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Livelli di spiegazione e modelli per l’interazione
Corso di Interazione Naturale
Prof. Giuseppe Boccignone
Dipartimento di InformaticaUniversità di Milano
[email protected]/IN_2017.html
Teorie “naturali” per l’interazione naturale //spiegazione dei segnali sociali non verbali
Neuroscienze cognitive: background
Scienze cognitive
Psicologia cognitiva
Intelligenza artificiale
NeuroscienzeLinguistica
Filosofia della mente
Antropologia
Il livello di spiegazione psicologico
Scienze cognitive
Psicologia cognitiva
Intelligenza artificiale
NeuroscienzeLinguistica
Filosofia della mente
Antropologia
Il livello di spiegazione psicologico
• Una definizione:
• La psicologia è lo studio degli eventi mentali (James, 1890)
• Classificazione degli eventi mentali:
• La triade di Hilgard
Cognizione
Emozione Motivazione
Il livello di spiegazione psicologico
• Una definizione:
• La psicologia è lo studio degli eventi mentali (James, 1890)
• Distinguiamo due situazioni:
• Processo generativo: stati mentali /affettivi (X) generano dei segnali verbali / non verbali (Y)
• Processo inferenziale: da eventi fisici osservabili (Y) si possono inferire stati mentali (X)
YX
YX
Il livello di spiegazione psicologico
YX
YX
felicità è felice
X’
Il livello di spiegazione neurobiologico
Scienze cognitive
Psicologia cognitiva
Intelligenza artificiale
NeuroscienzeLinguistica
Filosofia della mente
Antropologia
Il livello neurobiologico: il sistema nervoso
Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // SN somatico
l sistema somatico controlla tutte le nostre attività volontarie e consce, le quali principalmente c o m p o r t a n o m o v i m e n t i (cammino, corsa, ecc).
Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // SN autonomo
Il sistema autonomo controlla tutte le funzioni del
corpo che normalmente non sono sotto un controllo conscio, come il battito cardiaco, la respirazione, la
digestione e così via, anche mentre siamo addormentati. questo sistema è composto fondamentalmente da due cordoni che corrono
paralleli alla colonna vertebrale, collegati tramite una fitta rete di nervi con tutti gli organi del nostro corpo
Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // SN centrale: il cervello
proencefalo mesencefalo romboencefalo
Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: architettura e funzioni
Il livello neurobiologico: il sistema nervoso // il cervello: rappresentazione funzionale
Il livello neurobiologico: neuroni
• Sono i mattoni del sistema nervoso centrale, e in particolare del cervello
• Ne esistono di tipo differente, ma condividono
• elementi strutturali di base
• funzionalità
Il livello neurobiologico: neuroni
struttura
Il livello neurobiologico: neuroni
soma o corpo cellulare: contiene il nucleo, con i cromosomi. Se il soma è sufficientemente eccitato dall’informazione proveniente dai dendriti trasmette un segnale all’assone
dendrite: riceve informazione dai neuroni e la trasmette al corpo cellulare
assone: trasmette l ’ in formazione dal soma alle sinapsi
Il livello neurobiologico: neuroni che comunicano // Il potenziale d’azione
Potenziale d’azione che si propaga lungo l’assone
assone
Il livello neurobiologico: neuroni che comunicano // Il potenziale d’azione
Registrazione del potenziale di membrana
Il livello neurobiologico: neuroni che comunicano // Il potenziale d’azione, e l’effetto “domino”
Il livello neurobiologico: neuroni che comunicano // Il potenziale d’azione
Il livello neurobiologico: neuroni che comunicano // Il potenziale d’azione, in sintesi
assone
Il livello neurobiologico: neuroni che comunicano // Funzionamento delle sinapsi
cosa succede alle sinapsi?
Il livello neurobiologico: neuroni che comunicano // Funzionamento delle sinapsi
terminale assonico pre-sinaptico
terminale dendritico post-sinaptico
neurotrasmettitori
vescicole sinaptiche che si muovono nel citoplasma
Il livello neurobiologico: neuroni che comunicano
Il livello neurobiologico: neuroni che comunicano // Eccitazione e inibizione
eccitazione inibizione
eccitazione & inibizione
Il livello neurobiologico: neuroni //un modello semplificato
d e n d r i t e : r i c e v e i n f o r m a z i o n e d a i neuroni e la trasmette al corpo cellulare
soma o corpo cellulare: contiene il nucleo, con i cromosomi. Se il soma è sufficientemente eccitato dall’informazione proveniente dai dendriti trasmette un segnale all’assone
assone: trasmette l’informazione dal soma alle sinapsi
Il livello neurobiologico: neuroni //un modello semplificato
soma o corpo cellulare: contiene il nucleo, con i cromosomi. Se il soma è sufficientemente eccitato dall’informazione proveniente dai dendriti trasmette un segnale all’assone
assone: trasmette l’informazione dal soma alle sinapsi
d e n d r i t e : r i c e v e i n f o r m a z i o n e d a i neuroni e la trasmette al corpo cellulare
Il livello neurobiologico: neuroni //un modello semplificato
soma o corpo cellulare: contiene il nucleo, con i cromosomi. Se il soma è sufficientemente eccitato dall’informazione proveniente dai dendriti trasmette un segnale all’assone
d e n d r i t e : r i c e v e i n f o r m a z i o n e d a i neuroni e la trasmette al corpo cellulare
assone: trasmette l ’ in formazione dal soma alle sinapsi
Il livello neurobiologico: neuroni //un modello semplificato
L’interazione fra i livelli: il problema mente/cervello
Livello di spiegazione psicologico
Livello di spiegazione neurobiologico
• Modello
stato mentale
(nascosto)
comportamento non verbale (visibile)
generazione inferenza
Modelli nelle neuroscienze cognitive
Modelli nelle scienze cognitive e nella percezione //complessità e livelli di spiegazione
Modelli nelle scienze cognitive //livelli di spiegazione
Modelli nelle scienze cognitive //livelli di spiegazione
Qual è il goal della computazione?
Quale rappresentazione e quale algoritmo?
Come realizzarla fisicamente?
Livelli di spiegazione
secondo Marr
Qual è il goal della computazione?
Quale rappresentazione e quale algoritmo?
Come realizzarla fisicamente?
Livelli di spiegazione
secondo Marr
Modelli nelle scienze cognitive //livelli di spiegazione
Teoria computazionale
Rappresentazione e algoritmo
Implementazione hardware
Livelli di spiegazione
secondo Marr
Modelli nelle scienze cognitive //livelli di spiegazione
Qual è il goal della computazione?
Quale rappresentazione e quale algoritmo?
Come realizzarla fisicamente?
Livelli di spiegazione
secondo Marr
Livello psicologico
Livello neurofisiologico
Modelli nelle scienze cognitive //livelli di spiegazione
Qual è il goal della computazione?
Quale rappresentazione e quale algoritmo?
Come realizzarla fisicamente?
Livello psicologico
Livello neurofisiologico
Modello teorico
Simulazione
Modelli nelle scienze cognitive //livelli di spiegazione
Modelli nelle scienze cognitive //livelli di spiegazione
Teoria computazionale
Rappresentazione e algoritmo
Implementazione hardware
Modelli nelle scienze cognitive //livelli di spiegazione
stato mentale
(nascosto)
comportamento non verbale (visibile)
generazione inferenza
Modelli probabilistici
Algoritmi di inferenza e learning
Implementazione hardware
Modelli nelle scienze cognitive //livelli di spiegazione
X
Y