El Marco de la Ciencia Cognitiva

Dr. Prof. Pablo Adarraga – Universidad Autónoma de Madrid.-

Resumen establecido por la Dirección de la “Revista Psicología Digital”, del capítulo 2 del texto “Psicología e Inteligencia Artificial” (P. Adarraga y J.L. Zaccagnini. Ed. Trotta – Madrid)

En la actualidad existe una disciplina denominada Ciencia Cognitiva (CC) que proporciona un marco teórico integrador para la Inteligencia Artificial (IA) y para una parte esencial de la psicología.
La CC se ocupa del estudio de aquellos sistemas que poseen, actual o potencialmente, alguna clase de inteligencia o capacidades intelectuales, en sus diversas facetas reales o concebibles.
Una ciencia nueva debe justificarse por algún conjunto de fenómenos, problemas o cuestiones que permitan creer que comparten mecanismos, fórmulas de resolución y dificultades, comunes a todos ellos.
Habitualmente nos servimos de conceptos relativos al lenguaje, conocimiento y creencias, intenciones y estados mentales de los agentes que se resisten a ser capturados por las descripciones propias de la ciencia natural (x.ej. lider que emite sonidos y masas que aullan y se violentan). La comprensión sistemática de estas regularidades constituye el dominio propio de la CC.
Es común escuchar afirmaciones en las que se postula que las cuestiones relativas a la mente, el lenguaje natural y el acto del conocimiento, serán comprendidas gracias a los avances en las ciencias físicas, los que permitirán reformular las explicaciones de la CC o la psicología en términos más simples y elementales (las neurociencias). Esto se denomina reduccionismo (todo físico sabe que su mujer es un conjunto de átomos, pero si la trata como tal, la pierde- {mio}); y se trata de la actitud científica que pretende reducir la explicación de cualquier fenómeno a los términos más moleculares posibles.
En términos de teoría de la ciencia, la reducción de una disciplina a otra consiste en trazar un mapa de proyecciones de los conceptos de la primera a los conceptos de la segunda, es decir, definir con toda precisión a que combinaciones de objetos de la segunda corresponden los objetos de la primera (Nagel, 1961). Esto se ha realizado con éxito en casos como la reducción de la química a la física, por lo que hoy se está en condiciones de determinar que fenómenos físicos subyacen a cualquier suceso químico. De todas maneras, estos modos de proceder tienen limitaciones de principios y prácticas. Es la razón de porqué los químicos no han desaparecido del mercado del trabajo.
En el caso de los fenómenos intelectuales, nadie tiene la menor idea de cómo sería posible reducirlos a explicaciones más elementales (físicas, químicas, biológicas) sin que se perdieran sus propiedades más importantes.
El punto de vista de la CC es que la realidad es compleja y admite múltiples descripciones a distintos niveles de detalles. En el caso de los fenómenos cognitivos es posible describir los sustratos físicos, biológicos, neurológicos en que tienen lugar. Pero esos niveles no son necesariamente preferibles, ya que en ellos se pierden algunas de las propiedades más significativas de tales fenómenos. Lo que hace que una decisión tomada por un agente sea racional, o lo que hace que una oración sea sintácticamente incorrecta o semánticamente apropiada, no es expresable en lenguaje biológico, físico o conductual. Por lo tanto, para estudiar científicamente esas propiedades es necesario hacer uso de un nivel de discurso apropiado, que preserve las propiedades de lo que se pretende estudiar. Por lo tanto la CC necesita de la coexistencia de distintos lenguajes, y que cada uno de ellos sea aptos para reflejar distintos conjuntos de características de los fenómenos cognitivos.

Objeto de Estudio.
La CC se ocupa del estudio de fenómenos habitualmente denominados como “inteligencia”, “funciones intelectuales” o “cognición”.
Lo hace desde una perspectiva multidisciplinar dado el carácter complejo y pluriforme del objeto de estudio. Como ha sido estudiado por las distintas disciplinas, las cuales han desarrollado metodologías propias, la CC aspira a englobar las aportaciones de cada una de ellas en un marco integrador.
Implica una dimensión de estudio abstracto de la cognición, lo que significa un análisis de sus mecanismos con independencia de las peculiaridades de los sistemas que les sirven de soporte (humanos, animales, máquinas o sistemas formales). Su meta es el establecimiento de leyes y teorías que sean aplicables a cualquiera de estos sistemas. Esto supone que es posible referir cualquier variante de la cognición a algún conjunto de principios comunes a esos sistemas.
Aborda las funciones intelectuales desde una perspectiva teórico-explicativa (diferencia con psicometría clásica) y enfatiza la construcción de modelos teóricos de los mismos (modelado). Esto contrasta con buena parte de la psicología contemporánea, la que tiene una escasa elaboración teórica y una abundante cantidad de estudios empíricos. Tal asimetría podría ser consecuencia del inductivismo skinneriano, del positivismo lógico y del falsacionismo. Esto produce como consecuencia teorías débiles que fallan en la necesidad de tener una ausencia de ambigüedad y en la necesidad de generar un rango definido de predicciones, como en la utilidad de interpretar de manera unívoca los datos obtenidos experimentalmente. Por lo contrario, la CC aborda la teorización utilizando modelos clásicos del tipo mecánico-formales. Deben estar expresados en lenguajes cuyas reglas sean enteramente precisas, como los cálculos lógicos y matemáticos o los lenguajes de programación. Asé se puede fijar conjuntos de condiciones iniciales y ver que fenómenos surgen a partir de ellas. No se puede realizar interpretaciones ajenas a la semántica preestablecida para el modelo, interpretaciones que si ocurren muy a menudo en el dominio de la psicología verbal.

Disciplinas implicadas.
Entre los años 1950 y 1970 tienen lugar un proceso de creación y fortalecimiento de vínculos entre diversas disciplinas, antes independientes.
Newell y Simon (mediado de los 50) desarrollan teoría de la solución de problemas que se aplicaran de manera indistinta en la psicología y en la IA. Emplean formalismos como los sistemas de producciones que serán empleados tanto en la IA como en la modelización de procesos psicológicos de pensamiento.
MacCulloch y Pitts, modelan matemáticamente aspectos del funcionamiento del SN, siendo precursores del actual conexionismo.
Chomsky (fines de los 50) revoluciona la lingüística con la introducción de las gramáticas generativo-transformacional, basadas en un formalismo equivalente a los sistemas de producciones.
Putnam, filósofo, protagoniza el retorno de una nueva forma de mentalismo, llamado funcionalismo (frente al eliminativismo o conductismo de Gilbert Ryle). Tiene como concepto central la idea de la mente como un sistema de cómputo de propósito general
En su estado actual la CC está constituida por partes sustanciales de la psicología, la IA, la filosofía de la mente, la lingüística y la neurociencia. Se pueden agregar la etología y la antropología, las que también encuentran fructífera la aplicación del enfoque cognitivo a sus propios problemas.

Presupuestos básicos. Sistemas Simbólicos Físicos (SSF).
Lo mas significativo de la CC es que aborda las funciones cognitivas desde el supuesto de que son concebibles en términos de cómputos. Razonar, percibir, producir lenguaje, tomar una decisión…, pueden ser analizados y descriptos como una forma particular de computar. Estas descripciones se aplican de igual manera a las personas, animales y programas.

La palabra cómputo evoca la visión de un tipo especial de tecnología, pero la CC no trata de comparar a las personas (o mentes) con el hardware o el software de las computadoras corrientes.
Los sistemas de cómputos son sistemas cuyas funciones de intercambio con el medio se describen óptimamente como funciones de manejo sistemático de información (procesamiento de información), por lo cual, ésta es tomada, almacenada, transformada y recuperada para el entorno. Esto significa que las regularidades del comportamiento de un sistema de cómputo se explican por los datos que toma, las operaciones que realiza sobre ellos, el modo como los combina con otros datos disponibles previamente y la manera en que el producto de todo eso controla lo que el sistema “hace”.Se puede realizar un contraste entre “procesadores de información” y “procesadores de energía”; por ejemplo un automotor es un procesador de energía, ya que transforma la energía química liberada por la combustión en energía motriz comunicada a las ruedas de forma controlada. Todas las categorías relevante de un automotor, como ser potencia, velocidad, aceleración, etc., pueden describirse sin abandonar ese nivel de discurso. También puede darse una explicación del comportamiento de un automotor en términos de información, pero eso no nos da ninguna ventaja sobre la explicación energética (el cable del acelerador le comunica al inyector que hay que acelerara mas?). Esto muestra que el mismo objeto físico puede ser analizado desde un punto de vista como “procesador de información” y desde otro como “procesador de energía”. Así es que un computador común es al mismo tiempo ambas cosas, pero el aspecto de la energía interesará para el diseño y el problema de la disipación del calor que genera su funcionamiento. Pero lo que hace a los computadores sistemas de cómputos, es el hecho de que necesitamos la perspectiva de la información para comprender aspectos esenciales de su funcionamiento.
Desde la perspectiva de la CC actual, lo que caracteriza a la estructura de un sistema de cómputo, incluyendo a la cognición humana, es la noción de “sistema simbólico físico” (Allen Newell y Herbert Simon). Un SSF es una especie de máquina que opera sobre estructuras simbólicas de información, y lo hace sobre un sustrato físico sin especificar cual puede ser éste en concreto.
Dos propiedades son esenciales en el funcionamiento de un SSF:
la designación: Se dice que una expresión designa un objeto si, dada la expresión, el sistema puede afectar al objeto o bien comportarse él mismo en función del objeto.

la interpretación: Un sistema puede interpretar una expresión si, a) la expresión designa un proceso, y si, b) dada la expresión el sistema puede llevar a cabo el proceso

Por lo tanto la designación permite que los símbolos del sistema se vinculen a objetos, internos o del mundo, y que así el SSF pueda relacionarse con el entorno.
Por otra parte, la interpretación permite que los procesos que es capaz de realizar el sistema se encuentren expresados en el mismo formato y sustrato físico que las expresiones simbólicas y además, debe conferir al sistema la capacidad de generar por sí mismo la evolución del conjunto de expresiones que contiene, ya que algunas expresiones pueden suscitar procesos que a su vez generan nuevas expresiones, y así sucesivamente.
La combinación de todas estas características permite al SSF modificar su comportamiento en función tanto de sus propios estados internos, como de los sucesos de su entorno.

La noción de SSF especifica una clase abstracta de sistemas, en el sentido de que es compatible, no solo con distintos sustratos físicos como el tejido neuronal o circuitos electrónicos, sino también con diversos códigos simbólicos y los correlativos repertorios de procesos. Desde este punto de vista, las funciones de designación e interpretación se corresponden con los conceptos de representación del conocimiento que manejan tanto la IA como la psicología cognitiva.
Este concepto de SSF permite enunciar la hipótesis principal de la CC, la que afirma que “un sistema simbólico físico posee los medios necesarios y suficientes para la acción inteligente general” (Newell y Simon 1976)
Necesario: significa que cualquier objeto que exhiba inteligencia general, una vez suficientemente analizado, resultará un SSF.
Suficiente: significa que para que un objeto presente inteligencia general, basta que contenga un SSF de suficiente tamaño y complejidad, sin que para ello sea necesaria la presencia de características cualitativamente distintas.
Inteligencia general; se usa el criterio de las capacidades que se observan en la inteligencia humana.
Es un principio claro y sencillo. En ciencia se ha demostrado que las ideas simples, claramente formuladas y a menudo contrarias a la intuición del momento, son las que se hallan detrás de algunos de los mayores avances. Si alguna vez se demuestra que un sistema que exhiba inteligencia general no es un SSF en el sentido exacto antes descrito, la CC podrá la ruta pertinente: abandonar la idea, restringir su alcance a un subconjunto de fenómenos o sistemas, o modificarla, siempre manteniendo la precisión de la formulación.
A veces se ha afirmado que el supuesto de los SSF deja fuera de la CC cuestiones como el contenido o el significado intrínseco de los símbolos, o la conciencia. Para la CC el significado de una expresión simbólica depende de las operaciones de designación e interpretación, es decir, afirmar que la expresión x significa s equivale a decir que el conjunto del sistema está organizado de tal modo que su comportamiento respecto a la expresión x es completamente consistente con s bajo cualquier circunstancia. La clave es que lo que dota de significado a una expresión es precisamente que el sistema la maneja del modo exacto en que lo hace; ninguna expresión considerada aisladamente posee significado intrínseco, pero esto es así tanto en los SSF como en los libros y otros objetos pasivos. Lo que dota de significado a los símbolos es el hecho de que se los utilice consistentemente, ya sea por un lector, por un escritor, o por un sistema capaz de funcionar en el que el símbolo está integrado.
Los críticos de la CC consideran que esta concepción es antológicamente demasiado ligera, al reducir el significado al manejo consistente de símbolos formales que carecen, por si mismo, de contenido. Lo que no terminan de especificar es qué se pierde en esa supuesta reducción. Concretamente, se emplean términos tales como “contenido”, “intensionalidad”, ‘intencionalidad”, etc. sin aportar indicaciones sobre qué clase de cosas son ésas que no se pueden describir en términos de procesos de símbolos. Por ello, el científico cognitivo no puede descartar la sospecha de que tales conceptos cumplen un papel en la psicología actual semejante al que en la antigua física cumplía el concepto de “calórico”. En cuanto a la conciencia, en principio, nada impide que pueda ser implantada en un sistema SSF. Para poder comprobar esto en la práctica investigadora, bastaría con que alguien especificara siquiera mínimamente la extensión de fenómenos a que se refiere esa palabra. Pero, lo que es imposible es determinar si una cosa puede o no suceder en un determinado tipo de sistema, sin saber previamente en que consiste esa cosa.

Conclusión

La hipótesis de los SSF coloca al sistema cognitivo humano y a los programas de IA dentro de una misma clase, lo que no prejuzga necesariamente en que se parecen y en que no. Esta concepción sustituye la más antigua formulación de la “metáfora del ordenador” la que ha creado más confusión que claridad
la noción de SSF es al día de hoy, la única hipótesis general a la vez inteligible y no dualista sobre como pueden ocurrir las funciones intelectuales. Los psicólogos cognitivos, antes de poder explicar como razona la mente humana, soluciona problemas, genera lenguaje, etc., deberían poder entender como pueden suceder tales cosas. En la psicología anterior solo cabían dos alternativas:
*el reduccionismo, según el cual, tales fenómenos son puramente ilusorios. Este simplemente no podía negar la evidencia de que las regularidades del comportamiento humano que se atribuyen a la cognición estaban ahí, y tampoco podían explicarlas con sus propios términos.
*el dualismo, según el cual la mente es una sustancia inmaterial ajena al mundo físico, es contradictoria con los principios más sólidos de la ciencia, por ejemplo, la primera ley de la termodinámica, cosa que colocaba a los psicólogos científicos en una incómoda posición.
En cambio, la concepción de las funciones intelectuales en términos de cómputos presenta la ventaja de permitir por primera vez entender la existencia de un funcionamiento simbólico en términos compatibles con las leyes físicas.
Los psicólogos cognitivos disponen hoy del hecho de que sus conceptos teóricos tienen ahora un anclaje en el mundo material. Gracias a las nuevas tecnologías conocemos con total exactitud el camino que va desde un dispositivo físico como el transistor hasta una regla sintáctica o un principio heurístico. La cosa no puede ser más clara, lo único que diferencia a las propuestas de la actual CC del mentalismo de principio de siglo, es que ahora se sabe científicamente de qué se está hablando.

la IA al tratar de reproducir el comportamiento de un sistema poco comprendido como la mente humana, mediante otros sistemas hipotéticamente pertenecientes a su misma clase y perfectamente comprendidos, como el ordenador, constituye una fuente de primer orden para la elaboración teórica propiamente dicha en psicología.
“Un efecto que ha surgido del movimiento de la ciencia cognitiva es que la inteligencia artificial se ha convertido en un tipo de psicología teórica. Los investigadores que deseen desarrollar teoría psicológica pueden ahora convertirse en investigadores en inteligencia artificial (…) Así, como en física, ahora hay tanto una rama teórica como una experimental en psicología, y la ciencia cognitiva es el terreno donde los teóricos y los experimentalistas resuelven sus cuestiones (Allan Collins y Edward Smith, 1988).”

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