Uno studio teorico di fattibilità e un protocollo di ricerca

Due sistemi artificiali possono ottenere lo stesso risultato attraverso organizzazioni completamente differenti. Una rete monolitica può risolvere un compito quanto un’architettura composta da memorie specializzate, segnali interni, modello predittivo, spazio di lavoro globale ed esecutivo. La prestazione, da sola, non permette di stabilire se i due sistemi svolgano la stessa funzione, se seguano dinamiche comparabili o se reagiscano allo stesso modo quando una parte viene perturbata.

Da questa distinzione nasce il mio nuovo studio, Partial Functional Equivalence between Natural Cognition and Modular Embodied Artificial Architectures, pubblicato su Zenodo e Academia. Il lavoro propone un metodo sperimentale per misurare corrispondenze parziali tra alcuni processi della cognizione umana e architetture artificiali embodied. Il confronto separa cinque livelli di evidenza. Il primo riguarda il risultato ottenuto, il secondo la funzione svolta, il terzo la dinamica temporale, il quarto le relazioni causali e il quinto l’organizzazione delle interazioni tra sottosistemi.

L’intuizione iniziale proviene dall’ingegneria industriale. In un impianto il sistema di controllo regola il processo, si adatta alle condizioni operative e può essere aggiornato. Il sistema strumentato di sicurezza opera in un dominio separato, applica limiti indipendenti e conserva la possibilità di portare l’impianto in uno stato sicuro. La comunicazione tra i due sistemi può essere controllata e tracciata, mentre la funzione di protezione resta sottratta al livello che apprende e ottimizza.

Questa separazione ha guidato la struttura artificiale proposta nello studio. Un agente capace di apprendere, può sviluppare una politica inefficace, interpretare male un segnale o generalizzare oltre il dominio previsto. Il livello di sicurezza deve quindi mantenere vincoli, interblocchi e potere di veto indipendenti dal sistema cognitivo. Lo stesso principio vale per la distribuzione delle funzioni. Memoria, previsione, valutazione e controllo assumono ruoli distinti e devono poter essere osservati e perturbati separatamente.

Il programma nasce da quattro analogie formulate in un mio precedente lavoro, nel quale avevo utilizzato impropriamente il termine “teorema”. La revisione successiva ha mostrato che un’analogia può suggerire una domanda, mentre la verifica richiede costrutti operativi, misure, controlli e condizioni di smentita. Ha inoltre ricostruito precedenti importanti. L’architettura LIDA aveva già integrato memorie differenziate, accesso globale, motivazione e sviluppo dell’agente. MicroPsi aveva modellato segnali motivazionali capaci di modulare elaborazione e comportamento. La robotica dello sviluppo aveva già realizzato memorie autobiografiche e processi di consolidamento su piattaforme fisiche. Le proposte sulle macchine omeostatiche avevano collegato stato corporeo, valutazione e autoconservazione.

Il contributo del nuovo studio risiede nell’apparato di valutazione. Nella letteratura esaminata non ho individuato una prova che combini un controllo monolitico a risorse allineate, una misura longitudinale preregistrata della differenziazione tra agenti fisici inizialmente equivalenti, una scomposizione sperimentale della precarietà e un confronto causale fondato su perturbazioni reversibili e firme di deficit.

L’architettura proposta utilizza robot mobili con energia finita, sensori multimodali, memoria persistente locale e capacità di apprendimento controllato. Lo strato cognitivo comprende interocezione artificiale, regolazione delle risorse, valutazione, memoria di lavoro, memoria episodica, memoria semantica, memoria procedurale, modello predittivo del mondo, spazio di lavoro globale a capacità limitata e meta-controller esecutivo. Ogni componente espone interfacce definite, registra gli accessi e può essere sostituito o degradato durante le prove. Lo strato riflesso di sicurezza resta separato e conserva il potere di veto.

Il disegno longitudinale parte da agenti allineati per hardware, software, base di conoscenza e procedure iniziali. I robot vengono distribuiti in ecologie che differiscono per disponibilità delle risorse, prevedibilità, rischio, costo energetico, novità e struttura spaziale. Una parte delle unità opera in ambienti gemelli, così da stimare la divergenza prodotta dalle tolleranze fisiche e dal rumore del sistema. Durante lo sviluppo tutti gli agenti affrontano prove periodiche identiche. Alcuni vengono trasferiti tra ambienti e, nella fase finale, l’intera popolazione viene valutata in un ambiente comune nuovo.

La grandezza principale riguarda la persistenza delle differenze. Un agente trasferito che conserva un profilo decisionale riconoscibile porta con sé effetti della propria storia. Il confronto con le coppie gemelle consente di separare questa trasformazione dalla dispersione costruttiva. La misura riguarda memoria, valutazione, previsione, scelta, consumo energetico, accessi ai moduli e tempi di recupero.

La verifica causale utilizza perturbazioni artificiali reversibili. La capacità di una memoria può essere ridotta temporaneamente, il modello predittivo può essere sostituito con una versione alternativa, lo spazio di lavoro può essere ristretto e l’interocezione può ricevere segnali degradati. Ogni intervento viene accompagnato da una procedura sham che riproduce carico e temporizzazione conservando la funzione. L’analisi osserva l’ampiezza del deficit, la forma del danno, la compensazione degli altri moduli, il tempo di recupero e la stabilità successiva al ripristino.

Questo passaggio distingue due sistemi che sembrano equivalenti finché funzionano normalmente. Componenti differenti possono produrre lo stesso risultato e mostrare vulnerabilità incompatibili. Una corrispondenza funzionale riceve maggiore supporto quando perturbazioni omologhe producono firme normalizzate comparabili, entro margini definiti prima dell’analisi.

La corporeità viene affrontata con una condizione a tre livelli. Nel primo caso lo stato di carica, la temperatura o la disponibilità sensoriale modificano realmente la capacità operativa del robot. Nel secondo l’agente riceve segnali interni coerenti, mentre una risorsa esterna impedisce la conseguenza fisica. Il terzo invece, riceve un segnale registrato da un’altra unità e quindi scollegato dalle proprie azioni. Il confronto separa il contributo della conseguenza reale da quello della coerenza sensomotoria.

Il termine naturale del confronto viene ottenuto attraverso partecipanti umani impegnati in un ambiente virtuale omologo per struttura del compito, informazione disponibile, costi, incertezza e valore delle risorse. Il protocollo utilizza paradigmi della cognizione comparata come riferimento progettuale. Le conclusioni restano circoscritte alle funzioni osservabili, alle dinamiche temporali e alle relazioni causali. Esperienza soggettiva, coscienza fenomenica e status morale restano fuori dal perimetro inferenziale.

Il piano statistico distingue il nucleo sperimentale ridotto, utile per verificare fattibilità e qualità delle misure, dalla fase confermativa più ampia. Ipotesi, grandezze primarie, margini di equivalenza, controlli negativi e criteri di revisione vengono definiti prima dell’analisi. Un risultato contrario conserva valore informativo, perché individua il componente che non svolge il ruolo previsto o il livello al quale l’analogia perde validità.

Lo studio non presenta risultati empirici del banco robotico. Fornisce il quadro teorico, l’architettura, otto ipotesi, la batteria sperimentale, il piano statistico, la specifica hardware e software, i criteri di sicurezza, il sistema di tracciabilità e un programma di implementazione progressivo. Il documento definisce quindi una ricerca realizzabile e sottoponibile a preregistrazione, replica e revisione indipendente.

Il valore del progetto dipenderà dalla prova sperimentale. Un esito positivo sosterrebbe corrispondenze parziali e circoscritte tra funzioni naturali e artificiali. Un esito negativo mostrerebbe quali componenti, interazioni o condizioni corporee richiedono una descrizione diversa. In entrambi i casi il banco produrrebbe una piattaforma utile per studiare apprendimento continuo a bordo, memoria persistente, gestione energetica, adattamento e sicurezza di agenti embodied.

Il rapporto completo è disponibile in accesso aperto su Zenodo con DOI doi.org/10.5281/zenodo.21700247. Il mio profilo scientifico è collegato a ORCID 0009-0006-0732-1351. Laboratori di robotica, gruppi di ricerca in scienze cognitive, NeuroAI, intelligenza artificiale embodied e apprendimento continuo, possono utilizzare il protocollo come base per una verifica sperimentale, una replica o una collaborazione. L.L.

Approfondimenti e fonti principali:

lavoro precedente su Zenodo,
indicatori derivati da teorie della coscienza
homeostasis and soft robotics in the design of feeling machines,
LIDA,
MicroPsi 2,
global workspace agent embodied in a realistic multimodal environment,
adversarial testing of GNWT and IIT.