνα, που συμπερολαμβάνει μηχανές τζετ και προσφορές αναψυκτικών. Χωρίς την υπολογιστική θεωρία, είναι αδύνατον να εξηγήσουμε την εξέλιξη του νου. Οι περισσότεροι διανοούμενοι πιστεύουν ότι ο ανθρώπινος νους έχει κατά κάποιο τρόπο διαφύγει της εξελικτικής διαδικασίας. Υποστηρίζουν ότι η εξέλιξη μπορεί να δημιουργήσει μόνο χαζά ένστικτα και καθορισμένα σχήματα δράσης: μια σεξουαλική ορμή, μια τάση για επίθεση, μια προσταγή για εδαφική διεκδίκηση, δηλαδή ό,τι υπαγορεύει η φύση. Πιστεύουν ότι η ανθρώπινη συμπεριφορά είναι πολύ πλούσια σε λεπτές διαφοροποιήσεις και ευέλικτη για να αποτελεί προϊόν της εξέλιξης. Πρέπει να προέρχεται από κάπου αλλού – από τον «πολιτισμό» για παράδειγμα. Αλλά, αν η εξέλιξη μας εφοδίασε όχι με αναπόφευκτες ορμές και άκαμπτα αντανακλαστικά, αλλά με έναν νευρωνικό υπολογιστή, τότε όλα αλλάζουν. Ένα πρόγραμμα είναι ένας περίπλοκος συνδυασμός λογικών και στατιστικών λειτουργιών που κατευθύνονται από συγκρίσεις, τεστ, διακλαδώσεις, ανακυκλώσεις και υπορουτίνες μέσα σε υπορουτίνες. Τα τεχνητά προγράμματα που

456

τρέχουν σε υπολογιστή, από την πλατφόρμα του Macintosh μέχρι τις προσομοιώσεις του καιρού, των προγραμμάτων φωνητικής αναγνώρισης και των προγραμμάτων που απαντούν ερωτήσεις στα Αγγλικά, μας δίνουν μια μικρή μόνο ιδέα της δύναμης και της φινέτσας που μπορεί να παραγάγει ο υπολογισμός. Η ανθρώπινη σκέψη και συμπεριφορά ανεξάρτητα από την επιδεξιότητα και την ευελιξία της, θα μπορούσε να είναι το αποτέλεσμα ενός πολύ πολύπλοκου προγράμματος και αυτό το πρόγραμμα μπορεί να είναι η κληρονομιά μας από τη φυσική επιλογή. Η τυπική προσταγή της βιολογίας δεν είναι «Εσύ πρέπει να ...,» αλλά «Εάν ... τότε ... αλλιώς».

Ο νους, υποστηρίζω, δεν είναι ένα και μοναδικό όργανο, αλλά ένα σύστημα οργάνων, τα οποία μπορούμε να θεωρήσουμε ως ψυχολογικές ικανότητες ή νοητικούς αυτόνομους υπομηχανισμούς. Οι έννοιες που σήμερα επικαλούμαστε για να εξηγήσουμε τον νου –όπως η γενική νοημοσύνη, η ικανότητα να δημιουργούμε πολιτισμό και οι στρατηγικές μάθησης σίγουρα θα καταλήξουν όπως το πρωτόπλασμα της βιολογίας και της γης, ο αέρας, η φωτιά και το νερό της φυσικής. Αυτές οι έννοιες είναι τόσο άμορφες, σε σχέση με τα συγκεκριμένα φαινόμενα που αποσκοπούν να εξηγήσουν, ώστε να αποδίδονται σ’ αυτά σχεδόν μαγικές δυνάμεις. Όταν τα φαινόμενα μπαίνουν κάτω από το μικροσκόπιο, ανακαλύπτουμε ότι η σύνθετη υφή του καθημερινού κόσμου δεν είναι αποτέλεσμα μιας μοναδικής ουσίας αλλά της λειτουργίας πολλών επιπέδων ενός περίτεχνου μηχανισμού. Εδώ και καιρό οι βιολόγοι έχουν αντικαταστήσει την ιδέα ενός παντοδύναμου πρωτοπλάσματος με την ιδέα λειτουργικά εξειδικευμένων μηχανισμών. Τα συστήματα οργάνων του σώματος πραγματοποιούν τις εργασίες τους επειδή καθένα είναι φτιαγμένο με μια ιδιαίτερη δομή προορισμένη για το έργο που καλείται να επιτελέσει. Η καρδιά ρυθμίζει την κυκλοφορία του αίματος επειδή είναι φτιαγμένη σαν αντλία. Οι πνεύμονες οξυγονώνουν το αίμα επειδή είναι φτιαγμένοι σαν μείκτες αερίου. Οι πνεύμονες δεν μπορούν να αντλήσουν αίμα και η καρδιά δεν μπορεί να το οξυγονώσει. Αυτή η εξειδίκευση ισχύει για όλο το σώμα. Ο ιστός της καρδιάς διαφέρει από τον ιστό των πνευμόνων, τα κύτταρα της καρδιάς διαφέρουν από τα κύτταρα των πνευμόνων και πολλά από τα μόρια που συνθέτουν τα κύτταρα της καρδιάς διαφέρουν απ’ αυτά που συνθέτουν τα κύτταρα των πνευμόνων. Αν αυτό δεν συνέβαινε, τα όργανά μας δεν θα λειτουργούσαν. Ένας πολυπράγμων είναι βασιλιάς του τίποτα κι αυτό ισχύει τόσο για τα νοητικά όσο και για τα φυσικά μας όργανα. Η πρόκληση της κατασκευής ενός ρομπότ το αποσαφηνίζει. Η κατασκευή ενός ρομπότ θέτει πολλά μηχανικά προβλήματα ως προς το λογισμικό, τα οποία είναι απαραίτητο να λυθούν με διάφορα τεχνάσματα. 

interface: πλατφόρμα, χώρος εργασίας (desktop).

457

Ας πάρουμε το πρώτο μας πρόβλημα, την αίσθηση της όρασης. Μια μηχανή που βλέπει πρέπει να λύσει ένα πρόβλημα που καλείται αντίστροφη οπτική. Η ορθόδοξη οπτική αποτελεί τον κλάδο της φυσικής που επιτρέπει σε κάποιον να προβλέψει πως ένα αντικείμενο συγκεκριμένου σχήματος, υλικού και φωτισμού προβάλλει το μωσαϊκό των χρωμάτων που ονομάζουμε εικόνα του αμφιβληστροειδή. Η οπτική είναι ένα θέμα που έχει κατανοηθεί πλήρως και χρησιμοποιείται στη ζωγραφική, στη φωτογραφία, στη μηχανική τηλεοράσεων και πιο πρόσφατα στη γραφιστική μέσω υπολογιστών και στην εικονική πραγματικότητα. Ο εγκέφαλος όμως πρέπει να λύσει το αντίθετο πρόβλημα. Η είσοδος είναι η εικόνα του αμφιβληστροειδή και η έξοδος είναι ο προσδιορισμός των αντικειμένων του περιβάλλοντος και το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένα – δηλαδή αυτό που γνωρίζουμε ότι βλέπουμε. Και εδώ είναι η δυσκολία. Η αντίστροφη οπτική είναι αυτό που οι μηχανικοί ονομάζουν «λανθασμένα τιθέμενο πρόβλημα». Στην πραγματικότητα δεν μπορεί να λυθεί. Όπως είναι εύκολο να πολλαπλασιάσουμε κάποιους αριθμούς και να βγάλουμε το γινόμενο, αλλά αδύνατον να πάρουμε ένα γινόμενο και να βρούμε τους αριθμούς που πολλαπλασιάστηκαν για να παραχθεί, έτσι και η οπτική είναι εύκολη, ενώ η αντίστροφη οπτική είναι αδύνατη. Κι όμως, ο εγκέφαλος σας το κάνει κάθε φορά που ανοίγετε το ψυγείο και βγάζετε ένα μπουκάλι. Πώς γίνεται αυτό; Η απάντηση είναι ότι ο εγκέφαλος παρέχει τις πληροφορίες που λείπουν, πληροφορίες για τον κόσμο μέσα στον οποίο εξελιχθήκαμε και τον τρόπο με τον οποίο αντανακλάται το φως. Εάν ο οπτικός εγκέφαλος «θεωρεί» ότι ζει σε ένα συγκεκριμένο είδος κόσμου–ένα αρμονικά φωτισμένο κόσμο αποτελούμενο κυρίως από στερεά αντικείμενα με απαλές, ομοιόμορφα χρωματισμένες επιφάνειες - μπορεί να κάνει καλές υποθέσεις για το τι υπάρχει έξω εκεί. Όπως είδαμε προηγουμένως, είναι αδύνατον να ξεχωρίσουμε το κάρβουνο από το χιόνι εξετάζοντας την φωτεινότητα των αμφιβληστροειδικών τους προβολών. Ας υποθέσουμε όμως ότι υπάρχει ένα αυτόνομος υπομηχανισμός για την αντίληψη των χαρακτηριστικών των επιφανειών και μέσα σ’ αυτόν υπάρχει μια εγγραφή με την ακόλουθη διατύπωση: «Ο κόσμος είναι απαλά και ομοιόμορφα φωτισμένος». Ο αυτόνομος υπομηχανισμός μπορεί να λύσει το πρόβλημα κάρβουνο εναντίον χιονιού με τρία βήματα: αφαιρεί κάθε στοιχείο φωτεινότητας από τη μία άκρη της εικόνας μέχρι την άλλη, εκτιμά το μέσο επίπεδο φωτεινότητας όλης της εικόνας και υπολογίζει την απόχρωση του γκρι για κάθε σημείο αφαιρώντας τη φωτεινότητά του από τη μέση φωτεινότητα. Μεγάλες θετικές αποκλίσεις από το μέσο όρο γίνονται αντιληπτές ως λευκά αντικείμενα, ενώ μεγάλες αρνητικές αποκλίσεις ως μαύρα αντικείμενα. Αν ο φωτισμός είναι όντως απαλός και ομοιόμορφος, η αντίληψη θα εγγράψει τις επιφάνειες του περιβάλλοντος με ακρίβεια. Εφόσον για αιώνες τώρα ο Πλανήτης Γη έχει υποστηρίξει την υπόθεση του ομοιόμορφου φωτισμού, η φυσική επιλογή θα έκανε το σωστό να την εγγράψει.

458

Ο αυτόνομος υπομηχανισμός της αντίληψης των επιφανειών λύνει ένα άλυτο πρόβλημα, αλλά με κάποιο κόστος. Ο εγκέφαλος έχει αποποιηθεί κάθε επίφαση ότι είναι ένας γενικός λύτης προβλημάτων. Είναι εφοδιασμένος με ένα εργαλείο που αντιλαμβάνεται τη φύση των επιφανειών σε τυπικές συνθήκες επίγειας όρασης επειδή είναι εξειδικευμένος γι’ αυτό το πολύ συγκεκριμένο πρόβλημα. Αν τροποποιήσετε ελαφρώς το πρόβλημα, ο εγκέφαλος θα πάψει να το λύνει. Ας υποθέσουμε ότι τοποθετούμε ένα άτομο σε έναν κόσμο που δεν περιλούζεται με ηλιοφάνεια, αλλά φωτίζεται από ένα περίεργα διατεταγμένο συνονθύλευμα φωτός. Αν ο αυτόνομος υπομηχανισμός της αντίληψης των επιφανειών υποθέσει ότι ο φωτισμός είναι αρμονικός, θα πρέπει να παραπλανηθεί με αποτέλεσμα να φαντάζεται αντικείμενα εκεί όπου δεν υπάρχουν. Θα μπορούσε αυτό να συμβεί πραγματικά; Συμβαίνει κάθε μέρα. Αυτές τις παραπλανήσεις τις βιώνουμε όταν βλέπουμε προβολές slides, ταινίες του κινηματογράφου και τηλεόραση (μην ξεχνάτε το ψευδαισθητικό μαύρο που ανέφερα προηγουμένως). Όταν βλέπουμε τηλεόραση, κοιτάζουμε ένα κομμάτι γυαλί που εκπέμπει ακτινοβολία, αλλά, όμως, ο αυτόνομος υπομηχανισμός της αντίληψης των επιφανειών πληροφορεί τον υπόλοιπο εγκέφαλό μας ότι βλέπουμε αληθινούς ανθρώπους και μέρη. Ο αυτόνομος υπομηχανισμός έχει αποκαλυφθεί. Δεν κατανοεί τη φύση των πραγμάτων, αλλά επενδύει σε ένα κίβδηλο χαρτί. Αυτό το κίβδηλο χαρτί είναι τόσο βαθιά ριζωμένο στη λειτουργία του οπτικού μας εγκεφάλου που δεν μπορούμε να σβήσουμε τις προϋποθέσεις που είναι γραμμένες σ’ αυτό. Ακόμα και για έναν αιώνιο λάτρη του καθισιού και της τηλεόρασης, το οπτικό σύστημα δεν «μαθαίνει» ποτέ ότι η τηλεόραση είναι ένα τζάμι με αστραφτερές κουκίδες φωσφόρου και το άτομο δεν χάνει ποτέ την ψευδαίσθηση ότι υπάρχει ένας κόσμος πίσω απ’ αυτό. Οι άλλοι αυτόνομοι νοητικοί υπομηχανισμοί μας χρειάζονται τα δικά τους κίβδηλα χαρτιά για να λύσουν τα άλυτα προβλήματά τους. Ένας φυσικός που θέλει να υπολογίσει πώς κινείται το σώμα όταν οι μύες συσπώνται, πρέπει να λύσει προβλήματα κινηματικής (η γεωμετρία της κίνησης) και δυναμικής (τα αποτελέσματα της κίνησης). Ένας εγκέφαλος όμως που πρέπει να υπολογίσει πώς να συσπάσει τους μυς για να κάνει το σώμα να κινηθεί πρέπει να λύσει προβλήματα αντίστροφης κινηματικής και αντίστροφης δυναμικής –ποιές δυνάμεις πρέπει να εφαρμόσει σε ένα αντικείμενο για να το κάνει να κινηθεί σε μια συγκεκριμένη τροχιά. Όπως η αντίστροφη οπτική, έτσι κι η αντίστροφη κινηματική και δυναμική είναι προβλήματα τοποθετημένα σε λάθος βάσεις. Οι αυτόνομοι κινητικοί υπομηχανισμοί μας τα λύνουν κάνοντας άσχετες αλλά λογικές υποθέσεις – όχι βέβαια υποθέσεις για τον φωτισμό, αλλά για τα σώματα σε κίνηση. Η κοινή μας λογική για τους άλλους ανθρώπους αποτελεί ένα είδος διαισθητικής ψυχολογίας – προσπαθούμε να συμπεράνουμε τις πεποιθήσεις και τις επιθυμίες των ανθρώπων από αυτά που κάνουν και προσπαθούμε να προβλέψουμε τι θα κάνουν βασισμένοι στις υποθέσεις

459

για τις πεποιθήσεις και τις επιθυμίες τους. Ωστόσο, η διαισθητική μας ψυχολογία πρέπει να κάνει την υπόθεση ότι οι άλλοι άνθρωποι έχουν πεποιθήσεις και επιθυμίες. Δεν μπορούμε να νιώσουμε μια πεποίθηση ή επιθυμία που βρίσκεται στο κεφάλι ενός άλλου ατόμου, με τον τρόπο που μυρίζουμε τα πορτοκάλια. Αν δεν βλέπαμε το κοινωνικό περιβάλλον από το πρίσμα αυτής της υπόθεσης, θα είμαστε σαν τον Samaritan 1 που θυσίασε τον εαυτό του για ένα σακί φασόλια, ή σαν τον Samaritan 2, που βυθίστηκε για κάποιο αντικείμενο με ανθρωπόμορφο κεφάλι, παρόλο που το κεφάλι ανήκε σε ένα μεγάλο κουρδιστό παιχνίδι. (Αργότερα θα δούμε ότι άνθρωποι που υποφέρουν από ένα συγκεκριμένο σύνδρομο δεν μπορούν να σχηματίσουν την υπόθεση ότι οι άνθρωποι έχουν νου και τους αντιμετωπίζουν σαν κουρδιστά παιχνίδια.) Ακόμα και τα συναισθήματα αγάπης για τα μέλη της οικογένειάς μας ενσωματώνουν μια συγκεκριμένη υπόθεση για τους νόμους του φυσικού κόσμου, στη δεδομένη περίπτωση μια αντιστροφή των κανονικών νόμων της γενετικής. Τα συναισθήματα για την οικογένεια, είναι σχεδιασμένα για να βοηθούν τα γονίδιά μας να αναπαράγονται, δεν μπορούμε όμως να δούμε ή να μυρίσουμε τα γονίδια. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν την προχωρημένη γενετική για να συμπεράνουν με ποιον τρόπο τα γονίδια διανέμονται ανάμεσα στους οργανισμούς (για παράδειγμα η μείωση και το φύλο έχουν ως αποτέλεσμα ο γόνος δύο ανθρώπων να έχει πενήντα τοις εκατό από τα γονίδιά τους κοινά). Τα συναισθήματά μας για την οικογένεια βασίζονται σε ένα είδος αντίστροφης γενετικής για να μαντέψουμε με ποιους από τους οργανισμούς με τους οποίους αλληλεπιδρούμε, είναι πιθανό να μοιράζονται τα γονίδιά μας (για παράδειγμα, αν κάποιος προκύπτει να έχει τους ίδιους γονείς με σας, θα του συμπεριφερθείτε σαν να αλληλοεπικαλύπτεται η γενετική τους ευεξία με τη δική σας). Ο νους πρέπει να είναι φτιαγμένος από εξειδικευμένα τμήματα επειδή πρέπει να λύνει εξειδικευμένα προβλήματα. Μόνο ένας άγγελος θα μπορούσε να είναι ένας γενικός λύτης προβλημάτων. Εμείς οι θνητοί πρέπει να κάνουμε μη αλάθητες προβλέψεις μέσω αποσπασματικών πληροφοριών. Κάθε αυτόνομος νοητικός υπομηχανισμός μας λύνει το άλυτο πρόβλημά του με ένα άλμα εμπιστοσύνης για το πώς λειτουργεί ο κόσμος κάνοντας υποθέσεις οι οποίες είναι απαραίτητες αλλά αστήρικτες – η μόνη στήριξη έγκειται στο ότι οι υποθέσεις δούλεψαν καλά τον καιρό των προγόνων μας. Η λέξη «αυτόνομος υπομηχανισμός» φέρνει στο μυαλό αποσπώμενα, κομματιαστά εξαρτήματα κι αυτό είναι παραπλανητικό. Οι αυτόνομοι νοητικοί υπομηχανισμοί είναι αδύνατον να γίνουν ορατοί δια γυμνού οφθαλμού ως περιγεγραμμένες περιοχές στην επιφάνεια του εγκεφάλου, όπως ένα φιλέτο κρέατος και το ψητό μπούτι στο παράρτημα του σούπερ μάρκετ με τα κρεατικά. Προφανώς, ένας αυτόνομος νοητικός υπομηχανισμός μοιάζει πιο πολύ με έναν δολοφόνο της ασφάλτου που απλώνεται ακατάστατα πάνω στα εξογκώματα και τις πτυχώσεις του εγκεφάλου. Ή μπορεί να διασπάται σε περιοχές που αλληλοσυνδέονται με ίνες οι οποίες κάνουν τις περιοχές να λειτουργούν

460

σαν μια μονάδα. Η ομορφιά της επεξεργασίας πληροφοριών βρίσκεται στην ελαστικότητα της απαίτησης για πραγματική κυριαρχία. Ακριβώς όπως η διοίκηση ενός οργανισμού μπορεί να είναι διασκορπισμένη σε μέρη που συνδέονται με ένα δίκτυο τηλεπικοινωνιών, ή ένα υπολογιστικό πρόγραμμα μπορεί να έχει διασπαστεί σε διαφορετικά τμήματα του δίσκου ή της μνήμης, το κύκλωμα που βρίσκεται πίσω από έναν αυτόνομο ψυχολογικό υπομηχανισμό μπορεί να είναι κατανεμημένο στον εγκέφαλο με ένα χωρικά τυχαίο τρόπο. Και οι αυτόνομοι νοητικοί υπομηχανισμοί δεν χρειάζεται να είναι αυστηρά αποδεσμευμένοι ο ένας από τον άλλο επικοινωνώντας μόνο μέσω κάποιων στενών αγωγών. (Αυτή είναι μια εξειδικευμένη έννοια του «αυτόνομου υπομηχανισμού», την οποία πολλοί γνωσιακοί επιστήμονες έχουν θέσει υπό συζήτηση ακολουθώντας τον ορισμό του Jerry Fodor). Οι αυτόνομοι υπομηχανισμοί προσδιορίζονται από την ειδική λειτουργία που επιτελούν βάσει των υπαρχουσών πληροφοριών κι όχι απαραίτητα από τα είδη των πληροφοριών που έχουν στη διάθεσή τους. Έτσι, η μεταφορά του αυτόνομου νοητικού υπομηχανισμού είναι κάπως δύσκαμπτη. Μια καλύτερη μεταφορά είναι το «νοητικό όργανο» του Noam Chomsky. Ένα όργανο του σώματος αποτελεί μια εξειδικευμένη δομή προορισμένη να φέρνει σε πέρας μια συγκεκριμένη λειτουργία. Όμως τα όργανά μας δεν βρίσκονται σε μια σακούλα όπως τα συκωτάκια από κοτόπουλο, αλλά είναι ενοποιημένα σε ένα περίπλοκο σύνολο. Το σώμα αποτελείται από συστήματα που χωρίζονται σε όργανα, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από ιστούς, τους οποίους δημιουργούν τα κύτταρα. Ορισμένα είδη ιστών, όπως το επιθήλιο, χρησιμοποιούνται, με τροποποιήσεις, σε πολλά όργανα. Μερικά όργανα, όπως το αίμα και το δέρμα, αλληλεπιδρούν με το υπόλοιπο σώμα σε έναν ευρύ πολύπλοκο χώρο αλληλεπίδρασης και δεν μπορούμε να τα περικυκλώσουμε με μια διακεκομμένη γραμμή. Συχνά, δεν είναι σαφές το πού τελειώνει ένα όργανο κι αρχίζει ένα άλλο, ή πόσο μεγάλο πρέπει να είναι ένα τμήμα του σώματος για να το ονομάσουμε όργανο. (Όργανο είναι το χέρι; Το δάχτυλο; ένα κόκαλο απ’ το δάχτυλο;) Όλα αυτά είναι σχολαστικά ζητήματα ορολογίας για τα οποία δεν έχουν σπαταλήσει το χρόνο τους οι ανατόμοι κι οι φυσιολόγοι. Αυτό που είναι σαφές είναι ότι το σώμα δεν δημιουργείται από Spam, αλλά χαρακτηρίζεται από μια ετερογενή δομή από πολλά εξειδικευμένα μέρη. Αυτό είναι πολύ πιθανό να ισχύει και για τον νου. Είτε καθορίζουμε ακριβή όρια για τα τμήματα του νου, είτε όχι, είναι σαφές ότι δεν φτιάχνεται από νοητικό Spam, αλλά διαθέτει μια ετερογενή δομή από πολλά εξειδικευμένα μέρη.

Τα φυσικά μας όργανα οφείλουν τον σύνθετο σχεδιασμό τους στην πληροφορία που εμπεριέχεται στον ανθρώπινο γονότυπο και το ίδιο 

Spam: είδος κρέατος φτιαγμένο από πικάντικο και ψιλοκομμένο μαγειρεμένο χοιρομέρι.

461

πιστεύω ότι ισχύει και για τα νοητικά μας όργανα. Δεν μαθαίνουμε να έχουμε πάγκρεας και δεν μαθαίνουμε να έχουμε οπτικό σύστημα, γλώσσα, γνώση, κοινή λογική ή συναισθήματα αγάπης, φιλίας και δικαιοσύνης. Καμία ανακάλυψη δεν αποδεικνύει αυτό το επιχείρημα (όπως ακριβώς καμία ανακάλυψη δεν αποδεικνύει ότι το πάγκρεας είναι μια έμφυτη δομή), όμως πολλά αποδεικτικά στοιχεία συγκλίνουν σ’ αυτό. Αυτό που με εντυπωσιάζει περισσότερο είναι η Πρόκληση της Κατασκευής Ρομπότ. Κάθε μεγάλο μηχανικό πρόβλημα που επιλύει ο νους, θεωρείται άλυτο χωρίς τις ενσωματωμένες υποθέσεις για τους νόμους που επικρατούν σ’ αυτήν την περιοχή αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον. Όλα τα προγράμματα που έχουν σχεδιάσει οι ερευνητές της τεχνητής νοημοσύνης, έχουν κατασκευαστεί ειδικά για έναν συγκεκριμένο τομέα, όπως η γλώσσα, η όραση, η κίνηση, ή κάποιο από τα πολλά και διαφορετικά είδη της κοινής λογικής. Στην έρευνα της τεχνητής νοημοσύνης, ο περήφανος πατέρας ενός προγράμματος μερικές φορές θα το διαφημίσει σαν ένα απλό δείγμα ενός εντυπωσιακά ισχυρού συστήματος με γενικές εφαρμογές, το οποίο θα μπορούσε να κατασκευαστεί στο μέλλον, αλλά όλοι οι άλλοι σ’ αυτόν τον τομέα συστηματικά αγνοούν αυτές τις υπερβολές. Προβλέπω ότι ποτέ δεν θα κατασκευαστεί ένα ανθρωπόμορφο ρομπότ – και εννοώ ένα πραγματικά ανθρωπόμορφο ρομπότ - εκτός κι αν εφοδιαστεί με υπολογιστικά συστήματα εξειδικευμένα για να λύσουν διαφορετικά προβλήματα. Σ’ αυτό το βιβλίο θα συναντήσουμε κι άλλα αποδεικτικά στοιχεία, σύμφωνα με τα οποία τα νοητικά μας όργανα οφείλουν το βασικό σχεδιασμό τους στο γενετικό μας πρόγραμμα. Έχω ήδη αναφέρει ότι ένα μεγάλο μέρος της λεπτής δομής της προσωπικότητας και της νοημοσύνης μας είναι κοινό στους μονοζυγωτικούς διδύμους που έχουν μεγαλώσει χωριστά και επομένως χαρτογραφημένο από τα γονίδια. Τα μωρά και τα μικρά παιδιά όταν εξετάζονται με απλές μεθόδους, παρουσιάζουν μια πρόωρη γνώση θεμελιωδών κατηγοριών του φυσικού και κοινωνικού κόσμου και μερικές φορές διαθέτουν πληροφορίες που δεν τους έχουν παρουσιαστεί ποτέ. Οι άνθρωποι υποστηρίζουν πολλές απόψεις, οι οποίες δεν συμβαδίζουν με τις εμπειρίες τους, αλλά έχουν επαληθευθεί στο περιβάλλον στο οποίο εξελιχθήκαμε και επιδιώκουν στόχους που μπορεί να είναι αντίθετοι με την ευημερία τους, αλλά έγιναν προσαρμοστικοί σε εκείνο το περιβάλλον. Αντίθετα με την ευρεία άποψη ότι οι κουλτούρες μπορούν να ποικίλουν αυθαίρετα και χωρίς όρια, μελέτες της εθνογραφικής βιβλιογραφίας δείχνουν ότι οι λαοί του κόσμου μοιράζονται μια εκπληκτικά λεπτομερειακή κοινή ψυχολογία. Αν όμως ο νους έχει μια σύνθετη έμφυτη δομή, αυτό δεν σημαίνει ότι η μάθηση είναι άνευ σημασίας. Είναι ένα κολοσσιαίο λάθος να θέτουμε το ζήτημα με τέτοιο τρόπο ώστε η έμφυτη δομή και η μάθηση να ανταγωνίζονται μεταξύ τους, είτε ως εναλλακτικά, είτε ως συμπληρωματικά στοιχεία ή ως αλληλεπιδρούσες δυνάμεις. Δεν είναι ότι το επιχείρημα για την αλληλεπίδραση μεταξύ της έμφυτης δομής και της μάθησης (ή μεταξύ κληρονομικότητας και περιβάλλοντος, φύσης και ανατροφής, βιολογίας και πολιτισμού) είναι πραγματικά λανθασμένο.

462

Μάλλον εμπίπτει στην κατηγορία των ιδεών που είναι τόσο άστοχες ώστε να μην είναι καν λανθασμένες. Φανταστείτε τον ακόλουθο διάλογο: «Αυτός ο καινούργιος υπολογιστής είναι γεμάτος σοφιστικέ τεχνολογία. Διαθέτει έναν επεξεργαστή 500 megahertz, ένα gigabyte RAM, δίσκο αποθήκευσης ενός terabyte, μια έγχρωμη τρισδιάστατη οθόνη εικονικής πραγματικότητας, φωνητική έξοδο, ασύρματη πρόσβαση στο Διαδίκτυο, εξειδίκευση σε δεκάδες θέματα και ενσωματωμένες εκδόσεις της Βίβλου, της Εγκυκλοπαίδειας Britannica, το Bartlett’s Famous Quotations και τα άπαντα του Shakespeare. Δεκάδες χιλιάδες ώρες hacking καταναλώθηκαν για να σχεδιαστεί». «Α, υποθέτω ότι εννοείτε ότι δεν έχει σημασία το τι γράφω εγώ στον υπολογιστή. Με όλη αυτή την εσωτερική δομή, το περιβάλλον του δεν μπορεί να είναι τόσο σημαντικό. Θα κάνει πάντα το ίδιο πράγμα ανεξάρτητα από το τι γράφω εγώ». Η απάντηση δεν έχει κανένα νόημα. Μια μηχανή με ένα μεγάλο μέρος ενσωματωμένης δομής θα έπρεπε να κάνει το σύστημα να ανταποκρίνεται με μεγαλύτερη, και σε καμία περίπτωση λιγότερη, ευφυΐα και πλαστικότητα στις εισόδους του. Παρ’ όλα αυτά, η απάντηση δείχνει πως αιώνες τώρα διάφοροι σχολιαστές έχουν αντιδράσει απέναντι στην ιδέα ενός πλούσια δομημένου νου υψηλής τεχνολογίας. Η θέση της αλληλεπίδρασης, με τη φοβία να τονίσει την έμφυτη πλευρά της αλληλεπίδρασης δεν είναι πολύ καλύτερη. Διαβάστε αυτές τις προτάσεις. Η συμπεριφορά ενός υπολογιστή προέρχεται από την σύνθετη αλληλεπίδραση ανάμεσα στον επεξεργαστή και στην είσοδο. Στην προσπάθειά μας να κατανοήσουμε πώς δουλεύει ένα αυτοκίνητο, δεν μπορούμε να αγνοήσουμε ούτε τη μηχανή, ούτε τη βενζίνη, ούτε τον οδηγό. Όλοι είναι σημαντικοί παράγοντες. Ο ήχος που βγαίνει από το CD player αντιπροσωπεύει τον αξεδιάλυτα περιπλεγμένο συνδυασμό δύο βασικών μεταβλητών: της δομής της συσκευής και του δίσκου που εισάγεται σ’ αυτήν. Καμία δεν μπορεί να αγνοηθεί. Αυτές οι προτάσεις είναι αληθείς αλλά άχρηστες – τόσο χωρίς νόημα ακατανόητες, τόσο προκλητικά αδιάφορες, που είναι σχεδόν το ίδιο κακό να τις υποστηρίξουμε όσο και να τις απορρίψουμε. Για τον νου, όπως και για τις μηχανές, οι μεταφορές ενός μείγματος με δύο συστατικά, όπως το martini, ή μια μάχη μεταξύ συνδυασμένων δυνάμεων, όπως η διελκυστίνδα, είναι λανθασμένοι τρόποι σκέψης για μια σύνθετη κατασκευή σχεδιασμένη να επεξεργάζεται πληροφορίες. Ναι, κάθε πτυχή της ανθρώπινης νοημοσύνης εμπλέκει τον πολιτισμό και τη μάθηση. Όμως η μάθηση δεν είναι σαν ένα αέριο που μας περιβάλλει, ή ένα πεδίο δυνάμεων και δεν προκύπτει ως δια μαγείας.

463

Καθίσταται δυνατή από έναν έμφυτο μηχανισμό σχεδιασμένο να πραγματοποιεί τη μάθηση. Το επιχείρημα ότι υπάρχουν διάφοροι έμφυτοι αυτόνομοι υπομηχανισμοί είναι ένα επιχείρημα που υποστηρίζει ότι υπάρχουν διάφοροι έμφυτοι μηχανισμοί μάθησης, καθένας από τους οποίους μαθαίνει σύμφωνα με μια συγκεκριμένη λογική. Για να κατανοήσουμε τη μάθηση χρειαζόμαστε νέους τρόπους σκέψης προκειμένου να αντικαταστήσουμε τις προεπιστημονικές μεταφορές – τους συνδυασμούς και τις δυνάμεις, τη γραφή σε πλάκες και τη σφυρηλάτηση όγκων μαρμάρου. Χρειαζόμαστε ιδέες που συλλαμβάνουν τους τρόπους με τους οποίους μια σύνθετη μηχανή μπορεί να συντονιστεί με απρόβλεπτες πτυχές του κόσμου και να αφομοιώσει τα είδη των δεδομένων που χρειάζεται για να λειτουργήσει. Η ιδέα σύμφωνα με την οποία η κληρονομικότητα και το περιβάλλον αλληλεπιδρούν, κάποιες φορές επαληθεύεται, αλλά πιστεύω ότι συγχέει δύο ζητήματα: αυτό που κάθε νους έχει κοινό με τους υπόλοιπους κι αυτό στο οποίο διαφέρει. Οι παραπάνω ανούσιες προτάσεις μπορούν να γίνουν καταληπτές αντικαθιστώντας το «Πώς λειτουργεί το Χ» με το «Τι κάνει το Χ να λειτουργεί καλύτερα από το Ψ»: Η χρησιμότητα ενός υπολογιστή εξαρτάται τόσο από την ισχύ του επεξεργαστή του, όσο και από την εμπειρία του χρήστη. Η ταχύτητα ενός αυτοκινήτου εξαρτάται από τη μηχανή, τα καύσιμα και την ικανότητα του οδηγού. Όλοι είναι σημαντικοί παράγοντες. Η ποιότητα του ήχου που παράγει ένα CD player εξαρτάται από δύο κρίσιμες μεταβλητές: το μηχανικό και ηλεκτρονικό σχεδιασμό του CD player και την ποιότητα της αυθεντικής ηχογράφησης. Καμιά δεν μπορεί να αγνοηθεί. Όταν ενδιαφερόμαστε για το πόσο καλύτερα λειτουργεί ένα σύστημα από ένα παρόμοιο, είναι εύλογο να συγκαλύψουμε τις αιτιώδεις σχέσεις μέσα σε κάθε σύστημα και να εξυψώσουμε τους παράγοντες που επιταχύνουν ή επιβραδύνουν τη λειτουργία του όλου συστήματος και το καθιστούν περισσότερο ή λιγότερο αξιόπιστο. Και από αυτή την κατηγοριοποίηση των ανθρώπων – για να προσδιοριστεί ποιος εισάγεται στην ιατρική σχολή, ή ποιος παίρνει τη δουλειά – προέρχεται το πλαίσιο της σύγκρουσης ανάμεσα στη φύση και την ανάπτυξη μέσα στο περιβάλλον. Αλλά αυτό το βιβλίο εξετάζει πώς λειτουργεί ο νους και όχι γιατί ο νους μερικών ανθρώπων μπορεί να λειτουργεί κάπως καλύτερα σε ορισμένες περιστάσεις από το νου κάποιων άλλων. Τα στοιχεία καταδεικνύουν ότι οι άνθρωποι σε όλο τον πλανήτη βλέπουν, μιλάνε και σκέφτονται για τα αντικείμενα και τους ανθρώπους με τον ίδιο βασικό τρόπο. Η διαφορά ανάμεσα στον Αϊνστάιν και έναν έφηβο που έχει εγκαταλείψει το σχολείο είναι ανούσια σε σύγκριση με τη διαφορά του εφήβου αυτού με το καλύτερο ρομπότ που υπάρχει ή με έναν χιμπαντζή. Αυτό είναι το μυστήριο το οποίο θέλω να τονίσω. Τίποτα δεν θα μπορούσε να είναι πιο άσχετο με το αντικείμενο εργασίας μου από

464

μια σύγκριση ανάμεσα σε μέσους όρους επικαλυπτόμενων κωδωνοειδών κατανομών, για τη δημιουργία κάποιου αυστηρού δείκτη κατηγοριοποίησης, όπως ο δείκτης νοημοσύνης. Και για αυτόν το λόγο, η σχετική σημασία του έμφυτου και της μάθησης είναι ένα ψευδοδίλημμα. Η έμφαση στον έμφυτο σχεδιασμό δεν θα έπρεπε ωστόσο να συγχέεται με την αναζήτηση «ενός υποτιθέμενου γονιδίου για» αυτό ή εκείνο το νοητικό όργανο. Σκεφτείτε τα γονίδια και τα γονίδια που έχουν γίνει διάσημα: γονίδια για τη νόσο του Huntington, του Alzheimer, για τον αλκοολισμό, τη σχιζοφρένεια, τη μανιοκαταθλιπτική διαταραχή, την παχυσαρκία, τις βίαιες εξάρσεις, τη δυσλεξία, τη νυκτερινή ενούρηση και κάποιες μορφές νοητικής στέρησης. Όλα τα παραπάνω είναι διαταραχές. Δεν έχει ανακαλυφθεί ένα γονίδιο για την ευπρέπεια, τη γλώσσα, τη μνήμη, τον κινητικό έλεγχο, τη νοημοσύνη ή άλλα πλήρη νοητικά συστήματα και κατά πάσα πιθανότητα δεν θα ανακαλυφθεί ποτέ. Τις αιτίες συνόψισε ο πολιτικός Sam Rayburn: Οποιοδήποτε βλαξ μπορεί να γκρεμίσει έναν αχυρώνα, αλλά χρειάζεται ένας ξυλουργός για να τον χτίσει. Τα πολύπλοκά νοητικά όργανα, όπως τα πολύπλοκα φυσικά όργανα, σίγουρα είναι φτιαγμένα από έναν σύνθετο γενετικό κώδικα, με πολλά γονίδια να συνεργάζονται με τρόπους που δεν μπορούμε ακόμα να φανταστούμε. Ένα ελάττωμα σε οποιοδήποτε από αυτά θα μπορούσε να διαφθείρει όλο το σύστημα, ακριβώς όπως ένα ελάττωμα σε οποιοδήποτε τμήμα μιας πολύπλοκης μηχανής (σαν ένα αποσυντονισμένο ντιστριμπιτέρ στο αυτοκίνητο), μπορεί να σταματήσει τη μηχανή. Οι οδηγίες για τη γενετική συναρμολόγηση ενός νοητικού οργάνου δεν δίνουν συγκεκριμένες πληροφορίες για κάθε σύνδεση στον εγκέφαλο όπως συμβαίνει στα σχήματα καλωδίωσης που βρίσκουμε στο κουτί ενός ραδιοφώνου Heath προς συναρμολόγηση. Και φυσικά δεν θα περιμέναμε κάθε όργανο να αναπτύσσεται κάτω από ένα συγκεκριμένο οστό του κρανίου, ανεξάρτητα από οτιδήποτε άλλο συμβαίνει στον εγκέφαλο. Ο εγκέφαλος και όλα τα άλλα όργανα διαφοροποιούνται κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη από μια μπάλα πανομοιότυπων κυττάρων. Κάθε τμήμα του σώματος, από τα νύχια των ποδιών μέχρι τον εγκεφαλικό φλοιό, παίρνει το ιδιαίτερο σχήμα του και την υπόστασή του όταν τα κύτταρά του ανταποκρίνονται σε κάποιο είδος πληροφορίας στο γειτονικό του περιβάλλον το οποίο απελευθερώνει ένα διαφορετικό μέρος του γενετικού προγράμματος. Η πληροφορία μπορεί να προέλθει από τη γεύση του χημικού μείγματος μέσα στο οποίο βρίσκεται ένα κύτταρο, από τα σχήματα των μοριακών δικλείδων και κωδικών που εφαρμόζει το κύτταρο, από μηχανικές έλξεις και ώσεις από γειτονικά κύτταρα κι άλλες ενδείξεις τις οποίες ελάχιστα κατανοούμε ακόμα. Οι οικογένειες των νευρώνων που θα σχηματίσουν τα διαφορετικά νοητικά όργανα, όλα καταγόμενα από ένα ομοιογενές άπλωμα του εμβρυϊκού ιστού, πρέπει να σχεδιαστούν για να δράσουν «καιροσκοπικά» κατά τη διάρκεια συγκρότησης του εγκεφάλου, δράττοντας κάθε διαθέσιμη πληροφορία που θα τις διαφοροποιήσει μεταξύ τους. Οι συντεταγμένες

465

του κρανίου μπορεί να αποτελούν ένα έναυσμα για διαφοροποίηση, αλλά το σχήμα των εισόδων ενεργοποίησης από τους διαπλεκόμενους νευρώνες είναι ένα άλλο ζήτημα. Από τη στιγμή που ο εγκέφαλος προορίζεται να λειτουργεί σαν υπολογιστικό όργανο, θα προκαλούσε έκπληξη εάν ο γονότυπος δεν εκμεταλλευόταν την δυνατότητα του νευρωνικού ιστού να επεξεργάζεται πληροφορίες κατά τη διάρκεια διαμόρφωσης του εγκεφάλου. Στις αισθητικές περιοχές του εγκεφάλου, όπου μπορούμε καλύτερα να παρακολουθήσουμε τι συμβαίνει, γνωρίζουμε ότι κατά τα πρώτα στάδια της εμβρυϊκής εξέλιξης, οι νευρώνες είναι συνδεδεμένοι σύμφωνα με τον στοιχειώδη γενετικό κώδικα. Οι νευρώνες γεννιούνται σε συγκεκριμένο αριθμό, την κατάλληλη χρονική στιγμή, μεταναστεύουν στα σημεία προορισμού τους, δημιουργούν και μεταφέρουν συνδέσεις προς τους στόχους τους, αγκιστρώνονται στους ενδεδειγμένους τύπους κυττάρων στις κατάλληλες γενικές περιοχές, τελώντας πάντοτε υπό την καθοδήγηση των χημικών κατευθύνσεων και των μοριακών ασφαλιστικών δικλείδων. Για να πραγματοποιηθούν ακριβείς συνδέσεις ωστόσο, οι νεογέννητοι νευρώνες πρέπει να αρχίσουν να λειτουργούν και το σχήμα ενεργοποίησης τους μεταβιβάζει πληροφορίες εκατέρωθεν σχετικά με τις κομβικές συνδέσεις τους. Αυτό δεν είναι «εμπειρία», καθώς όλα μπορούν να λάβουν χώρα μέσα στα σκοτεινά, πολλές φορές, πριν ακόμα αρχίσουν να λειτουργούν τα ραβδία και τα κωνία, και πολλά θηλαστικά έχουν σχεδόν τέλεια όραση εν τη γενέσει τους. Όλη αυτή η διαδικασία είναι περισσότερο ένα είδος συμπίεσης γενετικού υλικού ή ένα σύνολο εσωτερικά παραγόμενων μοντέλων. Αυτά τα μοντέλα μπορούν να πυροδοτήσουν το φλοιό με τελικό στόχο να τον διαφοροποιήσουν, τουλάχιστον κατά ένα βήμα, σε ένα είδος φλοιού κατάλληλο για επεξεργασία εισερχομένων πληροφοριών. (Για παράδειγμα, σε ζώα που έχουν διασταυρωθεί έτσι ώστε τα μάτια να συνδέονται με την ακουστική περιοχή του εγκεφάλου, φαίνεται πως υπάρχουν λίγες ενδείξεις για τις ιδιότητες του οπτικού εγκεφάλου). Ο τρόπος με τον οποίο τα γονίδια ελέγχουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου είναι ακόμα άγνωστος, αλλά μία εύλογη σύνοψη των όσων γνωρίζουμε έως τώρα είναι ότι οι εγκεφαλικοί αυτόνομοι υπομηχανισμοί αρχίζουν να διαμορφώνουν την ταυτότητά τους, από ένα συνδυασμό του είδους του ιστού από τον οποίο προέρχονται, από τη θέση τους στη διάταξη του εγκεφάλου και από το ποιά εισερχόμενα σχήματα με ικανότητα ενεργοποίησης δέχονται κατά τη διάρκεια κρίσιμων αναπτυξιακών περιόδων.

Τα υπολογιστικά μας όργανα είναι προϊόντα φυσικής επιλογής. Ο βιολόγος Richard Dawkins αποκάλεσε τη φυσική επιλογή Τυφλό Ωρολογοποιό. Στην περίπτωση του νου μπορούμε να τον αποκαλέσουμε Τυφλό Προγραμματιστή. Τα νοητικά μας προγράμματα λειτουργούν τόσο καλά επειδή διαμορφώθηκαν από τη φυσική επιλογή ώστε να 466

δώσουν τη δυνατότητα στους πρόγονούς μας να κατακτήσουν την πέτρα, τα εργαλεία, τα φυτά, τα ζώα και ο ένας τον άλλον, με απώτερο στόχο να εξασφαλίσουν την επιβίωση και την αναπαραγωγή τους. Η φυσική επιλογή δεν είναι το μόνο αίτιο της εξελικτικής αλλαγής. Οι οργανισμοί μεταβάλλονται επίσης ανά τους αιώνες εξαιτίας στατιστικών ατυχημάτων που καθορίζουν ποιος ζει και ποιος χάνεται, από περιβαλλοντικές καταστροφές που ξεκληρίζουν ολόκληρες οικογένειες έμβιων όντων και από τα αναπόφευκτα «παρα-προϊόντα» των αλλαγών, που είναι αποτέλεσμα της επιλογής. Η φυσική επιλογή όμως είναι η μόνη εξελικτική δύναμη που λειτουργεί σαν μηχανικός, «σχεδιάζοντας» όργανα που πραγματοποιούν μη προβλεπόμενες αλλά προσαρμοστικές συμπεριφορές (ένα σημείο στο οποίο έχει δοθεί ιδιαίτερη έμφαση από τον βιολόγο George Williams και από τον Dawkins). Το τυπικό επιχείρημα για τη φυσική επιλογή, που γίνεται αποδεκτό ακόμα και από όσους θεωρούν ότι η επιλογή έχει υπερεκτιμηθεί (όπως ο παλαιοντολόγος Stephen Jay Gould) προέρχεται από τη φυσιολογία του οπτικού συστήματος των σπονδυλωτών. Όπως ακριβώς ένα ρολόι αποτελείται από πολύ φίνα αλληλοσυνδεόμενα εξαρτήματα (γρανάζια, ελατήρια, μοχλούς και άλλα) για να έχει συναρμολογηθεί από έναν «σίφουνα» ή έναν «στρόβιλο», αποκαλύπτοντας αντίθετα το λεπτό σχεδιασμό του ωρολογοποιού, έτσι και το μάτι έχει τόσα πολλά εξειδικευμένα τμήματα (φακός, ίριδα, αμφιβληστροειδής και άλλα) που δεν είναι δυνατόν να έχουν προέλθει από μία τυχαία εξελικτική δύναμη όπως μία μεγάλη μεταλλαγή, μια στατιστική παρέκκλιση ή από τον τυχαίο σχηματισμό κοιλοτήτων και γωνιών ανάμεσα στα διάφορα όργανα. Ο σχεδιασμός του ματιού πρέπει να είναι το αποτέλεσμα της φυσικής επιλογής των αναπαραγωγέων, η μόνη φυσική διαδικασία που δεν προέρχεται από θαύμα και γνωρίζουμε ότι μπορεί να κατασκευάσει μηχανισμούς που να λειτουργούν καλά. Φαίνεται ότι ο οργανισμός είχε σχεδιαστεί για να βλέπει καλά τώρα, επειδή η ύπαρξή του οφείλεται στην επιτυχία των προγόνων του να βλέπουν καλά στο παρελθόν. Πολλοί άνθρωποι αναγνωρίζουν ότι η φυσική επιλογή είναι ο τεχνίτης του σώματος, αλλά διαχωρίζουν τη θέση τους σε ό,τι αφορά στον ανθρώπινο νου. Λένε ότι ο νους είναι το «παρα-προϊόν» μιας μετάλλαξης που μεγέθυνε το κεφάλι, ένα αδέξιο παραστράτημα του προγραμματιστή, ή ότι σχηματοποιήθηκε περισσότερο από πολιτιστική παρά από βιολογική εξέλιξη. Οι Tooby και Cosmides επισημαίνουν μία λεπτή ειρωνεία. Το μάτι, το πιο αδιαμφισβήτητο παράδειγμα λεπτής μηχανικής από τη φυσική επιλογή, δεν είναι απλώς ένα οποιοδήποτε όργανο το οποίο μπορεί να εξεταστεί μαζί με τη σάρκα και τα οστά, ξεχωριστά από τα όρια της νόησης. Δεν χωνεύει τροφή, ούτε, εκτός από την περίπτωση του Superman, μεταβάλλει κάτι στο φυσικό κόσμο. Τι κάνει το μάτι; Το μάτι είναι ένα όργανο επεξεργασίας πληροφοριών, στενά συνδεδεμένο με τον εγκέφαλο – με όρους ανατομίας, ένα τμήμα του. Και όλη αυτή η περίτεχνη οπτική και τα πολύπλοκα κυκλώματα στον αμφιβληστροειδή δεν αδειάζουν πληροφορίες σε ένα βαριεστημένο άδειο στόμιο, ούτε γεφυρώνουν το καρτεσιανό χάσμα από ένα φυσικό

467

σε ένα νοητικό βασίλειο. Ο παραλήπτης αυτού του πλούσια δομημένου μηνύματος πρέπει να είναι σε κάθε του σημείο εξίσου καλά κατασκευασμένος με τον αποστολέα. Όπως έχουμε διαπιστώσει συγκρίνοντας την ανθρώπινη όραση με την όραση του ρομπότ, τα τμήματα του εγκεφάλου που μας επιτρέπουν να βλέπουμε είναι όντως καλά κατασκευασμένα και δεν υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι η ποιότητα της κατασκευής υποβαθμίζεται σταδιακά καθώς οι πληροφορίες κατευθύνονται ανοδικά προς τα κέντρα που ερμηνεύουν και αντιδρούν σ’ αυτά που βλέπουμε. Το προσαρμοστικό πρόγραμμα στη βιολογία, ή η προσεκτική χρήση της φυσικής επιλογής για να αποδομήσουμε τα μέρη ενός οργανισμού, γελοιοποιείται μερικές φορές σαν μια ανούσια άσκηση στην εξιστόρηση ενός γεγονότος κατόπιν εορτής. Στη σάτιρα του συνδικαλιστή αρθρογράφου Cecil Adams αναφέρεται ότι «Ο λόγος για τον οποίο έχουμε καστανά μαλλιά είναι γιατί διευκόλυνε τους πιθήκους προγόνους μας να κρύβονται ανάμεσα στους φοίνικες». Κατά γενική παραδοχή, δεν υπάρχει έλλειψη από κακές εξελικτικές «εξηγήσεις». Γιατί οι άντρες αποφεύγουν να ζητάνε οδηγίες στο δρόμο; Γιατί οι άρρενες πρόγονοί μας θα μπορούσαν να είχαν σκοτωθεί αν πλησίαζαν έναν ξένο. Ποιο σκοπό εξυπηρετεί η μουσική; Φέρνει κοντά τα μέλη μιας κοινότητας. Γιατί αναπτύχθηκε η ευτυχία; Γιατί οι ευτυχισμένοι άνθρωποι δημιουργούν ευχάριστη ατμόσφαιρα κι έτσι ελκύουν περισσότερους συμμάχους. Ποια είναι η λειτουργία του χιούμορ; Να ανακουφίζει τις εντάσεις. Γιατί οι άνθρωποι υπερεκτιμούν την πιθανότητα να επιζήσουν από μια αρρώστια; Γιατί τους βοηθά να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά στη ζωή τους. Αυτοί οι συλλογισμοί μας φαίνονται ολισθηροί και σαθροί, όχι όμως επειδή τολμούν να επιζητήσουν μια εξελικτική εξήγηση για το πώς λειτουργούν ορισμένα τμήματα του νου. Είναι επειδή αντιμετωπίζουν πρόχειρα το ζήτημα. Πρώτον, πολλοί απ’ αυτούς δεν μπαίνουν στον κόπο να θέσουν τα δεδομένα σε σωστές βάσεις. Έχει ποτέ τεκμηριώσει κανείς ότι οι γυναίκες αρέσκονται να ζητούν οδηγίες; Θα ήταν δυνατόν μια γυναίκα της τροφοσυλλεκτικής κοινωνίας να μην πάθει κακό αν πλησίαζε έναν ξένο; Δεύτερον, ακόμα κι αν τα δεδομένα ήταν σωστά, οι ιστορίες προσπαθούν να εξηγήσουν ένα περίεργο γεγονός παίρνοντας σαν δεδομένο ένα άλλο γεγονός που κι αυτό είναι τόσο περίεργο, ώστε να φτάνουμε σε αδιέξοδο. Γιατί οι ρυθμικοί ήχοι συνενώνουν μία κοινότητα; Γιατί αρέσει στους ανθρώπους να συνευρίσκονται με ευτυχισμένους ανθρώπους; Γιατί το χιούμορ αποφορτίζει τις εντάσεις; Οι συγγραφείς αυτών των εξηγήσεων αντιμετωπίζουν κάποια τμήματα της νοητικής μας ζωής σαν να είναι τόσο προφανή – είναι προφανή τελικά στον καθένα από εμάς, εδώ, μέσα στο μυαλό μας - ώστε να μη χρειάζεται να επεξηγηθούν. Όμως όλα τα τμήματα του νου είναι διαθέσιμα για οτιδήποτε –κάθε αντίδραση, κάθε απόλαυση, κάθε γεύση όταν προσπαθούμε να εξηγήσουμε το πώς εξελίχθηκαν. Θα μπορούσαμε να έχουμε εξελιχθεί όπως το ρομπότ Samaritan I, ο οποίος θυσιάστηκε για να σώσει ένα σακί με φασόλια, ή όπως τα σκαθάρια που τρώνε

468

κοπριά, τα οποία θα πρέπει να θεωρούν την κοπριά νόστιμη, ή σαν το μαζοχιστή στο παλιό ανέκδοτο για το σαδομαζοχισμό (Μαζοχιστής: «Χτύπα με !», Σαδιστής: «Όχι!»). Μία καλή προσαρμοστική εξήγηση πρέπει να υποκινηθεί από μια μηχανολογική ανάλυση, ανεξάρτητη από το μέρος του νου που προσπαθούμε να διερευνήσουμε. Η ανάλυση ξεκινά με έναν στόχο προς επίτευξη και έναν κόσμο αιτιών και αποτελεσμάτων μέσα στον οποίο θα υλοποιηθεί και συνεχίζει διευκρινίζοντας ποια είδη σχεδιασμού είναι τα καταλληλότερα για την πραγματοποίησή του. Δυστυχώς, σύμφωνα με αυτούς που πρεσβεύουν ότι οι πανεπιστημιακές σχολές αντικατοπτρίζουν επουσιώδεις κατηγορίες γνώσης, οι ψυχολόγοι θα πρέπει να αποστασιοποιηθούν από την ψυχολογία εάν θέλουν να εξηγήσουν ποια είναι η λειτουργία του κάθε τμήματος του νου. Για να κατανοήσουμε την όραση, πρέπει να εξετάσουμε την οπτική και τα συστήματα οπτικής αντίληψης των υπολογιστών. Για να κατανοήσουμε την κίνηση είναι απαραίτητο να εξετάσουμε τη ρομποτική. Για να κατανοήσουμε τα σεξουαλικά και οικογενειακά συναισθήματα, χρειάζεται να εξετάσουμε τη μενδελιανή γενετική. Για να κατανοήσουμε τη συνεργασία και τη σύγκρουση, πρέπει να εξετάσουμε τα μαθηματικά των παιγνίων και τα μοντέλα των οικονομικών. Από τη στιγμή που έχουμε μια λίστα υποθέσεων για έναν καλά οργανωμένο νου, μπορούμε να διαπιστώσουμε εάν ο Homo Sapiens έχει αυτό το είδος νου. Διενεργούμε πειράματα ή έρευνες για να συλλέξουμε δεδομένα σχετικά με μια νοητική ικανότητα και κατόπιν επαληθεύουμε εάν η ικανότητα ανταποκρίνεται στις υποθέσεις: Εάν παρουσιάζει στοιχεία ακρίβειας, πολυπλοκότητας, αποτελεσματικότητας, αξιοπιστίας και εξειδίκευσης στην επίλυση των προβλημάτων που της έχουν ανατεθεί, ιδιαίτερα σε σύγκριση με τον μεγάλο αριθμό εναλλακτικών σχεδιασμών που είναι βιολογικά αναπτύξιμοι. Η λογική της αντίστροφης μηχανικής έχει οδηγήσει τους ερευνητές στη διερεύνηση της οπτικής αντίληψης για περισσότερο από έναν αιώνα και ίσως γι’ αυτό, κατανοούμε την αντίληψη καλύτερα από οποιαδήποτε άλλη λειτουργία του νου. Δεν υπάρχει λόγος η αντίστροφη μηχανική, καθοδηγούμενη από την εξελικτική θεωρία, να μην διαφωτίσει τις υπόλοιπες πτυχές του νου. Ένα ενδιαφέρον παράδειγμα είναι η νέα θεωρία για τους έμετους της εγκυμοσύνης (η παραδοσιακά αποκαλούμενη «πρωινή ναυτία») από τη βιολόγο Margie Profet. Πολλές έγκυες γυναίκες παθαίνουν ναυτία και αποφεύγουν ορισμένες τροφές. Μολονότι η ναυτία τους ερμηνεύεται συνήθως σαν παρενέργεια των ορμονών, δεν υπάρχει λόγος οι ορμόνες να ευθύνονται περισσότερο για τη ναυτία και την αποστροφή προς το φαγητό από όσο ευθύνονται, φερ’ ειπείν, για την υπερκινητικότητα, την επιθετικότητα ή τη λαγνεία. Η φροϋδική ερμηνεία είναι εξίσου απογοητευτική: η ναυτία των εγκύων αντιπροσωπεύει την αποστροφή της γυναίκας προς το σύζυγο και την ασυνείδητη επιθυμία της να αποβάλει το έμβρυο από το στόμα. Η Profet προέβλεψε ότι αυτή η ναυτία θα έπρεπε να αποφέρει κάποιο όφελος που αντισταθμίζει το κόστος της μείωσης της ποιότητας της

469

διατροφής και της παραγωγικότητας. Φυσιολογικά, η ναυτία είναι ένας προστατευτικός μηχανισμός έναντι της κατανάλωσης τοξινών: η δηλητηριώδης τροφή αποβάλλεται από το στομάχι πριν επιφέρει σοβαρή βλάβη και η όρεξη μας για παρόμοιες τροφές μειώνεται εφεξής. Ίσως η ναυτία των εγκύων τις προστατεύει από το να τρώνε και να χωνεύουν τροφές με τοξίνες που μπορεί να βλάψουν το αναπτυσσόμενο έμβρυο. Ακόμα και στο τοπικό κατάστημα υγιεινών τροφών της γειτονιάς σας, δεν υπάρχει τίποτα ιδιαίτερα υγιές στις φυσικές τροφές που προμηθεύεστε. Το λάχανό σας, μια δαρβινική δημιουργία, δεν έχει μεγαλύτερη επιθυμία να καταναλωθεί από όσο εσείς και καθώς δεν μπορεί να προστατεύσει πολύ καλά τον εαυτό του, καταφεύγει σε πρακτικές χημικού πολέμου. Τα περισσότερα φυτά έχουν εξελίξει δεκάδες τοξίνες στους ιστούς τους: εντομοκτόνες, εντομοαπωθητικές, διεγερτικές, παραλυτικές, δηλητηριώδεις και άλλους παραπλανητικούς μηχανισμούς έναντι των φυτοφάγων οργανισμών. Οι τελευταίοι έχουν με τη σειρά τους αντιτάξει αμυντικούς μηχανισμούς, όπως το συκώτι που αποτοξινώνει τις δηλητηριώδεις ουσίες και η αίσθηση της πικρής γεύσης, που λειτουργεί αποτρεπτικά προς οποιαδήποτε περαιτέρω διάθεση για την κατάποση τοξινών. Οι συνήθεις αμυντικοί μηχανισμοί ωστόσο, δεν επαρκούν για να προστατεύσουν ένα μικροσκοπικό έμβρυο. Μέχρι αυτό το σημείο, αυτή η άποψη δεν βρίσκεται σε πλεονεκτικότερη θέση από τη θεωρία «φασκιώστε το μωρό σας», αλλά η Profet συνέλεξε εκατοντάδες εργασίες που πραγματοποιήθηκαν ανεξάρτητα η μία από την άλλη και από την υπόθεσή της, οι οποίες την υποστηρίζουν. Τεκμηρίωσε με σχολαστικότητα ότι 1. οι φυτικές τοξίνες σε δοσολογίες που αντέχουν οι ενήλικες μπορούν να προκαλέσουν επιγεννητικές ανωμαλίες και να επιφέρουν αποβολή όταν καταναλώνονται από γυναίκες, 2. η ναυτία των εγκύων ξεκινάει την περίοδο που αρχίζουν να σχηματίζονται τα οργανικά συστήματα του εμβρύου και το ίδιο είναι όσο ποτέ ευάλωτο στην τερατογένεση (χημικά προκαλούμενες περιγεννητικές ανωμαλίες) αλλά αναπτύσσεται αργά κι έχει μόνο μέτρια ανάγκη για θρεπτικά συστατικά, 3. η ναυτία της εγκύου εξασθενεί κατά το στάδιο όπου τα οργανικά συστήματα του εμβρύου είναι σχεδόν πλήρως σχηματισμένα και αυτό που έχει μεγαλύτερη ανάγκη είναι τα θρεπτικά συστατικά που θα το βοηθήσουν να αναπτυχθεί, 4. οι γυναίκες με ναυτία της εγκυμοσύνης αποφεύγουν τις πικρές, ξινές, με έντονη γεύση τροφές καθώς και τους γευστικούς νεωτερισμούς, οι οποίοι περιέχουν συνήθως το μεγαλύτερο ποσοστό τοξινών, 5. η όσφρηση γίνεται υπερευαίσθητη στις γυναίκες κατά την έναρξη της ναυτίας και λιγότερο ευαίσθητη από ό,τι συνήθως στη συνέχεια, 6. οι τροφοσυλλέκτες (συμπεριλαμβανομένων πιθανώς και των προγόνων μας) είναι σε ακόμα μεγαλύτερο κίνδυνο για την κατάποση φυτικών τοξινών, καθώς τρώνε άγρια φυτά αντί φυτών που προέρχονται από καλλιέργειες τα οποία έχουν αναπαραχθεί για να είναι πιο εύγεστα, 7. η ναυτία των εγκύων είναι καθολικό φαινόμενο σε όλους τους πολιτισμούς, 8. γυναίκες με σοβαρότερη μορφή ναυτίας

470

κατά την εγκυμοσύνη, έχουν λιγότερες πιθανότητες να αποβάλουν, 9. γυναίκες με σοβαρότερη μορφή ναυτίας κατά την εγκυμοσύνη έχουν λιγότερες πιθανότητες να φέρουν στον κόσμο παιδιά με περιγεννητικές ανωμαλίες. Η αρμοστικότητα ανάμεσα στο πώς θα έπρεπε να λειτουργεί ένα σύστημα δημιουργίας-ενός-βρέφους σε ένα φυσικό οικοσύστημα και στα συναισθήματα των σύγχρονων γυναικών είναι εντυπωσιακή και παρέχει ένα μέτρο εμπιστοσύνης για την ορθότητα της υπόθεσης της Profet. O ανθρώπινος νους είναι ένα προϊόν της εξέλιξης, και άρα τα νοητικά μας όργανα είτε να υπήρχαν στο νου των πιθήκων (πιθανώς και των άλλων θηλαστικών και σπονδυλωτών) είτε αναδύθηκαν από την υπέρβαση του νου των πιθήκων, και συγκεκριμένα των κοινών προγόνων ανθρώπων και χιμπατζήδων που έζησαν περίπου έξι εκατομμύρια χρόνια πριν στην Αφρική. Πολλοί τίτλοι βιβλίων για την ανθρώπινη εξέλιξη μας θυμίζουν αυτή τη διαπίστωση: Ο Γυμνός Πίθηκος, Ο Ηλεκτρικός Πίθηκος, Ο Αρωματισμένος Πίθηκος, Ο Κυρτός Πίθηκος, Ο Υδρόβιος Πίθηκος, Ο Σκεπτόμενος Πίθηκος, Ο Ανθρώπινος Πίθηκος, Ο Πίθηκος Που Μίλησε, Ο Τρίτος Χιμπαντζής, Το Εκλεκτό Μερικοί συγγραφείς εναντιώνονται στην Πρωτεύον Θηλαστικό. πεποίθηση ότι οι άνθρωποι είναι ελάχιστα διαφορετικοί από τους χιμπαντζήδες και θεωρούν ότι οποιαδήποτε εστίαση σε εξειδικευμένα ανθρώπινα ταλέντα είναι αλαζονικός σωβινισμός ή ισοδύναμη προς τη θεωρία της θείας δημιουργίας. Για κάποιους αναγνώστες αυτό είναι ένας παραλογισμός (reductio ad absurdum) του εξελικτικού πλαισίου. Εάν η θεωρία πρεσβεύει ότι ο άνθρωπος «στην καλύτερη περίπτωση, είναι ένας πίθηκος που ξυρίστηκε», όπως το έθεσαν οι Gilbert και Sullivan στο Princess Ida, τότε αποτυγχάνει να εξηγήσει το προφανές γεγονός ότι οι άνθρωποι και οι πίθηκοι έχουν διαφορετικό νου. Είμαστε γυμνοί, κυρτοί πίθηκοι που μιλάνε, έχουμε όμως και νου που διαφέρει σημαντικά από αυτόν των πιθήκων. Το μεγάλο μέγεθος του εγκεφάλου του Homo sapiens sapiens είναι, από κάθε άποψη, μία εκπληκτική προσαρμογή. Μας επέτρεψε να κατοικήσουμε σε κάθε οικοσύστημα της γης, να αναδιαμορφώσουμε τον πλανήτη, να περπατήσουμε στο φεγγάρι και να ανακαλύψουμε τα μυστικά του φυσικού σύμπαντος. Οι χιμπαντζήδες, παρ’ όλη την περιβόητη νοημοσύνη τους, είναι ένα απειλούμενο είδος που καταφεύγει σε μικρές δασικές περιοχές και ζει όπως ζούσε εκατομμύρια χρόνια πριν. Η περιέργειά μας σχετικά με αυτή τη διαφορά απαιτεί κάτι περισσότερο από το να επαναλαμβάνουμε ότι μοιραζόμαστε το μεγαλύτερο ποσοστό του DNA μας με τους χιμπαντζήδες και ότι οι μικρές αλλαγές μπορούν να επιφέρουν μεγάλα αποτελέσματα. Τριακόσιες χιλιάδες γενεές και περισσότερα από δέκα megabytes εν δυνάμει γενετικών πληροφοριών είναι αρκετά για να αναβαθμίσουμε σημαντικά τον νου. Πράγματι, ο νους είναι πιο εύκολο να αναβαθμιστεί από το σώμα, καθώς το λογισμικό (software) είναι πιο εύκολο να τροποποιηθεί από το υλικό (hardware). Δεν θα έπρεπε να μας προκαλεί έκπληξη η ανακάλυψη

471

εντυπωσιακών νέων γνωστικών ικανοτήτων των ανθρώπων, με πιο προφανή τη γλώσσα. Τίποτε από όλα αυτά δεν είναι ασύμβατο με τη θεωρία της εξέλιξης. Η εξέλιξη είναι ομολογουμένως μία συντηρητική διαδικασία, αλλά δεν συντηρητική, διαφορετικά θα ήμαστε όλοι μπορεί να είναι τόσο πρωτόζωα. Η φυσική επιλογή διαφοροποιεί τις επόμενες γενιές, εξοπλίζοντάς τες με εξειδικεύσεις που τις βοηθούν να προσαρμόζονται σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Όλα τα μουσεία φυσικής ιστορίας έχουν παραδείγματα σύνθετων οργάνων, μοναδικών για ένα είδος ή για μία ομάδα συγγενικών ειδών: Οι χαυλιόδοντες του ελέφαντα και του θαλάσσιου ελέφαντα, ο φυσητήρας της φάλαινας, το ρύγχος του πλατύποδα, η πανοπλία του αρμαντίλλο. Συχνά εξελίσσονται γρήγορα στη γεωλογική χρονική κλίμακα. Η πρώτη φάλαινα εξελισσόταν από τον κοινό της πρόγονο για περίπου δέκα εκατομμύρια χρόνια σχετιζόμενη με τους κοντινότερους εν ζωή συγγενείς της, όπως οι αγελάδες και οι χοίροι. Ένα βιβλίο για τις φάλαινες θα μπορούσε, κατά το πνεύμα των βιβλίων για την ανθρώπινη εξέλιξη, να έχει τίτλο Η Γυμνή Αγελάδα, αλλά θα ήταν απογοητευτικό εάν το βιβλίο σπαταλούσε κάθε σελίδα για να θαυμάζει τις ομοιότητες ανάμεσα στις φάλαινες και τις αγελάδες και δεν ασχολούνταν ποτέ με την εξέταση των διαδικασιών προσαρμογής που τις καθιστούν τόσο διαφορετικές. Το να πούμε ότι ο νους είναι μία εξελικτική προσαρμογή δεν συνεπάγεται ότι όλη η συμπεριφορά είναι προσαρμοστική με τη σημασία που δίνει ο Δαρβίνος. Η φυσική επιλογή δεν είναι ένας φύλακας άγγελος που αιωρείται γύρω μας, επιβεβαιώνοντας ότι η συμπεριφορά μας πάντοτε μεγιστοποιεί τη βιολογική μας ικανότητα. Έως πρόσφατα οι επιστήμονες με μια εξελικτική κλίση, αισθάνθηκαν την ευθύνη να δικαιολογήσουν πράξεις που μοιάζουν με δαρβινική αυτοκτονία, όπως η αγαμία, η υιοθεσία και η αντισύλληψη. Ίσως τόλμησαν να διατυπώσουν, οι άγαμοι άνθρωποι να έχουν περισσότερο χρόνο να μεγαλώσουν τους ανιψιούς και τις ανιψιές και συνεπώς να προάγουν περισσότερα αντίγραφα των γονιδίων τους από ό,τι θα έκαναν εάν είχαν δικά τους παιδιά. Αυτές οι υπερβολικές θεωρήσεις, ωστόσο, δεν είναι αναγκαίες. Οι αιτίες που διατυπώθηκαν αρχικά από τον ανθρωπολόγο Donald Symons διαχωρίζουν την εξελικτική ψυχολογία από τη σχολή της σκέψης η οποία κατά τις δεκαετίες ’70 και ’80 ονομάστηκε κοινωνιοβιολογία (παρ’ όλο που υπάρχει μεγάλη επικάλυψη μεταξύ αυτών των προσεγγίσεων). Πρώτον, η επιλογή επιδρά σε χιλιάδες γενιές. Για το ενενήντα εννέα τοις εκατό της ανθρώπινης ύπαρξης, οι άνθρωποι ζούσαν σαν τροφοσυλλέκτες σε μικρές νομαδικές ομάδες. Οι εγκέφαλοί μας είναι προσαρμοσμένοι σ’ αυτό το είδος ζωής που έχει εκλείψει προ πολλού κι όχι σε νέους αγροτικούς και βιομηχανικούς πολιτισμούς. Δεν έχουν σχεδιαστεί για να αντιμετωπίζουν ανώνυμα πλήθη, σχολική εκπαίδευση, γραπτή γλώσσα, κυβέρνηση, αστυνομία, δικαστήρια, στρατούς, μοντέρνα ιατρική, τυπικούς κοινωνικούς θεσμούς, υψηλή τεχνολογία και άλλα νεοεισελθέντα στην ανθρώπινη εμπειρία στοιχεία. Από τη στιγμή

472

που ο σύγχρονος νους είναι προσαρμοσμένος στην Παλαιολιθική Εποχή, κι όχι στην εποχή των υπολογιστών, δεν είναι ανάγκη να αναζητούμε μια εξήγηση για οτιδήποτε κάνουμε. Στο περιβάλλον των προγόνων μας απουσίαζαν οι θεσμοί που μας παρασύρουν σήμερα σε μη προσαρμοστικές επιλογές, όπως οι θρησκευτικές επιταγές, οι υπηρεσίες υιοθεσίας και οι φαρμακευτικές εταιρίες, καθώς μέχρι πολύ πρόσφατα δεν υπήρχε από την επιλογή μια πίεση για να αντισταθούμε στην αποπλάνηση. Αν στη σαβάνα του Πλειστόκαινου υπήρχαν δέντρα στα οποία φυτρώνουν αντισυλληπτικά χάπια, ίσως να είχαμε εξελιχθεί έτσι ώστε να τα θεωρούσαμε τόσο τρομακτικά όσο μια δηλητηριώδη αράχνη. Δεύτερον, η φυσική επιλογή δεν είναι ένας κουκλοπαίκτης που κινεί αυτοστιγμεί τα νήματα της συμπεριφοράς. Λειτουργεί σχεδιάζοντας τον κινητήρα της συμπεριφοράς: το σύστημα των μηχανισμών της επεξεργασίας πληροφοριών και εκπλήρωσης στόχων που αποκαλείται νους. Ο νους έχει σχεδιαστεί για να παράγει συμπεριφορές που θα μπορούσαν κατά μέσο όρο να είναι προσαρμοστικές στο περιβάλλον των προγόνων μας, όμως οποιαδήποτε πράξη κι αν λάβει χώρα σήμερα, είναι το αποτέλεσμα δεκάδων αιτιών. Η συμπεριφορά είναι η εκδήλωση ενός εσωτερικού αγώνα μεταξύ πολλών αυτόνομων νοητικών υπομηχανισμών και παίζεται στη σκακιέρα των ευκαιριών και των περιορισμών που προσδιορίζονται από τη συμπεριφορά των άλλων ανθρώπων. Πρόσφατα, το εξώφυλλο του Time ρωτούσε: «Μοιχεία: Είναι στα Γονίδιά Μας;» Η ερώτηση δεν έχει νόημα επειδή ούτε η μοιχεία, ούτε κάποια άλλη συμπεριφορά μπορεί να είναι στα γονίδια μας. Λογικά, η επιθυμία για μοιχεία μπορεί να είναι ένα έμμεσο προϊόν των γονιδίων μας, αλλά η επιθυμία μπορεί να υπερκαλυφθεί από άλλες επιθυμίες που είναι επίσης έμμεσα προϊόντα των γονιδίων μας, όπως η επιθυμία να έχει κάποιος μια πιστή γυναίκα. Η επιθυμία, ακόμα κι αν επικρατεί στο πεδίο μάχης του νου, δεν μπορεί να ολοκληρωθεί σαν ανοιχτή συμπεριφορά εκτός κι αν υπάρχει κάποιος σύντροφος στον οποίο η επιθυμία έχει επικρατήσει κατά τον ίδιο τρόπο. Η συμπεριφορά από μόνη της δεν εξελίχθηκε. Αυτό που εξελίχθηκε είναι ο νους. Η αντίστροφη μηχανική είναι εφικτή μόνο όταν κάποιος έχει μία ιδέα σχετικά με το τι έχει σχεδιαστεί να φέρει εις πέρας μια συσκευή. Δεν μπορούμε να κατανοήσουμε τη συσκευή που βγάζει τα κουκούτσια από τις ελιές εάν δεν συνειδητοποιήσουμε ότι είναι μια συσκευή που σχεδιάστηκε για να βγάζει τα κουκούτσια από τις ελιές και όχι πρες παπιέ ή όργανο γυμναστικής για τον καρπό. Οι στόχοι του σχεδιαστή πρέπει να αναζητηθούν για κάθε τμήμα της περίπλοκης συσκευής αλλά και για τη συσκευή ως σύνολο. Τα αυτοκίνητα έχουν ένα εξάρτημα, το καρμπιρατέρ, που έχει σχεδιαστεί για να αναμειγνύει τον αέρα με τη βενζίνη, και η ανάμειξη αυτή είναι ένας υποστόχος του πρωταρχικού σκοπού, που είναι να μεταφέρει ανθρώπους. Αν και η διαδικασία της φυσικής επιλογής δεν έχει από μόνη της κάποιο στόχο, εξέλιξε ενότητες οι οποίες (όπως το αυτοκίνητο) είναι πολύ καλά οργανωμένες, ώστε να επιτυγχάνουν κάποιους στόχους και υποστόχους. Για να αποδομήσουμε

473

τον νου, πρέπει να ταξινομήσουμε και να αναγνωρίσουμε τον τελικό στόχο στο σχεδιασμό του. Τελικά έχει σχεδιαστεί ο ανθρώπινος νους για να δημιουργεί ομορφιά; Να ανακαλύπτει την αλήθεια; Για να αγαπάει και να εργάζεται; Για να εναρμονίζεται με άλλες ανθρώπινες υπάρξεις και με τη φύση; Την απάντηση δίνει η λογική της φυσικής επιλογής. Ο πρωταρχικός σκοπός για τον οποίο σχεδιάστηκε ο νους είναι να μεγιστοποιεί τον αριθμό των γονιδίων που τον δημιούργησαν. Η φυσική επιλογή ενδιαφέρεται μόνο για τη μακροπρόθεσμη κατάληξη των οντοτήτων που αναπαράγονται, δηλαδή οντότητες που διατηρούν μια σταθερή ταυτότητα διαμέσου πολλών γενεών αντιγράφων. Προβλέπει μόνο ότι οι αναπαραγωγείς των οποίων οι πράξεις τείνουν να αυξάνουν την πιθανότητα της δικής τους αναπαραγωγής καταλήγουν να κυριαρχούν. Όταν κάνουμε ερωτήσεις «Ποιος ή τι υποτίθεται ότι ωφελείται από την προσαρμογή;» και «Για ποιο σκοπό σχεδιάστηκε ο σχεδιασμός των έμβιων όντων;» η θεωρία της φυσικής επιλογής μάς δίνει την απάντηση: για τους μακροχρόνιους σταθερούς αναπαραγωγείς, τα γονίδια. Ακόμα και τα σώματά μας, ο εαυτός μας, δεν είναι ο τελικός ευεργετούμενος του σχεδιασμού μας. Όπως έχει πει ο Gould, «Τι είναι η ‘ατομική αναπαραγωγική επιτυχία’ για την οποία μιλάει ο Δαρβίνος; Δεν μπορεί να είναι το πέρασμα από το σώμα κάποιου στην επόμενη γενιά – γιατί, αλήθεια, δεν μπορείς να την πάρεις μαζί σου πάνω απ’ όλα με αυτήν την έννοια!» Το κριτήριο με το οποίο επιλέγονται τα γονίδια μπορεί να είναι η ποιότητα των σωμάτων που δημιουργούν, αλλά τα γονίδια είναι αυτά που πραγματοποιούν το πέρασμα στην επόμενη γενιά, και όχι τα φθαρτά σώματα, αυτά που επιλέγονται να ζήσουν και να αγωνιστούν για άλλη μια μέρα. Παρ’ όλο που υπάρχουν αντιρρήσεις (όπως και από τον ίδιο τον Gould), η θεωρία του γονιδίου κυριαρχεί στη θεωρία της εξέλιξης και είναι εξαιρετικά επιτυχής. Έχει διερωτηθεί και έχει βρει τις απαντήσεις, στους πιο βαθείς προβληματισμούς για τη ζωή, όπως το πώς προήλθε αυτή, γιατί υπάρχουν τα κύτταρα, γιατί υπάρχουν τα σώματα, γιατί υπάρχει το σεξ, ποια είναι η δομή του γονότυπου, γιατί τα ζώα αλληλεπιδρούν κοινωνικά και γιατί υπάρχει επικοινωνία. Είναι τόσο απαραίτητη στους ερευνητές της συμπεριφοράς των ζώων όσο είναι και οι νόμοι του Νεύτωνα για τους μηχανολόγους μηχανικούς. Όμως όλοι παρεξηγούν τη θεωρία. Σε αντίθεση με τη λαϊκή πεποίθηση, η γονιδιο-κεντρική θεωρία της εξέλιξης δεν υπαινίσσεται ότι η ουσία όλου του ανθρώπινου αγώνα είναι η εξάπλωση των γονιδίων μας. Με εξαίρεση το ‘‘γιατρό της γονιμότητας’’ που γονιμοποίησε τεχνητά τους ασθενείς του με το ίδιο του το σπέρμα, οι δότες στην τράπεζα σπέρματος για όσους έχουν κερδίσει το βραβείο Nobel και άλλους επιτυχημένους, κανένα ανθρώπινο πλάσμα (ή ζώο) δεν αγωνίζεται να εξαπλώσει το γονίδιό του. Ο Dawkins εξήγησε τη θεωρία σε ένα βιβλίο με τίτλο Το εγωιστικό γονίδιο, και η μεταφορά αυτή επιλέχτηκε με προσοχή. Δεν εξαπλώνουν εγωιστικά το γονίδιό τους οι άνθρωποι, τα ίδια τα γονίδια εξαπλώνονται εγωιστικά. Το κάνουν με τον

474

τρόπο που δημιουργούν και τον εγκέφαλό μας. Κάνοντάς μας να απολαμβάνουμε τη ζωή, την υγεία, τον έρωτα, τους φίλους και τα παιδιά, τα γονίδια αγοράζουν ένα λαχνό για την αντιπροσώπευσή τους στην επόμενη γενιά, με ευνοϊκές πιθανότητες στο περιβάλλον μέσα στο οποίο εξελιχθήκαμε. Οι στόχοι μας είναι υποστόχοι του τελικού σκοπού των γονιδίων, της αναπαραγωγής τους. Όμως και τα δύο είναι διαφορετικά. Σε ό,τι αφορά εμάς, οι στόχοι μας, συνειδητοί ή ασυνείδητοι, δεν αφορούν καθόλου τα γονίδια αλλά την υγεία, τους εραστές, τα παιδιά και τους φίλους. Η σύγχυση μεταξύ των στόχων μας και των στόχων των γονιδίων μας έχει επιφέρει το ένα μπέρδεμα μετά το άλλο. Ο σχολιαστής ενός βιβλίου για την εξέλιξη της σεξουαλικότητας αντιτίθεται στο ότι η ανθρώπινη μοιχεία, σε αντίθεση με την αντίστοιχη συμπεριφορά των ζώων, δεν μπορεί να αποβεί μια στρατηγική προς εξάπλωση των γονιδίων, επειδή οι μοιχοί παίρνουν μέτρα αποφυγής της εγκυμοσύνης. Όμως για τη στρατηγική τίνος μιλάμε; Η σεξουαλική επιθυμία δεν είναι μία στρατηγική των ανθρώπων για την προαγωγή των γονιδίων τους. Είναι η ανθρώπινη στρατηγική για να κατακτήσουν την ηδονή του έρωτα και η σεξουαλική απόλαυση είναι η στρατηγική των γονιδίων για τη δική τους προαγωγή. Αν δεν προαχθούν τα γονίδια, αυτό οφείλεται στο ότι είμαστε εξυπνότεροι από αυτά. Ένα βιβλίο που αναφέρεται στη συναισθηματική ζωή των ζώων εναντιώνεται στο ότι, εάν ο αλτρουισμός, σύμφωνα με τους βιολόγους, είναι απλώς η παροχή βοήθειας σε οικείους ανθρώπους ή το να κάνει χάρες ο ένας στον άλλο, εκ των οποίων και τα δύο εξυπηρετούν τα συμφέροντα των γονιδίων κάποιου, τελικά δεν θα ήταν πραγματικός αλτρουισμός, αλλά ένα είδος υποκρισίας. Και εδώ όμως υπάρχει μια σύγχυση. Όπως ακριβώς τα προσχέδια κατασκευών δεν απεικονίζουν κατ’ ανάγκην κτίρια, τα εγωιστικά γονίδια δεν συνεπάγονται κατ’ ανάγκη εγωιστικούς οργανισμούς. Όπως θα δούμε, μερικές φορές το πιο εγωιστικό πράγμα που μπορεί να κάνει ένα γονίδιο είναι να δημιουργήσει έναν εγκέφαλο χωρίς εγωισμό. Τα γονίδια είναι ένα έργο που διαδραματίζεται μέσα σε ένα άλλο έργο και όχι ο εσωτερικός μονόλογος των ηθοποιών. Βιβλιογραφικές Αναφορές Adelson, E.H., & Pentland, A.P. (1966). The perception of shading and reflectance. Στο Knill and Richards, 1996. Alexander, M., Stuss, M.P., & Benson, D.F. (1979). Capgras sydrome: Areduplicative phenomenon. Neurology, 29, 334-339. Allman, W. (1994). The stone-age present: How evolution has shaped modern life. New York: Simon and Schuster. Aloimonos, Y. & Rosenfeld, A. (1991). Computer vision. Science, 13, 12491254. Asimov, I. (1950). I, robot. New York: Bantam Books. 

Ο συγγραφέας παίζει με τις λέξεις «blueprints» και «blue buildings» στο «blueprints don’t necessarily specify blue buildings».

475

Barkow, J.H., Cosmides, L., & Tooby, J. (Eds.) (1992). The adapted mind: Evolutionary psychology and the generation of culture. New York: Oxford University Press. Bisiach, E., & Luzzatti, C. (1978). Unilateral neglect of representational space. Cortex, 14, 129-133. Bizzi, E., & Mussa-Ivaldi, F.A. (1990). Muscle properties and the control of arm movements. Στο Osherson, Kosslyn & Hollerbach, 1990. Bouchard, T.J., Jr., Lykken, D.T., McGue, M., Segal, N.L., & Tellegen, A. (1990). Sources of human psychologicla differences: The Minnesota Study of Twins Reared Apart. Science, 250, 223-228. Brown, D.E. (1991). Human universals. New York: McGraw-Hill. Buss, D.M. (1994). The evolution of desire. New York: Basic Books. Buss, D.M. (1995). Evolutionary psychology: A new paradigm for psychological science. Psychological Inquiry, 6, 1-30. Carrol, J. (1995). Evolution and literary theory. Columbia: University of Missouri Press. Chagnon, N.A. (1992). Yanamamo: The last days of Eden. New York: Harcourt Brace. Cherniak, C. (1983). Rationality and the structure of memory. Synthese, 53, 163-186. Chomsky, N. (1975). Reflections on language. New York: Pantheon. Chomsky, N. (1988). Language and problems of knowledge: The Managua lectures. Cambridge, Mass: MIT Press. Chomsky, N. (1991). Linguistics and cognitive science: Problems and mysteries. Στο A. Kasher (Ed.), The Chomskyan turn. Cambridge, Mass: Blackwell. Chomsky, N. (1993). Language and thought. Wakefield, R.I. & London: Moyer Bell. Cosmides, L. (1985). Deduction or Darwinian algorithms? An explanation of the “elusive” content effect on the Wason selection task. Ph.D. dissertation, Department of Psychology, Harvard University. Cosmides, L., & Tooby, J. (1994). Beyond intuition and instinct blindness: Toward an evolutionary rigorous cognitive science. Cognition, 50, 4177. Cramer, K.S. & Sur, M. (1995). Activity-dependent remodeling of connections in the mammalian visual system. Current Opinion in Neurobiology, 5, 106-111. Daly, M. & Wilson, M. (1988). Homicide. Hawthorne, N.Y.: Aldine de Gruyter. Daly, M. & Wilson, M. (1995). Discriminative parental solicitude and the relevance of evolutionary models to the analysis of motivational systems. Στο Gazzaniga, 1995. Darwin, C. (1859/1964). On the origin of species. Cambridge, Mass: Harvard University Press. Dawkins, R. (1976/1989). The selfish gene. New edition. New York: Oxford University Press.

476

Dawkins, R. (1983). Universal Darwinism. Στο D.S. Bendall (Ed.), Evolution from molecules to man. New York: Cambridge University Press. Dawkins, R. (1986). The blind watchmaker: Why the evidence of evolution reveals a universe without design. New York: Norton. Dawkins, R. (1995). River out of Eden: A Darwinian view of life. New York: Basic Books. Dennett, D.C. (1978a). Brainstorms: Philosophical essays on mind and psychology. Cambridge, Mass: Bradford Books/MIT Press. Dennett, D.C. (1984). Elbow room: The varieties of free will worth wanting. Cambridge, Mass: MIT Press. Dennett, D.C. (1995). Darwin’s dangerous idea: Evolution and the meanings of life. New York: Simon and Schuster. Dershowitz, A.M. (1994). The abuse excuse. Boston: Little, Brown. Dretske, F.I. (1981). Knowledge and the flow of information. Cambridge, Mass: MIT Press. Etcoff, N.L., Freeman, R., & Cave, K.R. (1991). Can we lose memories of faces? Content specificity and awareness in a prosopagnosic. Journal of Cognitive Neuroscience, 3, 25-41. Farah, M.J. (1990). Visual agnosia. Cambridge, Mass: MIT Press. Fisher, H.E. (1992). Anatomy of love: The natural history of monogamy, adultery, and divorce. New York: Norton. Fodor, J.A. (1968a). Psychological explanation: An introduction to the philosophy of psychology. New York: Random House, 1968. Fodor, J.A. (1975). The language of thought. New York: Crowell. Fodor, J.A. (1981). The present status of the innateness controversy. Στο J.A. Fodor, RePresentations. Cambridge, Mass: MIT Press. Fodor, J.A. (1983). The modularity of mind. Cambridge, Mass: MIT Press. Fodor, J.A. & commentators (1985). Precis and multiple book review of “The modularity of mind”. Behavioral and Brain Sciences, 8, 1-42. Fodor, J.A. (1994). The elm and the expert: Mentalese and its semantics. Cambridge, Mass: MIT Press. Frank, R.H. (1988). Passions within reason: The strategic role of the emotions. New York: Norton. Freeman, D. (1983). Margaret Mead and Samoa: The making and unmaking of an anthropological myth. Cambridge, Mass: Harvard University Press. Freeman, D. (1992). Paradigms in collision. Academic Questions, 5, 23-33. French, M. (1994). Invention and evolution: Design in nature and engineering. 2nd ed. New York: Cambridge University Press. Gallistel, C.R. (1995). The replacement of general-purpose theories with adaptive specializations. Στο Gazzaniga, 1995. Gardner, H. (1985). The mind’s new science: A history of the cognitive revolution. New York: Basic Books. Gordon, M. (1996). What makes a woman a woman? (Review of E. FoxGenovese’s “Feminism is not the story of my life”). New York Times Book Review, January 14, p. 9. Gould, S.J. (1980b). Caring groups and selfish genes. Στο Gould, 1980a.

477

Gould, S.J. (1983b). What happens to bodies if genes act for themselves? Στο Gould, 1983a. Gould, S.J. (1992). The confusion over evolution. New York Review of Books, November 19. Gould, S.J. & Lewontin, R.C. (1979). The spandrels of San Marco and the Panglossian program: A critique of the adaptationist programme. Proceedings of the Royal Society of London, 205, 281-288. Hamer, D. & Copeland, P. (1994). The science of desire: The search for the gay gene and the biology of behavior. New York: Simon and Schuster. Hamilton, W.D. (1996). Narrow roads of gene land: The collected papers of W.D. Hamilton, Vol. 1: Evolution of social behavior. New York: W.H. Freeman. Hatfield, E. & Rapson, R.L. (1993). Love, sex and intimacy: Their psychology, biology and history. New York: HarperCollins. Haugeland, J. (Ed.), (1981a). Mind design: Philosophy, psychology, artificial intelligence. Cambridge, Mass: Bradford Books/MIT Press. Haugeland, J. (1981b). Semantic engines: An introduction to mind design. Στο Haugeland, 1981a. Haugeland, J. (1981c). The nature and plausibility of cognitivism. Στο Haugeland, 1981a. Hess, R.H., Baker,C.L., & Zihl, J. (1989). The “motion-blind” patient: Low level spatial and temporal filters. Journal of Neuroscience, 9, 16281640. Hirschfeld, L.A. & Gelman, S.A. (1994a). Mapping the mind: Domain specificity in cognition and culture. New York: Cambridge University Press. Hirschfeld, L.A. & Gelman, S.A. (1994b). Toward a topography of mind: An introduction to domain specificity. Στο Hirschfeld & Gelman, 1994a. Hoffman, D.D. (1983). The interpretation of visual illusions. Scientific American, December. Hollerbach, J.M. (1990). Planning of arm movements. Στο Osherson, Kosslyn and Hollerbach, 1990. Horgan, J. (1993). Eugenics revisited. Scientific American, June. Horgan, J. (1995a). The new Social Darwinists. Scientific American, October. Hrdy, S.B. (1994). Interview. Στο T.A. Bass, Reinventing the future: Conversations with the world’s leading scientists. Reading, Mass: Addison Wesley. Jackendoff, R. (1987). Consciousness and the computational mind. Cambridge, Mass: MIT Press. Katz, J.N. (1995). The invention of homosexuality. New York: Dutton. Keeley, L.H. (1996). War before civilization: The myth of the peaceful savage. New York: Oxford University Press. Kitcher, P. (1992). Gene: current usages. In E.F. Keller & E.A. Lloyd (Eds.), Keywords in evolutionary biology. Cambridge, Mass: Harvard University Press. Lehman, D. (1992). Signs of the times: Deconstructions and the fall of Paul de Man. New York: Simon and Schuster.

478

Lenat, D.B. & Guha, D.V. (1990). Building large knowledge-based systems. Reading, Mass: Addison-Wesley. Levins, R. & Lewontin, R.C. (1985). The dialectical biologist. Cambridge, Mass: Harvard University Press. Lewontin, R.C., Rose, S. & Kamin, L.J. (1984). Not in our genes. New York: Pantheon. Lindsay, P.H. & Norman, D.A. (1972). Human information processing. New York: Academic Press. Lorber, J. (1994). Paradoxes of gender. New Haven: Yale University Press. Lykken, D.T., McGue, M., Tellegen, A. & Bouchard, T.J.Jr. (1992). Emergenesis: Genetic traits that may not run in families. American Psychologist, 47, 1565-1577. Marr, D. (1982). Vision. San Francisco: W.H. Freeman. Maynard Smith, J. (1975/1993). The theory of evolution. New York: Cambridge University Press. Maynard Smith, J. (1982). Evolution and the theory of games. New York: Cambridge University Press. Mayr, E. (1983). How to carry out the adaptationist program. The American Naturalist, 121, 324-334. Minsky, M. (1985). The society of mind. New York: Simon and Schuster. Minsky, M. & Papert, S. (1988b). Epilogue: The new connectionism. Στο Minsky and Papert, 1988a. Neisser, U. (1967). Cognitive psychology. Endelwood Cliffs, N.J.: PrenticeHall. Newell, A. & Simon, H.A. (1981). Computer science as empirical inquiry: Symbols and search. In Haugeland, 1981a. Nozick, R. (1981). Philosophical explanations. Cambridge, Mass: Harvard University Press. Paglia, C. (1992). Sex, art and American culture. New York: Vintage. Papathomas, T.V., Chubb, C., Gorea, A. & Kowler, E. (Eds.), (1995). Early vision and beyond. Cambridge, Mass: MIT Press. Patai, D. & Koertge, N. (1994). Professing feminism: Cautionary tales from the strange world of women’s studies. New York: Basic Books. Pinker, S. (1994). The language instinct. New York: HarperCollins. Pinker, S. & Prince, A. (1988). On language and connectionism: Analysis of a parallel distributed processing model of language acquisition. Cognition, 28, 73-193. reprinted in Pinker and Mehler, 1988. Plomin, R., Owen, M.J. & McGuffin, P. (1994). The genetic basis of complex human behaviors. Science, 264, 1733-1739. Poggio, G.E. (1995). Vision by man and machine. Scientific American, April. Profet, M. (1992). Pregnancy sickness as adaptation: A deterrent to maternal ingestion of teratogens. Στο Barkow, Cosmides and Tooby, 1992. Putnam, H. (1960). Minds and machines. In S. Hook (Ed.), Dimensions of mind: A symposium. New York: New York University Press. Pylyshyn, Z.W. (1984). Computation and cognition: Toward a foundation for cognitive science. Cambridge, Mass: MIT Press.

479

Pylyshyn, Z.W. (Ed.), (1987). The robot’s dilemma: The frame problem in artificial intelligence. Norwood, N.J.: Ablex. Raibert, M.H. (1990). Legged robots. In P.H. Winston & S.A. Shellard (Eds.), Artificial intelligence at MIT: Expanding frontiers, Vol. 2. Cambridge, Mass: MIT Press. Raibert, M.H. & Sutherland, I.E. (1983). Machines that walk. Scientific American, January. Rakic, P. (1995a). Corticogenesis in human and nonhuman primates. Στο Gazzaniga, 1995. Rakic, P. (1995b). Evolution of neocortical parcellation: The perspective from experimental neuroembryology. In Changeux & Chavaillon, 1995. Rock, I. (1983). The logic of perception. Cambridge, Mass: MIT Press. Rose, S. (1978). Pre-Copernican sociobiology? New Scientist, 80, 45-46. Sacks, O. & Wasserman, R. (1987). The case of the colorblind painter. New York Review of Books, 34, 25-34. Searle, J.R. (1983). The word turned upside down. New York Review of Books, October 27, pp. 74-79. Searle, J.R. (1993). Rationality and realism: What is at stake? Daedalus, 122, 55-83. The Seville Statement on Violence (1990). American Psychologist, 45, 11671168. Simon, H.A. & Newell, A. (1964). Information processing in computer and man. American Scientist, 52, 281-300. Sinha, P. & Adelson, E.H. (1993a). Verifying the “consistency” of shading patterns and 3D structures. Στο Proceedings of the IEEE Workshop on Qualitative Vision, New York. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society Press. Sinha, P. & Adelson, E.H. (1993b). Recovering reflectance and illumination in a world of painted polyhedra. Στο Proceedings of the Fourth International Conference on Computer Vision, Berlin. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society Press. Sommers, C.H. (1994). Who stole feminism? New York: Simon and Schuster. Sperber, D., Premack, D. & Premack, A.J. (Eds.), (1995). Causal cognition. New York: Oxford University Press. Streenly, K. & Kitcher, P. (1988). The return of the gene. Journal of Philosophy, 85, 339-361. Stryker, M.P. (1994). Precise development from imprecise rules. Science, 263, 1244-1245. Symons, D. (1979). The evolution of human sexuality. New York: Oxford University Press. Symons, D. (1992). On the use and misuse of Darwinism in the study of human behavior. In Barkow, Cosmides and Tooby, 1992. Tooby, J. (1985). The emergence of evolutionary psychology. Στο D. Pines (Ed.), Emerging synthesis in science. Santa Fe, N.M.: Santa Fe Institute.

480

Tooby, J. (1988). The evolution of sex and its sequelae. Ph.D. Dissertation, Harvard University. Tooby, J. & Cosmides, L. (1988). The evolution of war and its cognitive foundations. Paper presented at the annual meeting of the Human Behavior and Evolution Society, Ann Arbor. Mich. Institute for Evolutionary Studies Technical Report 88-1. University of California, Santa Barbara. Tooby, J. & Cosmides, L. (1989). Adaptation versus psychology: The role of animal psychology in the study of human behavior. International Journal of Comparative Psychology, 2, 105-118. Tooby, J. & Cosmides, L. (1990a). The past explains the present: Emotional adaptations and the structure of ancestral environments. Ethology and Sociobiology, 11, 375-424. Tooby, J. & Cosmides, L. (1992). Psychological foundations of culture. Στο Barkow, Cosmides and Tooby, 1992. Tooby, J. & Cosmides, L. (1996). Friendship and the Banker’s Paradox: Other pathways to the evolution of adaptations for altruism. Στο J. Maynard Smith (Ed.), Proceedings of the British Academy: Evolution of social behavior patterns in primates and man. London: British Academy. Trinkaus, E. (1992). Evolution of human manipulation. Στο Jones, Martin & Pilbeam, 1992. Turing, A.M. (1950). Computing machinery and intelligence. Mind, 59, 433460. vanEssen, D.C. & DeYoe, E.A. (1995). Concurrent processing in the primate visual cortex. In Gazzaniga, 1995. Wandell, B.A. (1995). Foundations of vision. Sunderland, Mass: Sinauer. Williams, G.C. (1966). Adaptation and natural selection: A critique of some current evolutionary thought. Princeton, N.J.: Princeton University Press. Williams, G.C. (1992). Natural selection: Domains, levels, and challenges. New York: Oxford University Press. Wilson, E.O. (1994). Naturalist. Washington, D.C.: Island Press. Winograd, T. (1976). Towards a procedural understanding of semantics. Revue Internationale de Philosophie, 117-118, 262-282. Wright, L. (1995). Double mystery. New York, August 7, pp.45-62. Wright, R. (1988). Three scientists and their gods: Looking for meaning in an age of information. New York: HarperCollins. Wright, R. (1994a). The moral animal: Evolutionary psychology and everyday life. New York: Pantheon. Wright, R. (1995). The biology of violence. New Yorker, March 13, pp. 6777.

481

Κεφάλαιο 11

Φιλοσοφικά Ζητήματα της Γνωσιακής Επιστήμης: τα Qualia, η προθετικότητα και το πρόβλημα νου-σώματος Gilbert Harman

Το άρθρο αυτό αποτελεί το 21ο Κεφάλαιο του Βιβλίου Foundations of Cognitive Science, Επιμ., M. Posner, MIT Press (1989). Η μετάφραση έγινε από την Όλγα Μαργαρίτη.

482

Νους-Σώμα Αυτό το κεφάλαιο εστιάζεται σε ένα από τα πιο βασικά φιλοσοφικά ζητήματα που εγείρονται εντός και γύρω από τη γνωσιακή επιστήμη και συγκεκριμένα στο αν η επιστήμη μπορεί εκ προοιμίου να εξηγήσει τη σχέση ανάμεσα στο νου και το σώμα. Στην ενότητα 21.5 αναφέρονται και κάποια άλλα θέματα με αναφορές στη σύγχρονη βιβλιογραφία. Η επιστήμη μπορεί να μας πει πολλά για την οπτική αντίληψη. Το φως αντανακλάται από ένα αντικείμενο και διαπερνά το χώρο μέχρι να φτάσει στον αμφιβληστροειδή. Απορροφώνται φωτόνια και ενεργοποιούνται νευρώνες που στέλνουν σήματα στον εγκέφαλο, τα οποία εξαρτώνται από τις σχετικές συχνότητες και τη σχετική ένταση του ερχόμενου φωτός στα διάφορα σημεία του αμφιβληστροειδούς. Τα σχήματα μεταβάλλονται βάσει αυτών των δεδομένων και αυτά που διακρίνονται στον έναν αμφιβληστροειδή σχετίζονται με τα σχήματα στον άλλο. Ακολουθεί περαιτέρω επεξεργασία μέχρι που, παρακάμπτοντας τις λεπτομέρειες τη διαδκασίας, σε ένα κρίσιμο σημείο αποκτάται συνειδητή οπτική εμπειρία συνοδευόμενη από αντιλήψεις για το περιβάλλον. Αν και αποκτούμε ολοένα καλύτερη κατανόηση των διαφόρων σταδίων αυτής της ακολουθίας (Marr 1982), δεν γνωρίζουμε σε ποιο ακριβώς σημείο το πλήθος των ενεργοποιημένων νευρώνων επιδρά στη συνείδηση και στις πεποιθήσεις, ούτε γνωρίζουμε επακριβώς πως πραγματοποιείται αυτό το αποτέλεσμα. Στην πραγματικότητα η ερώτηση ίσως είναι: Θα μπορέσουμε ποτέ να καταλάβουμε πως τα νοητικά φαινόμενα μπορούν να αναδυθούν από καθαρά φυσικές διαδικασίες; (Popper και Eccles 1977). Ωστόσο, πολλοί πιστεύουν ότι τα νοητικά φαινόμενα αποτελούν μια ειδική κατηγορία των φυσικών φαινομένων. Ο ακραίος συμπεριφορισμός αντιπροσωπεύει μια μορφή που μπορεί να πάρει αυτή η άποψη, υποστηρίζοντας ότι τα νοητικά φαινόμενα είναι συμπεριφορικές προδιαθέσεις και τάσεις. Σύμφωνα μ’ αυτή την άποψη, ένας πόνος στο μεγάλο δάχτυλο του ποδιού έγκειται σε ένα σύνολο τάσεων να το φροντίζουμε με διάφορους τρόπους, όπως η τάση να αντιδρούμε έτσι ώστε να το τραβάμε σε ακραίες θερμοκρασίες ή σε πίεση καθώς κι η τάση να παραπονούμαστε γι’ αυτό. Παρόμοια, η πεποίθηση ότι πρόκειται να βρέξει έγκειται σε προδιαθέσεις να φερόμαστε σαν να πρόκειται να βρέξει, όπως για παράδειγμα η τάση να μείνουμε μέσα ή κάτω από σκεπή κι η τάση να πάρουμε μια ομπρέλα ή να φορέσουμε ένα αδιάβροχο στην περίπτωση που βγούμε έξω (Morris 1946). Αυτή η απλή μορφή συμπεριφορισμού φαίνεται πολύ ακραία. Οι προτεινόμενες αναλύσεις δεν αποφέρουν καρπούς. Μπορεί να πιστεύετε ότι θα βρέξει χωρίς να έχετε την τάση να πάρετε ομπρέλα όταν βγείτε έξω γιατί μπορεί να θέλετε να βραχείτε. Μπορεί να πονάει το δάχτυλο

483

του ποδιού σας χωρίς να έχετε την προδιάθεση να παραπονεθείτε ή να το τραβήξετε γιατί μπορεί να σας χαρακτηρίζει το σπαρτιάτικο ήθος μη δείχνοντας έτσι κανένα σημάδι για το τι αισθάνεστε (Putnam 1980). Πολλοί κριτικοί θα αντιτίθεντο εκφράζοντας μεγαλύτερη αμφισβήτηση απέναντι στο συμπεριφορισμό, ο οποίος τονίζει την εξωτερική πλευρά του νοητικού. Σύμφωνα μ’ αυτούς τους κριτικούς, οι νοητικές καταστάσεις και διαδικασίες δεν είναι συμπεριφορικές προδιαθέσεις, αλλά εσωτερικές καταστάσεις και διαδικασίες υπεύθυνες για σχετικές συμπεριφορικές προδιαθέσεις. Τώρα φαίνεται καθαρά ότι οι καταστάσεις και διαδικασίες που πραγματοποιούνται στον εγκέφαλο είναι υπεύθυνες για συμπεριφορικές προδιαθέσεις. Έτσι ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι νοητικές καταστάσεις και διαδικασίες μπορούν να οδηγήσουν σε συμπεριφορικές τάσεις συνίσταται στην ομοιότητά τους με τις βαθύτερες φυσικές καταστάσεις και διαδικασίες που είναι υπεύθυνες για τις συμπεριφορικές αυτές προδιαθέσεις. Εάν Χ=Z και Y=Z, τότε X=Y. Εάν ο πόνος συνεπάγεται ό,τι προκαλεί τη συμπεριφορά του πόνου και (υπεραπλουστεύοντας τα πράγματα), η ενεργοποίηση των ινών C συνεπάγεται ό,τι προκαλεί τη συμπεριφορά του πόνου, τότε ο πόνος συνεπάγεται την ενεργοποίηση των ινών C (Lewis 1966). Μια θεωρία ταυτότητας τύπου προς τύπο υποστηρίζει ότι κάθε μορφή νοητικής εμπειρίας, όπως ο πόνος, είναι πανομοιότυπη με μια αντίστοιχη μορφή φυσικής εμπειρίας, όπως η ενεργοποίηση ινών C (Place 1956, Smart 1959). Είναι αμφίβολο αν αυτή είναι μια απόλυτα ισχυρή θέση, γιατί υπονοεί ότι η φυσική βάση για οποιαδήποτε μορφή νοητικού γεγονότος, όπως ο πόνος, πρέπει να είναι ίδια σε διαφορετικά ζωικά είδη. Σύμφωνα με μια μετριοπαθέστερη λειτουργιστική άποψη, ο πόνος μπορεί να έγκειται στην ενεργοποίηση ινών C για τους ανθρώπους, αλλά σε διαφορετικά στοιχεία για τα άλλα είδη. Ο λειτουργισμός υποστηρίζει ότι ορισμένα είδη νοητικών γεγονότων ταυτίζονται με εκείνα τα βαθύτερα γεγονότα, όποια κι αν είναι, που λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο. Αν η ενεργοποίηση ινών C είναι υπεύθυνη για τη συμπεριφορά πόνου στους ανθρώπους, αλλά κάποια άλλα είδη γεγονότων είναι υπεύθυνα για τη συμπεριφορά πόνου στις γάτες, τότε ο πόνος στους ανθρώπους μπορεί να ταυτιστεί με την ενεργοποίηση ινών C ενώ στις γάτες με κάποια άλλα είδη γεγονότων (Putnam 1967). Σύμφωνα με το λειτουργισμό, δεν έχει σημασία από τι προέρχονται οι νοητικές καταστάσεις και διαδικασίες, όπως δεν έχει σημασία από τι είναι φτιαγμένο ένα καρμπυρατέρ, μια καρδιά ή ένα βασιλιάς στο σκάκι (Sellars 1954, Fodor 1968). Αυτό που καθιστά κάτι ένα καρμπυρατέρ δεν είναι το χρώμα ή το σχήμα του, ούτε το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένο, αλλά η λειτουργία του και ο τρόπος με τον οποίο την αποκτά. Το καρμπυρατέρ είναι ένα τμήμα της μηχανής που αναμιγνύει τη βενζίνη με τον αέρα πριν το μείγμα αναφλεγεί ώστε να ενεργοποιήσει τη μηχανή. (Μια πλήρης περιγραφή του τρόπου με τον οποίο αποκτά αυτή τη λειτουργία θα βοηθούσε στη διάκριση μηχανών που χρησιμοποιούν καρμπυρατέρ από μηχανές που χρησιμοποιούν σύστημα

484

εισαγωγής καυσίμου.) Όποιο μηχάνημα επιτυγχάνει αυτή τη λειτουργία με παρόμοιο τρόπο λογίζεται ως καρμπυρατέρ ανεξάρτητα από το υλικό κατασκευής του ή την εμφάνισή του. Ένα όργανο του σώματος καλείται καρδιά αν λειτουργεί με τέτοιο τρόπο ώστε να αντλεί αίμα. Δεν χρειάζεται να έχει σχήμα καρδιάς ή να είναι φτιαγμένη από ένα συγκεκριμένο υλικό, καθώς μπορεί να υπάρξει μια τεχνητή καρδιά φτιαγμένη από μέταλλο ή πλαστικό. Με τον ίδιο τρόπο ο ψυχοφυσιολογικός λειτουργισμός προβλέπει έναν τεχνητό νου κατασκευασμένο από σιλικόνη. Η κατανόηση της φύσης ενός συγκεκριμένου είδους νοητικής κατάστασης προϋποθέτει την κατανόηση του πως λειτουργεί αυτή η κατάσταση. Οι επιθυμίες λειτουργούν προς αποσαφήνιση των στόχων ενός ατόμου. Οι πεποιθήσεις λειτουργούν ως αναπαράσταση του κόσμου. Η αντίληψη λειτουργεί με σκοπό να παρέχει τις αναπαραστάσεις του άμεσου περιβάλλοντος. Ο πόνος λειτουργεί με σκοπό να προειδοποιεί για βλάβη ή για ακραίες πιέσεις ή θερμοκρασίες (Armstrong 1968). Μια σημαντική πλευρά των λειτουργιστικών εννοιών είναι ότι προσδιορίζονται σε σχέση με ένα ολόκληρο σύστημα αλληλεπιδρώντων λειτουργιών. Για να κατανοήσουμε τι είναι μια καρδιά, πρέπει να κατανοήσουμε τη λειτουργία της ως αντλία, πράγμα που απαιτεί να κατανοήσουμε τι είναι η λειτουργία της κυκλοφορίας του αίματος σε σχέση με άλλες λειτουργικές διαδικασίες. Για να κατανοήσουμε τι είναι ένα καρμπυρατέρ, πρέπει να γνωρίζουμε πως δουλεύει μια μηχανή εσωτερικής καύσης. Πρέπει να δούμε πως η λειτουργία του καρμπυρατέρ συνδυάζεται με την υπόλοιπη διαδικασία. Για να καταλάβουμε τι είναι ένας βασιλιάς στο σκάκι, πρέπει να κατανοήσουμε το ρόλο του βασιλιά σε σχέση με τους ρόλους των άλλων κομματιών στο σκάκι - στρατιώτης, βασίλισσα, πύργος, ιππότης και αξιωματικός. Κατά τον ίδιο τρόπο για να καταλάβουμε πως λειτουργούν οι πεποιθήσεις, πρέπει να κατανοήσουμε πως αυτές λειτουργούν σε σχέση με τις επιθυμίες, τις προθέσεις, την αντίληψη, τα συναισθήματα και την εξαγωγή συμπερασμάτων, δεδομένου ότι ένα άτομο συμπεριφέρεται με τρόπο που να εξασφαλίζει την υλοποίηση των στόχων του, οι οποίοι δημιουργούνται με βάση τις πεποιθήσεις του (Harman 1973, Lycan 1987). Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο ο ακραίος συμπεριφορισμός είναι καταδικασμένος να αποτύχει. Μια συγκεκριμένη πεποίθηση δεν μπορεί από μόνη της να ταυτιστεί με συγκεκριμένες συμπεριφορικές προδιαθέσεις, επειδή αυτές προσδιορίζονται από ποικίλες πεποιθήσεις μαζί, καθώς και από διάφορες επιθυμίες και άλλες νοητικές καταστάσεις. Αν προτίθεστε να πάρετε την ομπρέλα σας, δεν εξαρτάται μόνο από την πεποίθησή σας ότι θα βρέξει, αλλά και από την επιθυμία σας να μη βραχείτε, από την οπτική αντίληψή της ομπρέλας που βρίσκεται στη γωνία, από την περαιτέρω πεποίθηση ότι οι ομπρέλες προστατεύουν από τη βροχή και ούτω καθεξής.

485

Ο λειτουργισμός υποστηρίζει ότι οι νοητικές καταστάσεις και τα γεγονότα είναι ακριβώς εκείνες οι καταστάσεις και τα γεγονότα μέσα στον εγκέφαλο που παρουσιάζουν σχετικές λειτουργίες. Αυτό μας επιτρέπει ξεκάθαρα να υποθέσουμε ότι υπάρχουν εσωτερικές καταστάσεις και γεγονότα που παρουσιάζουν τέτοιες λειτουργίες. Σε αντίθεση με τον ακραίο συμπεριφορισμό, ο λειτουργισμός τηρεί μια θετική θέση απέναντι στις εσωτερικές διαδικασίες. Έτσι ο λειτουργισμός προχωράει πέρα από τον ακραίο συμπεριφορισμό κατά δύο τουλάχιστον τρόπους. Πρώτον, ο λειτουργισμός υποθέτει ότι οι συμπεριφορικές προδιαθέσεις είναι το αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσεων μεταξύ διαφόρων νοητικών καταστάσεων, ενώ ο ακραίος συμπεριφορισμός αποδίδει συμπεριφορικές προδιαθέσεις σε ξεχωριστές νοητικές καταστάσεις, όπως η πεποίθηση ή η επιθυμία, με αντιστοίχιση μίας προς μία. Δεύτερον, ο λειτουργισμός αποδίδει νοητικές καταστάσεις και γεγονότα σε έναν οργανισμό μόνο αν υπάρχουν εσωτερικές καταστάσεις που να λειτουργούν με κατάλληλο τρόπο, ενώ ο ακραίος συμπεριφορισμός είναι σε θέση να ερμηνεύσει τις νοητικές καταστάσεις και γεγονότα με βάση τις αντίστοιχες συμπεριφορικές προδιαθέσεις ανεξάρτητα από το ποιες εσωτερικές καταστάσεις είναι υπεύθυνες γι αυτές. Πρέπει άραγε ο λειτουργισμός να υποθέτει ότι όλες οι πεποιθήσεις και οι άλλες ψυχολογικές καταστάσεις είναι έκδηλες λειτουργικές καταστάσεις; Οι περισσότεροι άνθρωποι πιστεύουν ότι ο αριθμός των δορυφόρων της γης είναι μικρότερος από είκοσι και επίσης μικρότερος από δέκα. Παρόλο που πρόκειται για δύο διαφορετικές πεποιθήσεις, είναι αμφίβολο αν γίνονται αντιληπτές ως δύο διακριτές λειτουργικές καταστάσεις, τουλάχιστον σε ανθρώπους που δεν έχουν συλλογιστεί ποτέ αυτές τις συγκεκριμένες προτάσεις. Μια πιθανή λειτουργιστική απάντηση είναι να υποστηρίξουμε ότι, για να κυριολεκτούμε, οι άνθρωποι φυσιολογικά δεν πιστεύουν ότι ο αριθμός των δορυφόρων της γης είναι μικρότερος από είκοσι μέχρι να συλλογιστούν όντως αυτή την πρόταση και να την αποδεχτούν ρητά. Μέχρι τότε η πρόταση είναι άδηλη και συνίσταται σ’ αυτό που πράγματι πιστεύουν. Ή αν κάτι τέτοιο παραβιάζει τους συνηθισμένους τρόπους εξέτασης των πεποιθήσεων, μια ισοδύναμη απάντηση θα ήταν να επιτρέψουμε σε τέτοιες άδηλες πεποιθήσεις να θεωρούνται ως κανονικές, διακρίνοντας όμως τις έκδηλες λειτουργικές πεποιθήσεις από τις πεποιθήσεις που είναι μόνο άδηλες εντός έκδηλων πεποιθήσεων (Harman 1978). Είναι όμως ξεκάθαρο ότι όλες οι πεποιθήσεις υλοποιούνται είτε σε έκδηλες λειτουργικές πεποιθήσεις, είτε σε άδηλες εντός τέτοιων έκδηλων πεποιθήσεων; Οι περισσότεροι άνθρωποι πιστεύουν ότι οι καμηλοπαρδάλεις δεν φορούν πανωφόρι στην άγρια φύση. Είναι αυτή η άποψη άδηλη εντός των έκδηλων λειτουργικών πεποιθήσεών τους; Είναι δύσκολο να εντοπίσει κανείς έκδηλες λειτουργικές πεποιθήσεις οι οποίες να υποδηλώνουν πιστά αυτή την πρόταση (Dennett 1975). Περνώντας σε ένα διαφορετικό παράδειγμα, ο Ullman (1979) πρότεινε

486

ότι οι διαδικασίες που είναι υπεύθυνες για την οπτική αντίληψη της κίνησης βασίζονται στη σιωπηλά αποδεκτή θεώρηση ότι τα περισσότερα αντικείμενα γίνονται ορατά ως σταθερά. Δεν πρόκειται για τη θέση κατά την οποία η αποδοχή της πρότασης παίζει ένα λειτουργικό ρόλο στην οπτική αντίληψη, ούτε για τη θέση ότι η πρόταση υπονοείται από άλλες προτάσεις των οποίων η ρητή αποδοχή παίζει κάποιο λειτουργικό ρόλο στην οπτική αντίληψη. Αυτό που έχει μεγαλύτερη σημασία είναι να ισχυριστούμε ότι συγγενικές διαδικασίες θα οδηγήσουν σε κατάλληλες αναπαραστάσεις οπτικής κίνησης μόνο αν τα αντικείμενα που γίνονται ορατά τείνουν να είναι σταθερά (Dennett 1986). Ο προβληματισμός γύρω από αυτά και άλλα παραδείγματα εγείρει την πιθανότητα ότι οι πεποιθήσεις και άλλες ψυχολογικές καταστάσεις δεν είναι ποτέ οι ίδιες λειτουργικές καταστάσεις, αλλά ενυπάρχουν πάντα σιωπηρές ή άδηλες σε άλλα είδη καταστάσεων και διαδικασιών που δεν μπορούν να ταυτιστούν με κοινές ψυχολογικές καταστάσεις. Αυτή είναι η άποψη του σύνθετου συμπεριφορισμού, όπως τον αποκαλώ, ο οποίος συμφωνεί εν μέρει με το λειτουργισμό υποστηρίζοντας ότι οι προδιαθέσεις δεν μπορούν να αποδοθούν σε νοητικές καταστάσεις λαμβανόμενες μία προς μία, επίσης όμως συμφωνεί εν μέρει και με τον ακραίο συμπεριφορισμό απορρίπτοντας τον ισχυρισμό ότι οι νοητικές καταστάσεις και διαδικασίες πρέπει οι ίδιες να παίζουν έναν πραγματικά λειτουργικό ρόλο αντί να καθίστανται απλώς άδηλες μέσα σε άλλα είδη βαθύτερων καταστάσεων και διαδικασιών (Dennett 1987). Ο Dennett (1983) υποστήριξε ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε χαρακτηριστικά των νοητικών καταστάσεων των ανθρώπων για να προβλέψουμε και να κατανοήσουμε τι κάνουν χωρίς να υποθέτουμε ότι αυτές οι καταστάσεις υλοποιούνται λειτουργικά, ακριβώς όπως μπορούμε να προσδιορίσουμε το κέντρο βάρους σε ένα μηχάνημα και να χρησιμοποιήσουμε αυτό το αποτέλεσμα για να προβλέψουμε και να κατανοήσουμε τη σταθερότητα του μηχανήματος χωρίς να πρέπει να υποθέσουμε ότι το κέντρο βάρους του είναι κατασκευασμένο από ένα ειδικό υλικό ή ότι έχει κάποια άλλα ιδιαίτερα εσωτερικά χαρακτηριστικά. Έτσι οι τρεις πιθανές απαντήσεις στο πρόβλημα νου-σώματος είναι η θεωρία ταυτότητας τύπου προς τύπο, ο ψυχοφυσιολογικός λειτουργισμός και ο σύνθετος συμπεριφορισμός. Και οι τρεις προσφέρουν σχεδόν την ίδια απάντηση στην ερώτησή μας για τη μετάβαση ανάμεσα στη φυσική προσομοίωση του αμφιβληστροειδούς και των νευρολογικών διαδικασιών από τη μια πλευρά, και τις ακόλουθες οπτικές εμπειρίες και πεποιθήσεις για το περιβάλλον από την άλλη. Πως μπορούν καθαρά φυσικά γεγονότα και διαδικασίες να προκαλούν νοητικά γεγονότα και διαδικασίες; Οι νοητικές καταστάσεις και διαδικασίες προκύπτουν όταν τα φυσικά γεγονότα και οι διαδικασίες δημιουργούν τις σχετικές συμπεριφορικές προδιαθέσεις. Ο σύνθετος συμπεριφορισμός ταυτίζει τις νοητικές καταστάσεις και τα γεγονότα με τις προδιαθέσεις, ενώ η θεωρία ταυτότητας και ο λειτουργισμός τις ταυτίζουν με τις φυσικές αιτίες των προδιαθέσεων.

487

Πρέπει να συλλογιστούμε αν τέτοιες ταυτίσεις νου και ύλης προσφέρουν μια προοπτική εξήγησης του τι είναι καθαρά νοητικό μέσα στις νοητικές καταστάσεις και εμπειρίες. 21.2 Προθετικότητα Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των νοητικών καταστάσεων και εμπειριών είναι ότι μπορούν να έχουν περιεχόμενο. Μπορούν να αναπαραστήσουν τα πράγματα με ένα συγκεκριμένο τρόπο. Η οπτική εμπειρία αναπαριστά μια μεγάλη κόκκινη ντομάτα. Ένας πόνος στο πόδι αναπαριστά μια ενόχληση που εντοπίζεται στο πόδι. Ο φόβος ότι το αφεντικό παρακολουθεί αναπαριστά το αφεντικό να παρακολουθεί. Βέβαια υπάρχουν πλευρές των νοητικών καταστάσεων που ξεπερνούν το περιεχόμενό τους. Ο φόβος και η ελπίδα ότι το αφεντικό παρακολουθεί μπορεί να έχουν το ίδιο αναπαραστασιακό περιεχόμενο – ότι το αφεντικό παρακολουθεί- αλλά αποτελούν ξεχωριστές στάσεις απέναντι σ’ αυτό το περιεχόμενο. Ωστόσο, το περιεχόμενο μιας κατάστασης είναι μία από τις σημαντικές πλευρές της. Ο τεχνικός όρος προθετικότητα μερικές φορές χρησιμοποιείται όσον αφορά στον τρόπο με τον οποίο διαμορφώνονται οι νοητικές καταστάσεις και εμπειρίες σχετικά με κάτι (Rosenthal 1986, Dennett 1987). Ο,τιδήποτε αφορά μια πεποίθηση ή εμπειρία νοείται σαν προθετικό αντικείμενο αυτής της πεποίθησης ή εμπειρίας και ο τρόπος με τον οποίο αυτή αναπαριστά τα πράγματα αποτελεί το προθετικό της περιεχόμενο. Ένας λόγος για τη χρησιμοποίηση του όρου ‘‘προθετικός’’ έγκειται στο να ληφθεί υπόψη η πιθανότητα κατά την οποία το προθετικό αντικείμενο μιας εμπειρίας ή νοητικής κατάστασης δεν υπάρχει ή δεν είναι αληθές. Μπορεί να έχετε την ψευδαίσθηση ενός ροζ αστακού, να λατρέψετε έναν ψεύτικο θεό και να αναζητάτε την πηγή της νεότητας. Μπορεί να πιστεύετε σε πράγματα που δεν είναι αληθινά. Μια λευκή γραβάτα μπορεί να δείχνει κόκκινη σε ένα συγκεκριμένο φως και η ενόχληση που προκαλεί τον πόνο στο πόδι σας μπορεί στην πραγματικότητα να εντοπιστεί στην πλάτη σας. Οι νοητικές καταστάσεις και εμπειρίες έχουν μια μη παράγωγη, μια ‘‘πρωταρχική’’ προθετικότητα αντίθετη από την παράγωγη προθετικότητα μιας περιγραφής που εκφράζεται γλωσσικά ή μιας εικόνας σε ένα βιβλίο (Haugeland 1981). Το προθετικό περιεχόμενο των γλωσσικών περιγραφών οφείλεται στη χρήση τους προκειμένου να εκφράσουν τις σκέψεις των ομιλητών και να προκαλέσουν ανάλογες σκέψεις στους ακροατές. Συνεπώς, το προθετικό περιεχόμενο των γλωσσικών περιγραφών προέρχεται από το προθετικό περιεχόμενο των σκέψεων τις οποίες οι περιγραφές εκφράζουν και θυμίζουν. Όμως αυτές οι σκέψεις δεν έχουν παράγωγο περιεχόμενο μόνο υπ’ αυτή την έννοια. Οι καταστάσεις ενός υπολογιστή μπορούν να έχουν προθετικό περιεχόμενο, αλλά είναι αμφιλεγόμενο αν ένας υπολογιστής μπορεί να έχει καταστάσεις με πρωταρχική προθετικότητα όπως έχουν οι νοητικές καταστάσεις. Μερικοί φιλόσοφοι ισχυρίζονται ότι μπορούμε να

488

αποδώσουμε προθετικότητα στις καταστάσεις ενός υπολογιστή μόνο αν και όταν ο υπολογιστής χρησιμοποιείται για να παράγει κάτι που μπορούμε να ερμηνεύσουμε ως που έχει νόημα. Αν χρησιμοποιήσουμε τον υπολογιστή για να εκτελέσουμε κάποιον υπολογισμό και να εκτυπώσουμε το αποτέλεσμα, τότε το εκτυπωμένο αποτέλεσμα έχει περιεχόμενο που προέρχεται από το πως χρησιμοποιούμε την εκτύπωση. Αυτό στη συνέχεια δίνει περιεχόμενο στην εσωτερική αναπαράσταση της απάντησης του υπολογιστή και στις ενδιάμεσες αναπαραστάσεις που προκύπτουν κατά την πορεία των λειτουργιών του υπολογιστή. Από την άλλη πλευρά, ένας υπολογιστής μπορεί να ελέγχει ένα ρομπότ ή άλλα μηχανήματα χωρίς ποτέ να εκτυπώσει αποτελέσματα τα οποία θα διαβάσουν οι άνθρωποι. Οι διαδικασίες του υπολογιστή προκειμένου να το κάνει αυτό, μπορεί κάλλιστα να προϋποθέτουν τη χρήση εσωτερικών αναπαραστάσεων του ζητούμενου έργου, τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν, τις καταστάσεις του περιβάλλοντος και ούτω καθεξής. Θα είχαν οι αναπαραστάσεις αυτές τη μη παράγωγη προθετικότητα την οποία έχουν οι νοητικές καταστάσεις και εμπειρίες; Σκεφτείτε ένα απλούστερο παράδειγμα (Dennett 1981). Ένα θερμόμετρο μετράει τη θερμοκρασία από την ποσότητα κατεύθυνσης του μετάλλου σε μια διμεταλλική ταινία η οποία εφάπτεται σε ένα δείκτη μέτρησης της θερμοκρασίας σε βαθμούς Κελσίου. Εδώ έχουμε παράγωγη προθετικότητα: η θέση του δείκτη υποδεικνύει ότι η θερμοκρασία είναι 15 γιατί η θέση μπορεί να μεταδώσει σε έναν άνθρωπο μια τέτοια πληροφορία. Από την άλλη πλευρά, αν το ίδιο είδος διμεταλλικής ταινίας χρησιμοποιείται σε ένα θερμοστάτη που ελέγχει ένα κλιματιστικό, η επαρκής κλίση της ταινίας θα προκαλέσει μια ηλεκτρική επαφή και το κλιματιστικό θα κλείσει. Η δημιουργία της ηλεκτρικής επαφής μ’ αυτό τον τρόπο χαρακτηρίζεται από το προθετικό περιεχόμενο ότι το δωμάτιο είναι πλέον αρκετά δροσερό, όχι όμως εξαιτίας κάποιου μηνύματος από έναν χειριστή. Οι σχετικές καταστάσεις του θερμοστάτη δεν έχουν παράγωγο περιεχόμενο όπως έχουν οι σχετικές καταστάσεις του θερμόμετρου. Ο θερμοστάτης δεν έχει πεποιθήσεις για τη θερμοκρασία, ούτε έχει κάποια πραγματική γνώση της θερμοκρασίας, μόνο μια καθαρή έννοια κατά την οποία υπάρχουν καταστάσεις με μη παράγωγο προθετικό περιεχόμενο. Κάποιοι φιλόσοφοι θα αντιδρούσαν πιστεύοντας ότι υπάρχει ακόμα μια σημαντική έννοια κατά την οποία ο θερμοστάτης έχει παράγωγο περιεχόμενο. Όλα όσα σημαίνει η απόδοση περιεχομένου στη δημιουργία ηλεκτρικής επαφής έχουν να κάνουν με το ότι θεωρούμε χρήσιμο και ενδιαφέρον να ερμηνεύσουμε το θερμοστάτη κατ’ αυτόν τον τρόπο. Έχει περιεχόμενο μόνο από την προοπτική ενός τρίτου προσώπου, ενώ οι νοητικές καταστάσεις και εμπειρίες έχουν περιεχόμενο από την προοπτική του πρώτου προσώπου. Οι νοητικές σας καταστάσεις και εμπειρίες έχουν περιεχόμενο για σας και όχι μόνο γι αυτούς που σας παρατηρούν. Απ’ αυτή την άποψη, η πρόκληση

489

ηλεκτρικής επαφής δεν έχει περιεχόμενο για το θερμοστάτη (Searle 1980, 1983). Αλλά αυτό δεν είναι απόλυτα σωστό. Ακόμα κι αν η πρόκληση ηλεκτρικής επαφής δεν έχει περιεχόμενο για το θερμοστάτη, έχει περιεχόμενο για το σύστημα ελέγχου της θερμοκρασίας που περιέχει το κλιματιστικό και το θερμοστάτη, γιατί η πρόκληση ηλεκτρικής επαφής κλείνει το κλιματιστικό. Επιπλέον το περιεχόμενο έχει κατά κάποιο τρόπο μια προοπτική πρώτου προσώπου, επειδή το περιεχόμενο δεν περιορίζεται μόνο στο ότι είναι δροσερά κάπου, αλλά στο ότι είναι «αρκετά δροσερά κοντά μου, (στο σύστημα κλιματισμού) ώστε να μπορώ να σταματήσω να ψυχραίνω τον αέρα.» Οι καταστάσεις σε ένα σύστημα κλιματισμού έχουν προθετικό περιεχόμενο εξαιτίας του τρόπου με τον οποίο οι καταστάσεις λειτουργούν ώστε να διατηρήσουν το δωμάτιο σε θερμοκρασίες ενός συγκεκριμένου εύρους. Παρόμοια, όσο πιο σύνθετες αναπαραστάσεις χρησιμοποιούνται σε έναν υπολογιστή που ελέγχει ένα ρομπότ, τόσο μεγαλύτερες πιθανότητες θα έχει για προθετικό περιεχόμενο εξαιτίας του τρόπου με τον οποίο λειτουργούν αυτές οι αναπαραστάσεις. Αυτό αφήνει άλυτο το αν η προθετικότητα των νοητικών καταστάσεων και διαδικασιών απαιτεί κάτι περισσότερο. Ο Searle (1980) επιχειρηματολογεί πάνω στο ότι η νοητική προθετικότητα απαιτεί κάτι περισσότερο από το είδος της προθετικότητας που μπορεί να αποδοθεί στα εξαρτήματα ενός διεθνούς συστήματος όπως ένα κλιματιστικό ή ένα ρομπότ. Υποθέστε ότι έχουμε μια πλήρη λειτουργική εξειδίκευση των εσωτερικών διαδικασιών που είναι υπεύθυνες για τη συμπεριφορά ενός ομιλητή της κινεζικής γλώσσας με τη μορφή της προσομοίωσης σε έναν υπολογιστή. Οι οδηγίες σ’ αυτό το πρόγραμμα μεταφράζονται στα αγγλικά ώστε να μπορέσουν να τις ακολουθήσουν άνθρωποι που γνωρίζουν μόνο αγγλικά κι όχι κινέζικα. Όταν οι ομιλητές αγγλικών ακολουθούν αυτές τις οδηγίες, ξεκινούν με κινέζικα εισερχόμενα, τα οποία επεξεργάζονται σχηματίζοντας διάφορες αναπαραστάσεις και εκτελώντας πράξεις σ’ αυτές τις αναπαραστάσεις σύμφωνα με τις οδηγίες τους, μέχρι να αντιδράσουν τελικά στη δεδομένη είσοδο όπως θα έκανε ένας ομιλητής της κινεζικής. Ο Searle παρατηρεί ότι η ικανότητα των άγγλων ομιλητών να ακολουθήσουν τέτοιες οδηγίες δεν θα επαρκούσε ώστε να τους εξασφαλίσει την κατανόηση της κινεζικής. Ενώ οι αγγλόφωνοι ακολούθησαν τις οδηγίες, χρησιμοποίησαν ποικίλες αναπαραστάσεις, οι οποίες είχαν προθετικό περιεχόμενο με τη λειτουργική έννοια χωρίς να έχουν καμία αληθή νοητική προθετικότητα. Προεκτείνοντας την άποψη του Searle, αν αντικαθιστούσαμε τους ομιλητές της αγγλικής γλώσσας με έναν κατάλληλα προγραμματισμένο υπολογιστή που κατευθύνει ένα ρομπότ το οποίο μιλάει κινέζικα, το ρομπότ δεν θα κατανοούσε τα κινέζικα καλύτερα απ’ ότι οι ομιλητές των αγγλικών. Η νοητική ζωή του ρομπότ θα ήταν το ίδιο κενή όσο του θερμοστατικά ελεγχόμενου κλιματιστικού, παρόλο που και στις δύο περιπτώσεις μπορούμε να

490

αποδώσουμε προθετικότητα σε εσωτερικές καταστάσεις βάσει λειτουργιστικών θεωρήσεων. Αυτή είναι η άποψη του Searle. Άλλοι έχουν σκεφτεί ότι το συμπέρασμα του Searle πρέπει να είναι λανθασμένο. Ένα ρομπότ του οποίου οι συμπεριφορικές προδιαθέσεις είναι πολύ όμοιες με αυτές ενός ανθρώπου, θα έχει παρόμοια νοητική ζωή, ειδικά αν υπάρχει επαρκής λειτουργική ομοιότητα ανάμεσα στο ρομπότ και στον άνθρωπο. Απ’ αυτή την άποψη η διαφορά μεταξύ του θερμοστατικά ελεγχόμενου κλιματιστικού και του ανθρώπου είναι μόνο διαβαθμιστική (Dennett 1981, Bennett 1964, 1976). Αν οι συμπεριφορικές προδιαθέσεις του ρομπότ ήταν πολύ όμοιες με αυτές ενός ανθρώπου, τότε φαίνεται ότι υπάρχει λόγος να υποθέσουμε ότι το ρομπότ έχει μια νοητική ζωή, όπως πιστεύουμε για τον άνθρωπο. Ο Searle (1980) το αρνείται αυτό χρησιμοποιώντας το επιχείρημά του κινέζικου δωματίου. Η επιχειρηματολογία του βασίζεται στο ότι αν ένα μεγάλο ρομπότ παρουσιάζει τις σχετικές συμπεριφορικές προδιαθέσεις επειδή περιέχει ένα δωμάτιο με έναν ομιλητή αγγλικών ο οποίος πηγαινοέρχεται ακολουθώντας τις οδηγίες του προγράμματος που προσομοιώνει έναν ομιλητή της κινεζικής, αυτό δεν είναι αρκετό ώστε το άτομο να καταλάβει κινέζικα και, σύμφωνα με τον Searle, δεν θα ήταν αρκετό ούτε για το μεγάλο ρομπότ που περιέχει το άτομο, να καταλάβει τίποτα. Έτσι, σύμφωνα με τον Searle,με βάση την ισότητα του συλλογισμού πρέπει να αρνηθούμε ότι το υπολογιστικά ελεγχόμενο ρομπότ θα καταλάβαινε κάτι. Τι δικαιολογεί την απόδοση νοητικής ζωής σε άλλους ανθρώπους όταν οι συμπεριφορικές προδιαθέσεις δεν επαρκούν; Ο Searle (1983) απαντάει ότι ο καθένας σκέφτεται αναλογικά με τη δική του περίπτωση. Γνωρίζετε άμεσα ότι έχετε νοητική ζωή και έχετε λόγους να πιστεύετε ότι αυτό συνδέεται με το ότι έχετε ένα λειτουργικό εγκέφαλο ενός συγκεκριμένου τύπου. Επειδή κι οι άλλοι άνθρωποι έχουν λειτουργικούς εγκεφάλους παρόμοιου τύπου, δικαιολογημένα σκέφτεστε ότι έχουν και μια νοητική ζωή σαν τη δική σας. Το πρόβλημα με το φανταστικό ρομπότ, σύμφωνα με τον Searle, είναι ότι ο εγκέφαλός του (δηλαδή του υπολογιστή του) δεν είναι κατασκευασμένος από το σωστό είδος ύλης. Έτσι ο Searle καταλήγει σε μία θεωρία ταυτότητας τύπου προς τύπο. Η άποψη του Searle παραμένει η ίδια. Οι υποστηρικτές του συμπεριφορισμού, του λειτουργισμού και του ερμηνευτισμού απορρίπτουν το επιχείρημα του κινέζικου δωματίου του Searle. Υποστηρίζουν ότι ένα ρομπότ που είναι λειτουργικά ισομορφικό με έναν ομιλητή της κινεζικής, θα καταλαβαίνει κινέζικα ακόμα κι αν αποδειχθεί ότι οι εσωτερικές διαδικασίες εκτελούνται από έναν ή περισσότερους ομιλητές αγγλικών που πηγαινοέρχονται μέσα στο ρομπότ εκτελώντας τις οδηγίες ενός εσωτερικού προγράμματος. Τα μικρά ανθρωπάκια που βρίσκονται μέσα δεν καταλαβαίνουν κινέζικα, αλλά το σύστημα με το οποίο συνεργάζονται καταλαβαίνει. Ο Searle πιστεύει ότι η απάντηση του συστήματος είναι τελείως λανθασμένη, άλλοι όμως διαφωνούν. Πράγματι, δεν είναι ξεκάθαρο το πόσο διαφέρουν οι συνηθισμένοι

491

άνθρωποι από τα κινέζικα δωμάτια που είναι γεμάτα από ορδές ανόητων ανθρωπαρίων. Ο εγκέφαλός μας δουλεύει έτσι όπως δουλεύει επειδή είναι γεμάτος από μικροσκοπικούς οργανισμούς (εγκεφαλικά κύτταρα) που ανόητα ακολουθούν κάποιες περιορισμένες αρχές! 21.3 Qualia Ας στραφούμε σε ένα σχετικό θέμα. Σκεφτείτε πως είναι να βλέπετε τον κόσμο έγχρωμα. Τώρα φανταστείτε πως θα ήταν να έχετε τις ίδιες εμπειρίες αλλά με διαφορετικά χρώματα, όπου το πράσινο αντικαθίσταται με το κόκκινο, το μπλε αντικαθίσταται με το πορτοκαλί και ούτω καθεξής για όλο το φάσμα των χρωμάτων. Τελικά, φανταστείτε ότι η Alice βλέπει τον κόσμο με τον πρώτο τρόπο και ο Bert με τον δεύτερο. Αν αυτό ήταν πάντα αληθινό για την Alice και τον Bert, μάλλον είναι δύσκολο να το ανακαλύψουν. Θα χρησιμοποιούν τις λέξεις των χρωμάτων με τον ίδιο τρόπο για τα ίδια εξωτερικά πράγματα, αποκαλώντας το γρασίδι πράσινο και τις ώριμες ντομάτες κόκκινες ακόμα κι αν οι ώριμες ντομάτες φαίνονται στην Alice όπως φαίνεται το γρασίδι στον Bert και το αντίστροφο. Η διαφορά μεταξύ τους πρέπει να αντικατοπτρίζεται στις συμπεριφορικές τους προδιαθέσεις ή τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των καταστάσεων που προκύπτουν κοιτώντας το φρέσκο γρασίδι. Η διαφορά μπορεί να έγκειται μόνο στην ποιότητα των οπτικών τους εμπειριών. Αυτή η γραμμή σκέψης διαμορφώνει τη βάση μιας αμφιλεγόμενης αντίθεσης προς το λειτουργισμό και το σύνθετο συμπεριφορισμό. Επειδή τέτοιες απόψεις δεν μπορούν να διακρίνουν την εμπειρία της Alice απ’ αυτήν του Bert, υποστηρίζεται ότι δεν μπορούν να αποδώσουν την πιο σημαντική πλευρά της εμπειρίας, δηλαδή τον ποιοτικό της χαρακτήρα. Αυτή η αντίρρηση μερικές φορές ονομάζεται άρνηση των αντίστροφων qualia, ενώ η αντίρρηση του Searle παίρνει τη μορφή της άρνησης των απόντων qualia (Fodor και Block 1972), επειδή ο Searle πιστεύει ότι όλα είναι κενά μέσα στο ρομπότ -δεν υπάρχουν κανενός είδους qualia. Αποδεικνύεται πολύ δύσκολο να εκτιμήσουμε την άρνηση των αντίστροφων qualia επειδή δεν είναι σαφές πως εκλαμβάνονται τα qualia –ποιότητες της εμπειρίας ή ποιότητες των βιωμένων αντικειμένων. Το ζήτημα είναι αρκετά σύνθετο. Όμως μου φαίνεται ότι οι υποστηρικτές της άρνησης των αντίστροφων qualia έρχονται αντιμέτωποι με ένα δίλημμα. Αν τα qualia θεωρούνται ποιότητες των βιωμένων αντικειμένων, τότε ο λειτουργισμός και ο σύνθετος συμπεριφορισμός μπορούν να αρνηθούν την εκδοχή των αντίστροφων qualia χωρίς να έρθουν σε αμηχανία. Από την άλλη πλευρά αν τα qualia θεωρούνται ποιότητες της εμπειρίας, δεν υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι έχουν κάποια νοητική ή ψυχολογική σημασία. Η εμφανής δύναμη της άρνησης των qualia έγκειται στην ασαφή διάκριση αυτών των δύο πιθανοτήτων. Ας εξηγήσω. Υποτίθεται ότι η Alice και ο Bert γνωρίζουν τα qualia τους; Όταν κοιτάζουν μια ώριμη ντομάτα, ποιων ποιοτικών χαρακτηριστικών έχουν

492

επίγνωση; Σε πρώτη φάση γνωρίζουν ορισμένα χαρακτηριστικά της ντομάτας. Δεν τους παρουσιάζονται απλά χαρακτηριστικά της εμπειρίας τους. Η ποιότητα την οποία η Alice θα περιέγραφε ως «κόκκινη» παρουσιάζεται σ’ αυτήν σαν χαρακτηριστικό της ντομάτας και όχι σαν στοιχείο της εμπειρίας της. Παρόμοια, η ποιότητα την οποία ο Bert θα περιέγραφε ως «κόκκινη» παρουσιάζεται σ' αυτόν ως χαρακτηριστικό της ντομάτας. Αυτό οδηγεί στο να εκλάβουμε τα qualia ως ποιοτικά χαρακτηριστικά της εν λόγω ντομάτας. Σύμφωνα μ’ αυτήν την ερμηνεία της άρνησης των qualia, συμπεραίνουμε ότι η εμπειρία της Alice παρουσιάζει μια ντομάτα με το χαρακτηριστικό Χ, ενώ η εμπειρία του Bert παρουσιάζει μια ντομάτα με το χαρακτηριστικό Y. Όταν και οι δύο κοιτάξουν το γρασίδι, συμβαίνει το αντίθετο. Η εμπειρία της Alice παρουσιάζει το γρασίδι που χαρακτηρίζεται από το στοιχείο Y, ενώ η εμπειρία του Bert παρουσιάζει το γρασίδι που χαρακτηρίζεται από το στοιχείο Χ. Αυτή η ερμηνεία ταιριάζει με την ιδέα ότι οι ντομάτες φαίνονται στην Alice όπως το γρασίδι στον Bert και το αντίστροφο. Το να πούμε ότι οι ντομάτες φαίνονται με έναν ορισμένο τρόπο στην Alice συνεπάγεται ότι η εμπειρία της παρουσιάζει ντομάτες με ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό δηλαδή το χαρακτηριστικό που δίνει στο γρασίδι η εμπειρία του Bert. Μετά όμως προκύπτει μια επιπλέον συνέπεια. Αν πρόκειται για μια κατάσταση φυσιολογικής αντίληψης με την έννοια ότι η Alice και ο Bert εκλαμβάνουν από κοινού το περιβάλλον, όπως αντιλαμβάνονται ότι είναι, τότε η Alice πιστεύει ότι η ντομάτα έχει το χαρακτηριστικό που της φαίνεται ότι έχει, ενώ ο Bert πιστεύει ότι η ντομάτα έχει το χαρακτηριστικό που του φαίνεται ότι έχει. Έτσι έχουν διαφορετικές πεποιθήσεις για τη ντομάτα. Ο Bert πιστεύει ότι η ντομάτα είναι Y κι όχι Χ, ενώ η Alice πιστεύει ότι η ντομάτα είναι Χ κι όχι Y. Επιπλέον επειδή χρησιμοποιούν τη λέξη κόκκινο για να εκφράσουν τις πεποιθήσεις τους, η Alice με το κόκκινο εννοεί Χ και ο Bert εννοεί Y. Έτσι μία συνέπεια αυτής της ερμηνείας της άρνησης των αντίστροφων qualia είναι ότι η Alice και ο Bert εννοούν διαφορετικά πράγματα με τη λέξη κόκκινο, παρόλο που χρησιμοποιούν αυτούς τους όρους ακριβώς με τον ίδιο τρόπο όταν μιλάνε για τα αντικείμενα του περιβάλλοντος! Μα αυτό είναι παράλογο. Κάτι πάει στραβά. Μάλλον πρέπει να συμφωνήσουμε ότι η Alice και ο Bert εννοούν το ίδιο πράγμα με τη λέξη κόκκινο. Επίσης επειδή χρησιμοποιούν τις λέξεις για να εκφράσουν τις πεποιθήσεις τους, έχουν τις ίδιες πεποιθήσεις για το χρώμα της ντομάτας. Δεν είναι όμως πιθανό ότι η ντομάτα δείχνει διαφορετικά για τον Bert απ’ ότι για την Alice; Όχι. Αυτό δεν είναι δυνατό λόγω της λειτουργικής σύνδεσης μεταξύ της αντιληπτικής εμπειρίας και της πεποίθησης. Φυσιολογικά, κάποιος εμπιστεύεται τον τρόπο με τον οποίο δείχνουν τα πράγματα –κάποιος δέχεται τον τρόπο με τον οποίο δείχνουν τα πράγματα σαν έναν καλό οδηγό για το πως είναι. Αν ο τρόπος με τον οποίο φαίνεται μια ώριμη ντομάτα στην Alice την οδηγεί στην ίδια πεποίθηση που οδηγεί και τον Bert ο τρόπος που

493

δείχνει μια ώριμη ντομάτα, τότε πρέπει να δείχνει ίδια στον καθένα εξαιτίας της φυσιολογικής αρχής σχηματισμού των πεποιθήσεών τους με το να δέχονται απλώς ότι τα πράγματα είναι έτσι όπως δείχνουν. Για να συνοψίσουμε αυτό το μέρος του διλήμματος, αν τα qualia θεωρούνται ιδιότητες του αντικειμένου της εμπειρίας, μπορούμε να αποδεχτούμε την πιθανότητα των αντίστροφων qualia παρά τις όμοιες προδιαθέσεις και λειτουργικές καταστάσεις, μόνο αν είμαστε σε θέση να λάβουμε υπόψη μας τα «αντίστροφα νοήματα» παρά την όμοια χρήση των λέξεων για τα χρώματα. Ή θέτοντας το ζήτημα σε άλλη βάση, επειδή η σημασία των λέξεων που αντιπροσωπεύουν τα χρώματα προσδιορίζονται από τα αντικείμενα του περιβάλλοντος στα οποία αναφέρονται αυτές οι λέξεις, δεν μπορούν να υπάρξουν αντίστροφα qualia με αυτήν την έννοια. Από την άλλη πλευρά αν τα qualia θεωρούνται ως χαρακτηριστικά συγκεκριμένων εμπειριών (παρά χαρακτηριστικά των προβαλλόμενων αντικειμένων συγκεκριμένων εμπειριών), τότε θεωρείται δεδομένο να υποστηρίξουμε ότι αυτά είναι σχετικά από εμπειρία σε εμπειρία. Σκεφτείτε χαμηλού επιπέδου φυσικές ιδιότητες συγκεκριμένων εμπειριών. Υποθέστε ότι το κόκκινο φως που πέφτει στον αμφιβληστροειδή της Alice προξενεί φυσικά γεγονότα Χ και το πράσινο φως προξενεί φυσικά γεγονότα Y, ενώ στον Bert αυτό συμβαίνει αντίστροφα. Το κόκκινο φως προκαλεί στο μάτι του φυσικά γεγονότα Y, ενώ το πράσινο φως προκαλεί φυσικά γεγονότα Χ (Lycan 1973, Shoemaker 1982). Θεωρείται δεδομένο το να πούμε ότι μόνο η φυσική διαφορά πρέπει να δημιουργήσει τη σχετική νοητική διαφορά, επειδή αυτό ακριβώς είναι το θέμα ανάμεσα στην τύπο προς τύπο θεωρία ταυτότητας από τη μια πλευρά και στο λειτουργισμό και το σύνθετο συμπεριφορισμό από την άλλη. Αν τα qualia θεωρούνται χαρακτηριστικά συγκεκριμένων εμπειριών των οποίων έχουμε επίγνωση (σε αντίθεση με τα φυσικά χαρακτηριστικά που φυσιολογικά δεν γνωρίζουμε), τότε η δυσκολία είναι ότι απλώς δεν φαίνεται να γνωρίζουμε τα σωστά χαρακτηριστικά. Η Alice μπορεί να γνωρίζει τέτοια προθετικά χαρακτηριστικά της εμπειρίας της όπως είναι η εμπειρία του να βλέπει μια ώριμη κόκκινη ντομάτα. Αλλά δεν έχει επίγνωση εκείνων των χαρακτηριστικών της εμπειρίας της λόγω αυτού που κάνει την εμπειρία να διαθέτει ένα τέτοιο προθετικό χαρακτηριστικό. Με άλλα λόγια δεν γνωρίζει καθαρά κανένα «νοητικό χρώμα» το οποίο καθιστά την εμπειρία της μια αναπαράσταση της διπλανής ντομάτας. Αν αμφισβητείται το γεγονός ότι το κόκκινο που γνωρίζει η Alice πρέπει να είναι ένα γνωστικό χαρακτηριστικό, εφόσον μπορεί να έχει επίγνωση αυτού ακόμα κι όταν δεν υπάρχει μια φυσική ντομάτα μπροστά της (αν για παράδειγμα έχει μια παραίσθηση), πρόκειται για την εκδοχή του εσφαλμένου «επιχειρήματος της ψευδαίσθησης» της αβάσιμης αντιληπτικής θεωρίας των αισθητηριακών δεδομένων. (Η θεωρία των αισθητηριακών δεδομένων υποστηρίζει ότι οι ντομάτες και το γρασίδι γίνονται μόνο έμμεσα αντιληπτά μέσω της άμεσης αντίληψης

494

των νοητικών αναπαραστάσεων.) Αυτός ο συλλογισμός φαίνεται ενδιαφέρων μόνο αν παραβλέψουμε το γεγονός ότι το αντικείμενο της επίγνωσης είναι ένα προθετικό αντικείμενο, που δεν χρειάζεται να υπάρχει (Anscombe 1965, Quine 1960, Armstrong 1961, 1968). Στην περίπτωση της παραίσθησης , η Alice γνωρίζει κάτι κόκκινο, αλλά το κόκκινο αντικείμενο είναι ένα ανύπαρκτο φυσικό αντικείμενο παρά ένα υπαρκτό νοητικό αντικείμενο. Το εσφαλμένο επιχείρημα της ψευδαίσθησης μπορεί να έρθει στην επιφάνεια εξετάζοντας ένα ανάλογο επιχείρημα που αφορά την έρευνα του Ponce de Leon για την πηγή της νεότητας. «Σίγουρα έψαχνε κάτι. Αλλά τίποτα στον κόσμο δεν μπορεί να ταυτιστεί μ’ αυτό που ψάχνει. Μάλλον αναζητά κάτι νοητικό». Αυτό είναι ολότελα λανθασμένο. Το αντικείμενο της αναζήτησής του ήταν μια πραγματική φυσική πηγή νεότητας. Αλοίμονο, κάτι τέτοιο δεν υπάρχει. Με τον ίδιο τρόπο αυτό που βλέπει, ή υποτίθεται ότι βλέπει η Alice όταν βρίσκεται σε παραίσθηση, είναι η κοκκινότητα μιας ντομάτας. Μπορεί να μην υπάρχει κοκκινότητα μπροστά της, αυτό όμως δε σημαίνει ότι τη βλέπει νοητικά. Σημαίνει μόνο ότι βλέπει (ή υποτίθεται ότι βλέπει) κάτι που δεν υπάρχει. Έτσι οποιαδήποτε εμφανής αληθοφάνεια της άρνησης των αντίστροφων qualia αποδίδεται στη σύγχυση μεταξύ της κοκκινότητας του μήλου και ενός στοιχείου της εμπειρίας που αναπαριστά αυτήν την κοκκινότητα. Αν αποφευχθεί αυτή η σύγχυση, δεν υπάρχει λόγος να πιστεύουμε ότι η Alice και ο Bert έχουν με κάποιο τρόπο επίγνωση σχετικών χαρακτηριστικών των εμπειριών τους. Οι εμπειρίες τους μπορεί να συνίστανται από αντίστροφα φυσικά χαρακτηριστικά με αμοιβαία σχέση του ενός προς το άλλο, αυτό όμως εγείρει το ερώτημα κατά πόσο έχει σημασία για την εμπειρία μια τέτοια αντιστροφή. Η εμπειρία του πόνου και άλλων αισθήσεων εκ πρώτης όψεως φαίνεται ότι συνεπάγεται την επίγνωση εσωτερικών ποιοτικών χαρακτηριστικών της εμπειρίας, όμως κι εδώ είναι σημαντικό να διαχωρίσουμε τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του προθετικού αντικειμένου της εμπειρίας από αυτά της ίδιας της εμπειρίας (Armstrong 1962).Όταν πονάει το πόδι σας, έχετε επίγνωση κάποιων χαρακτηριστικών στο πόδι σας, αλλά η εμπειρία δεν βρίσκεται στο πόδι σας. Αν είναι κάπου, είναι στο κεφάλι σας. Τα συναισθήματα χωρίς αναφορά αντικειμένων, μπορούν να θεωρηθούν περιπτώσεις όπου έχετε επίγνωση των εσωτερικών ποιοτικών χαρακτηριστικών τα οποία όμως δεν μπορούν να αποδοθούν στο αντικείμενο της εμπειρίας. Πρόκειται για παραδείγματα εμπειριών με αόριστα αντικείμενα. Το περιεχόμενο ενός φόβου χωρίς αντικείμενο αναφοράς θα μπορούσε να εκφραστεί λεκτικά ως κάτι κακό που πρόκειται να συμβεί. Συνεπώς δεν υφίσταται αντιπαράθεση μεταξύ της άρνησης των αντίστροφων qualia απ’ τη μια πλευρά και του λειτουργισμού και του σύνθετου συμπεριφορισμού απ’ την άλλη. 21.4 Υποκειμενικό- Αντικειμενικό.

495

Θα έπρεπε να εκφράσουμε έναν τελευταίο προβληματισμό γύρω από τις τρεις παραπάνω θέσεις, τη θεωρία ταυτότητας τύπου προς τύπο, τον λειτουργισμό και τον σύνθετο συμπεριφορισμό και γύρω από τη γνωσιακή επιστήμη γενικότερα. Ο προβληματισμός έγκειται στο ότι κάθε επιστημονική προσέγγιση του νου πρέπει να εξετάζει τις νοητικές καταστάσεις απ’ έξω, από την οπτική γωνία ενός αντικειμενικού τρίτου προσώπου. Δυστυχώς φαίνεται ότι υπάρχουν σημαντικές πλευρές της νοητικής ζωής που δεν μπορούν να γίνουν κατανοητές από αυτήν την προοπτική παρά μόνο από την προοπτική ενός υποκειμενικού πρώτου προσώπου. Για παράδειγμα, παρόλο που η εξήγηση νευρωνικών γεγονότων, λειτουργικών σχέσεων και συμπεριφορικών προδιαθέσεων από ένα αντικειμενικό τρίτο πρόσωπο μπορεί να δώσει μια πλήρη περιγραφή αρκετών πλευρών του πόνου, δεν αρκεί για να δείξει ποια είναι η αίσθηση του πόνου. Κάποιος ο οποίος δεν γνωρίζει την αίσθηση του πόνου, δεν θα την γνωρίζει ούτε ύστερα από την ανάγνωση μιας πλήρως λειτουργικής περιγραφής του πόνου. Έτσι, ένα εκ γενετής τυφλό άτομο μπορεί να κατέχει όλη την αντικειμενική γνώση για την οπτική αντίληψη, συμπεριλαμβανομένων όλων των συμπεριφορικών και λειτουργικών πληροφοριών, χωρίς να έχει την παραμικρή ιδέα για το πως είναι να βλέπει το κόκκινο χρώμα (Dilthey 1910, Nagel 1974, 1986, Jackson 1982, 1986). Πιστεύω ότι αυτό είναι σωστό χωρίς να σημαίνει ότι η γνωσιακή επιστήμη δεν μπορεί να εξηγήσει τι είναι ξεκάθαρα νοητικό στις νοητικές καταστάσεις και εμπειρίες. Ένα παρεμφερές σχόλιο μπορεί να προκύψει σε σχέση με τη θεωρία του νοήματος. Φαίνεται ότι το νόημα μιας λέξης σε μία γλώσσα καθορίζεται από τον τρόπο χρήσης της (Sellars 1954, Harman 1987). Μια πλήρως αντικειμενική περιγραφή της χρήσης μιας δεδομένης λέξης ίσως να μην αρκεί για να δείξει τι σημαίνει ο όρος. Για παράδειγμα, η χρήση συγκεκριμένων λέξεων μπορεί να εξηγηθεί μέσω του ρόλου που παίζουν σε άμεσα αναγνωρίσιμες συνεπείς και ασυνέπειες σημασίες, όπου μπορούμε να πούμε ότι δύο προτάσεις αυτομάτως αποκλείουν η μία την άλλη, όταν γίνεται αμέσως φανερό ότι είναι ασυνεπείς η μία προς την άλλη (Harman 1986). Σκεφτείτε μια προτασιακή συνθήκη Ν της οποίας η χρήση εξηγείται ως εξής; «Για κάθε πρόταση Α, η Ν(Α) και η Α αμέσως αποκλείονται αμοιβαία και η μία συνεπάγεται αμέσως ό,τι αποκλείει η άλλη.» Τι σημαίνει αυτή η συνθήκη; Ας υποθέσουμε ότι είναι μια συνθήκη άρνησης. Είναι μια συνηθισμένη (κλασική) ή μια ειδική (για παράδειγμα, διαισθητική) άρνηση; Η απάντηση σ’ αυτές τις ερωτήσεις δεν είναι ξεκάθαρη αν σας δίνεται μόνο αυτό το είδος περιγραφής της χρήσης. Από την άλλη πλευρά, αν μπορείτε να μεταφράσετε μια λέξη σύμφωνα με τον δικό σας τρόπο ομιλίας, για παράδειγμα, αν γνωρίζετε ότι το Ν μπορεί να μεταφραστεί στη γλώσσα σας ως όχι (ή δεν ισχύει ότι), τότε γνωρίζετε τι σημαίνει. Στην πραγματικότητα φαίνεται ότι ανεξάρτητα από το αν κατέχετε την αντικειμενική γνώση και χρήση, δεν θα κατανοήσετε έναν όρο αν δεν μάθετε οι ίδιοι πως να τον

496

χρησιμοποιείτε ή πως να τον μεταφράσετε στη γλώσσα σας (Quine 1960). Έτσι η κατανόηση μέσω ενσυναίσθησης που απαιτείται για πλήρη ψυχολογική κατανόηση είναι παρόμοια με την ανάγκη για σημασιολογική μετάφραση. Ένας εκ γενετής τυφλός δεν μπορεί να καταλάβει τι σημαίνει να βλέπει κάτι κόκκινο επειδή δεν υπάρχει τρόπος να μεταφράσει αυτήν την εμπειρία σε κάτι οικείο προς αυτόν. Επαναλαμβάνω ότι αυτό δεν είναι ένα επιχείρημα ενάντια στη θεωρία ταυτότητας τύπου προς τύπο, στον λειτουργισμό, στον σύνθετο συμπεριφορισμό ή στη γνωσιακή επιστήμη γενικότερα. Το θέμα έγκειται μάλλον στο γεγονός ότι αυτές οι απόψεις υποδηλώνουν ότι δεν μπορείτε να κατανοήσετε πλήρως την νοητική ζωή κάποιου άλλου, γνωρίζοντας απλώς τις συμπεριφορικές προδιαθέσεις αυτού του ατόμου καθώς και τη βαθύτερη αιτιακή ή λειτουργική ερμηνεία των προδιαθέσεων του. Αυτές οι απόψεις οδηγούν σε περαιτέρω κατανόηση μέσω του να φαντάζεστε και μόνο πως είναι να βιώνετε τα πράγματα όπως τα βιώνει κι ο άλλος. Αποκτούμε αυτό το είδος κατανόησης μόνο όντας σε θέση να μεταφράσουμε την εμπειρία του άλλου ατόμου με δικούς μας όρους, όπως ακριβώς αποκτούμε περαιτέρω κατανόηση για τη λέξη που χρησιμοποιεί κάποιος άλλος, όταν σκεφτόμαστε πως θα τη μεταφράσουμε με δικά μας λόγια. Μπορεί η επιστήμη να μας πει πως οι διάφορες νευρωνικές δραστηριότητες του οφθαλμού και του εγκεφάλου προκαλούν την οπτική εμπειρία; Ίσως μπορεί πληροφορώντας μας για το πως αυτές οι δραστηριότητες λειτουργούν σε απάντηση προς το περιβάλλον προκειμένου να δώσουν στο άτομο πληροφορίες για το περιβάλλον τις οποίες θα χρησιμοποιήσει για να αποφασίσει πως θα δράσει. Η επιστήμη μπορεί κάποτε να μας πει τα πάντα για τις βαθύτερες νευρωνικές δραστηριότητες και τις σύνθετες συμπεριφορικές προδιαθέσεις που συνεπάγονται αυτές οι δραστηριότητες. Μια τέτοια περιγραφή θα μπορούσε να αποσαφηνίσει τι είναι αυτό που καθιστά τις καταστάσεις και τις διαδικασίες νοητικές, παρόλο που δεν θα αρκούσε για να καταλάβει ένα τυφλό άτομο πως είναι να βλέπει κάτι κόκκινο. 21.5 Κάποια Άλλα Φιλοσοφικά Ζητήματα Αυτό το κεφάλαιο αφορά μερικά από τα θέματα που επικεντρώνονται γύρω από το πρόβλημα νου-σώματος. Βέβαια υπάρχουν κι άλλες σχετικές πλευρές αυτού του προβλήματος. Για παράδειγμα, εγείρονται αμφιβολίες σχετικά με την ελεύθερη βούληση (Dennett 1984, Strawson 1986). Επίσης, το πρόβλημα νου-σώματος δεν αποτελεί τον μόνο τρόπο σύνδεσης της σύγχρονης φιλοσοφίας με τη γνωσιακή επιστήμη. Για παράδειγμα, η φιλοσοφική επιστημολογία σχετίζεται με την αντίληψη, τη μνήμη και το συλλογισμό. Ο Goldman (1986) παρέχει μια καλή ερμηνεία του θέματος μελετώντας το σε σχέση με την εργασία στην ψυχολογία και στην τεχνητή νοημοσύνη. Ο Harman (1986) επεξεργάζεται θέματα που αφορούν την αναθεώρηση του συλλογισμού

497

και των πεποιθήσεων. Ο Holland κι οι συνεργάτες του (1986) αναπτύσσουν ερμηνείες για τον επιστημονικό συλλογισμό και τον έλεγχο της συμμεταβολής. Ο Bratman (1987) κι ο Wilson (1989) ασχολούνται με το σχεδιασμό, την πρόθεση και τον πρακτικό συλλογισμό. Οι Stich και Nisbett (1980) κι ο Cohen (1981) εξετάζουν αν τα ψυχολογικά πειράματα από τους Kahneman, Tversky και άλλους (Kahneman 1982, Nisbett και Ross 1980) παρουσιάζουν περιπτώσεις ανθρώπινου παραλογισμού ή αποτυχίας. Επιπλέον υπάρχουν φιλοσοφικά ζητήματα μεθοδολογίας. Συγκεκριμένα, ο Fodor (1980) κι ο Stich (1983) υποστηρίζουν ότι οι εξηγήσεις στα πλαίσια της γνωσιακής επιστήμης θα έπρεπε να συλλαμβάνονται καθαρά «συντακτικά» ή «σολιψιστικά», δηλαδή, χωρίς αναφορά στο περιβάλλον ενός οργανισμού. Αντίθετα, ο Harman (1988)υποστηρίζει ότι οι γνωσιακές δραστηριότητες δεν μπορούν να γίνουν κατανοητές παρακάμπτοντας το πως αυτές λειτουργούν στη ζωή ενός οργανισμού που αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του. Ένα σχετικό μεθοδολογικό ζήτημα αφορά τη σχέση μεταξύ γνωσιακής επιστήμης και συνηθισμένων αντιλήψεων. Σύμφωνα με την ψυχολογία του κοινού νου, οι άνθρωποι κινούνται βάσει των πεποιθήσεων και των επιθυμιών τους, δηλαδή δρουν προς ικανοποίηση των επιθυμιών τους υπό το φως των πεποιθήσεών τους και διαμορφώνουν σχέδια και προθέσεις τα οποία στη συνέχεια επιχειρούν να πραγματοποιήσουν. Πως προσαρμόζεται αυτή η εικόνα στα πλαίσια της γνωσιακής επιστήμης; Θα αναφερθεί η ώριμη γνωσιακή επιστήμη στις επιθυμίες, στις πεποιθήσεις και σε άλλες οικείες ψυχολογικές καταστάσεις; Αρκετοί φιλόσοφοι υποστηρίζουν ότι μια επαρκής γνωσιακή επιστήμη πρέπει να εγκαταλείψει έννοιες όπως η επιθυμία και η πεποίθηση. Μελετήστε Paul Churchland 1979, 1981, Patricia Churchland 1986, Stich 1983 και (για ένα επιχείρημα υπέρ της άλλης άποψης) Baker 1987. Αυτή η άποψη έρχεται σε σύγκρουση με τη θεωρία ταυτότητας τύπου προς τύπο και τον ψυχοφυσιολογικό λειτουργισμό που εξετάστηκαν σ’ αυτό το κεφάλαιο και υποδηλώνει ότι δεν υφίστανται οι έννοιες της πεποίθησης και της επιθυμίας παρά μόνο σε μια σωστή θέση σύνθετου συμπεριφορισμού όπως αυτή του Dennett 1987. Τέλος αναφέρω τη φιλοσοφία της γλώσσας και τη φιλοσοφική λογική οι οποίες συνδυάζονται στα πλαίσια της σημασιολογίας της γλώσσας. Το Le Pore, 1987, περιέχει έναν αριθμό άρθρων με πολλές αναφορές και σε άλλες σύγχρονες εργασίες. Βιβλιογραφικές Αναφορές Anscombe, G.E.M. (1965). The intentionality of sensation: A grammatical feature. Στο R.J. Butler, ed. Analyticak Philosophy. 2nd series. Oxford: Blackwell. Reprinted in Anscombe, G.E.M. (1981). Metaphysics and the Philosophy of Mind: Collected Philosophical Papers, Volume II. Minneapolis: University of Minnesota Press, pp. 3-20.

498

Armstrong, D.M. (1961). Perception and the Physical World. London: Routledge and Kegan Paul. Armstrong, D.M. (1962). Bodily Sensations. London: Routledge and Kegan Paul. Armstrong, D.M. (1968). A Materialist Theory of the Mind. London: Routledge and Kegan Paul. Baker, L.R. (1987). Saving Belief: A Critique of Psysicalism. Princeton, NJ: Princeton University Press. Bennett, J. (1964). Rationality. London: Routledge and Kegan Paul. Bennett, J. (1976). Linguistic Behaviour. Cambridge, Engl.: Cambridge University Press. Bratman, M. (1987). Intention, Plans, and Practical Reason. Cambridge, MA: Harvard University Press. Churchland, P.M. (1979). Scientific Realism and the Plasticity of Mind. Cambridge, Engl.: Cambridge University Press. Churchland, P.M. (1981). Eliminative materialism and the propositional attitudes. Journal of Philosophy 78: 67-90. Churchland, P.S. (1986). Neurophilosophy: Toward a Unified Science of the Mind/Brain. Cambridge, MA: MIT Press. Cohen, L.J. (1981). Can human irrationality be experimentally demonstrated? Brain and Behavioral Sciences 4: 317-331. Dennett, D.C. (1975). Brain writing and mind reading. Στο K. Gunderson, ed. Language, Mind, and Meaning: Minnesota Studies in the Philosophy of Science, VII. Minneapolis: University of Minnesota Press. Dennett, D.C. (1981). True believers. Στο A.F. Heath, ed. Scientific Explanation. Oxford: Oxford University Press. Reprinted in Dennett 1987. Dennett, D.C. (1983). Intentional systems in cognitive ethology: The "Panglossian paradigm" defended. Behavioral and Brain Sciences 6: 343-390. Reprinted in Dennett 1987. Dennett, D.C. (1984). Elbow Room. Cambridge, MA: MIT Press. Dennett, D.C. (1986). Remarks in discussion in Pylyshyn, Zenon, and Demopoulos, eds. Meaning and Cognitive Structure: Issues in the Computational Theory of Mind. Norwood, NJ: Ablex. Dennett, D.C. (1987). The Intentional Stance. Cambridge, MA: MIT Press. Dilthey, W. (1910). Der Aufbau der geistegen Welt in der Geisteswissenhaften. Reprinted as Gessammelte Schriften. Vol. 7. Leipzig and Berlin: Teubner, 1927. Selections translated in H.P. Rickman, ed. Meaning in History. London: Allen, 1961. Fodor, J.A. (1968). Psychological Explanation. New York: Random House. Fodor, J.A. (1980). Methodological solipsism considered as a research strategy in cognitive psychology. Behavioral and Brain Sciences 3: 6373. Fodor, J.A. & Block, N. (1972). What psychological states are not. Philosophical Review 81: 159-181.

499

Goldman, A.I. (1986). Epistemology and Cognition. Cambridge, MA: Harvard University Press. Harman, G. (1973). Thought. Princeton, NJ: Princeton University Press. Harman, G. (1978). Is there mental representation? Στο C.W. Savege, ed. Perception and Cognition: Issues in the Foundations of Psychology. Minnesota Studies in the Philosophy of Science. Vol. 9. Minneapolis: University of Minnesota Press, σσ. 57-64. Harman, G. (1986). Change in View. Cambridge, MA: MIT Press. Harman, G. (1987). (Nonsolipsistic) conceptual role semantics. Στο E. LePore, ed. New Directions in Semantics. London: Academic Press, σσ. 55-81. Harman, G. (1988). Wide functionalism. Στο S. Schiffer and S. Steele, eds. Cognition and Representation. Boulder, CO: Westview Press, σσ. 1120. Haugeland, J. (1981). Mind Design. Cambridge, MA: MIT Press. Holland, J.H., Holyoak, K.J., Nisbett, R.E. & Thagard, P.R. (1986). Induction: Processes of Inference, Learning and Discovery. Cambridge, MA: MIT Press. Jackson, F. (1982). Epiphenomenal qualia. Philosophical Quarterly 32: 127132. Jackson, F. (1986). What Mary didn't know. Journal of Philosophy 83: 291295. Kahneman, D., Soliv, P., & Tversky, A. (1982). Judgment under uncertainty: Heuristics and Biases. New York: Cambridge University Press. Kosslyn, S. (1983). Ghosts in the Mind's Machine. New York: Norton. LePore, E. (1987). New Directions in Semantics. London: Academic Press. Lewis, D. (1966). An argument for the identity theory. Journal of Philosophy 63: 17-25. Lycan, W.G. (1973). Inverted spectrum. Ratio 15: 315-319. Lycan, W.G. (1987). Consciousness. Cambridge, MA: MIT Press. Marr, D. (1982). Vision. Cambridge, MA: MIT Press. Morris, C. (1946). Signs, Language, and Behavior. New York: Braziller. Nagel, T. (1974). What is it like to be a bat? Philosophical Review 83: 435450. Nagel, T. (1986). The View from Nowhere. New York: Oxford University Press. Nisbett, R. & Ross, L. (1980). Human Inference: Strategies and Shortcomings of Social Judgment. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. Place, U.T (1956). Is consciousness a brain process? British Journal of Psychology 47: 44-50. Poppler and Eccies (1977). The Self and its Brain. London: Routledge and Kegan Paul. Putnam, H. (1967). Psychological predicates. Στο W.H. Capitan and D.D. Merrill, eds. Art, Mind and Religion. Pittsburgh: University of Pittsburgh Press, pp. 37-48.

500

Putnam, H. (1980). Brains and behavior. Στο N. Block, ed. Readings in the Philosophy of Psychology. Vol. 1. Cambridge, MA: Harvard University Press. Pylyshyn, Z. (1981). The imagery debate: Analog media versus tacit knowledge. In N. Block, ed. Imagery. Cambridge, MA: MIT Press, pp. 151-206. Quine, W.V. (1960). Word and Object. Cambridge, MA: MIT Press. Rosenthal, D. (1986). Intentionality. Midwest Studies in Philosophy 10: 151184. Searle, J. (1980). Minds, brains and programs. Behavioral and Brain Sciences 3: 417-457. Searle, J. (1983). Intentionality, an Essay in the Philosophy of Mind. Cambridge, Engl.: Cambridge University Press. Sellars, W. (1954). Reflections on language games. Philosophy of Science 21: 204-228. Shepard, R.N. & Metzler, S. (1971). Mental rotation of three dimensional objects. Science 171: 701-703. Shoemaker, S. (1982). The inverted spectrum. Journal of Philosophy 79: 357-381. Smart, J.J.C. (1959). Sensations and brain processes. Philosophical Review 68: 141-156. Stich, S. (1983). From Folk Psychology to Cognitive Science. Cambridge, MA: MIT Press. Stich, S. & Nisbett, R. (1980). Justification and the psychology of human reasoning. Philosophy of Science 47: 188-202. Strawson, G. (1986). Freedom and Belief. Oxford: Clarendon Press. Ullman, S. (1979). The Interpretation of Visual Motion. Cambridge, MA: MIT Press. Wilson, G. (1989). The Intentionality of Human Action. Revised ed. Los Angeles: University of California Press.

501

502