Modelli mentali

recensione di Barra, B., L'Indice 1989, n. 4

È uscita, nella collana di Scienze cognitive e intelligenza artificiale del Mulino, la traduzione italiana di uno dei testi fondamentali della scienza cognitiva: quel "Mental models" che rappresenta uno dei pochi contributi sicuramente innovativi - non ce n'è più di uno all'anno - allo studio della mente umana. Non è semplice farne una recensione oggi, perché è impossibile porsi in un atteggiamento equivalente a quello che poteva avere un lettore nel 1983, quando è stata pubblicata l'edizione originale. Prima dell'uscita di questo libro, non esisteva in scienza cognitiva un concetto paragonabile a quello di modello mentale, mentre oggi questo rappresenta uno dei paradigmi di ricerca comunemente utilizzati, e con cui non si può trascurare di confrontare ogni nuova proposta. L'effetto sorpresa che si aveva sei anni fa non si ha più adesso, ma se la sorpresa non c'è più, è proprio perché il libro stesso esiste e ha causato un cambiamento significativo nella conoscenza comune di psicologi, linguisti e informatici.
Una seconda difficoltà - del tutto personale - a una rimeditata recensione sta nella stima assoluta che ho per l'autore, e che rende problematica ogni valutazione critica: qualche obiezione, qualche riserva devo pur farla (se no che recensione sarebbe?), ma in rilettura mi colpiscono con una qualche sgradevolezza. Un ottimo esempio di interazione fra cognizioni ed emozioni, che potrei suggerire a Johnson-Laird come caso da considerare nell'ultimo capitolo sulla coscienza.
Philip Johnson-Laird è nato nel 1936 a Leeds, ha studiato a Londra fino al conseguimento del dottorato in Psicologia, e ha insegnato all'Università di Londra e a quella del Sussex. Attualmente lavora alla Applied Psychology Unit del Medical Research Council, a Cambridge, uno dei più importanti centri mondiali di ricerca pura e applicata in psicologia. Si occupa di linguaggio, di ragionamento, e ultimamente di emozioni e autocoscienza. Non c'è oggi scienziato cognitivo europeo che gli si possa dire superiore, e infatti si sta trasferendo negli USA, all'Università di Princeton. Se in Italia piangiamo sui destini della nostra ricerca, massacrata dai clientelismi e dalla miopia politica, la Gran Bretagna non è da meno, grazie all'efficienza della signora Thatcher nello smantellare ogni centro pubblico di un qualche prestigio.
Questo volume rappresenta il primo importante risultato teorico dell'approccio "mental models" allo studio della mente umana. Possiamo definire un modello mentale come una struttura finita che, al livello prescelto d'analisi, offre una corrispondenza anche analogica con lo stato di cose (oggetti, concetti, situazioni, etc.) che intende rappresentare. Un modello mentale è composto da elementi e relazioni che rappresentano uno specifico stato di cose, strutturati in modo adeguato alle procedure che su di essi dovranno operare. Al di là dell'aspetto iconico la peculiarità fondamentale dei modelli mentali rispetto alle altre modalità in uso per rappresentare la conoscenza consiste nel fatto che i modelli sono costruiti in modo finalizzato pronti per essere usati da una particolare procedura. I modelli sono quindi relativi, non assoluti, e hanno un aspetto di intenzionalità completamente nuovo in letteratura. Per esempio, della rivista che state leggendo non c'è un unico modello "giusto" in quanto più vicino alla realtà, al contrario, ce ne sono tanti quanti sono gli usi possibili di una rivista, ciascuno evidenziante caratteristiche che interessano gli obiettivi particolari per cui quel modello è stato costruito. Una rivista si può leggere, si può bruciare, si può mettere in libreria, si può dare in testa a un ministro: un modello dovrà evidenziare la leggibilità, un secondo l'ignibilità, un terzo l'estetica, un quarto la potenza contundente. A scopi diversi modelli diversi, sia pure con dei tratti in comune, visto che una rivista resta sempre una rivista.
Secondo i sostenitori di tale approccio, la gestione di modelli da parte di procedure esplicitate permette di rendere conto in linea di principio di tutti i processi mentali dal ragionamento al linguaggio, dalla memoria alla coscienza. Johnson Laird propone una prima sistematizzazione teorica dei risultati ottenuti dai ricercatori all'interno di questo paradigma, cogliendo da intelligenza artificiale, psicologia e linguistica metodi e idee utili a convalidare la funzione di unificazione svolta dai modelli mentali nelle attività cognitive.
Il volume possiede quattro parti principali, che analizzerò una per una, e che trattano i seguenti argomenti: il metodo computazionale, l'inferenza, il linguaggio e la coscienza.
"Metodo computazionale". L'intero libro può essere considerato una dimostrazione "in vivo" della tesi che il metodo computazionale, che richiede la definizione di procedure sempre ripetibili su calcolatore, possiede un'ineguagliabile efficacia nello studio della menti. L'autore è piacevolmente estremista, nel dichiarare che il metodo di simulazione su calcolatore è l'unico oggi in grado di rendere una teoria psicologica o linguistica significativa per la comunità scientifica. La sperimentazione, l'osservazione ecologica, la pratica clinica rimangono utili e informative, ma con un ruolo ancillare rispetto a quello che ha un programma di calcolo in grado di riprodurre gli aspetti centrali di una teoria. Tutto ciò che non è simulabile, almeno in linea di principio, non è più scientifico: ma quello che è un'assioma della scienza cognitiva viene qui giustificato e continuamente vivificato da un autore che possiede una cultura amplissima, in grado di farlo spaziare da ogni area della psicologia alla letteratura o alla musica.
Basterebbe la parte generale a farne un testo di grande utilità didattica, anche perché, al di là delle teorie, un po' di fascino è indispensabile perché un giovane studente - o un anziano professore - si convertano a un paradigma. E il fascino degli studiosi ora operanti all'interno del paradigma computazionale, da Chomsky a Kosslyn, da Parisi a Johnson-Laird, con l'aggiunta di praticamente tutti gli psicologi teorici di fama internazionale, aiuta nell'orientare i ricercatori verso una piena accettazione della scienza cognitiva. Se una tale operazione di consenso riuscisse fino in fondo, il risultato sarebbe che anche le scienze dell'uomo avrebbero una metodologia forte che le riunifica, separando ciò che è scientifico da tutto ciò che non lo è. La psicologia non scientifica continuerebbe probabilmente per la sua strada, ma con un'immagine e un'utenza modificate: l'astrologia è divertente, e la magia ricca di felici intuizioni, ma nessuno pensa seriamente a finanziare gli oroscopi con denaro pubblico, o a contrapporre al premio Nobel il premio Merlino.
"Inferenza" È nell'area del ragionamento sillogistico e spaziale, e nei programmi di simulazione su calcolatore ad essa dedicati, che troviamo la massima evidenza sperimentale a favore dei modelli mentali. L'autore si confronta in primo luogo con la principale tesi contraria ai modelli mentali, la cosiddetta dottrina della logica mentale, il cui più noto rappresentante è stato Jean Piaget. La logica mentale postula che esista una vera e propria logica nella mente adulta, e arriva ad affermare che il ragionamento non è nient'altro che il calcolo proposizionale così come è definito dalla logica formale.
La tesi di Johnson-Laird è invece che i processi mentali umani non siano strutturati secondo le regole di alcuna logica: anche quando noi affrontiamo e risolviamo problemi squisitamente formali - come i sillogismi - lo facciamo attraverso procedure che non hanno nulla a che fare con quelle logiche. I sillogismi sono deduzioni basate su due premesse; entrambe le premesse possono assumere una delle quattro seguenti forme:
tutti gli X sono Y (asserzione universale affermativa); alcuni X sono Y (asserzione particolare affermativa); nessun X è Y (asserzione universale negativa); alcuni X non sono Y (asserzione particolare negativa).
Un tipico sillogismo viene ad avere quindi una forma logica astratta simile alla seguente:
Premesse: Tutti gli A sono B, tutti i B sono C; Conclusione: Tutti gli A sono C.
Considerando tutte le varianti significativamente diverse, si ha un totale di 64 problemi logici diversi (4 forme della prima premessa per 4 forme della seconda premessa per 4 figure), da Aristotele in poi considerati un banco di prova obbligato per tutte le teorie sul ragionamento. Le operazioni mentali ipotizzate in questo particolare dominio sono le seguenti:
1. Vengono costruiti modelli che interpretano lo stato di cose descritto nelle due premesse.
2. I modelli vengono integrati fra loro in tutti i modi ammissibili e significativi.
3. La congruenza fra i modelli integrati e le premesse viene messa alla prova con una procedura di falsificazione, finché una sola - o nessuna - soluzione rimanga valida.
Attraverso un'analisi così condotta l'autore è in grado di prevedere non solo le risposte giuste, ma anche i tipi e la frequenza delle risposte sbagliate che si osservano nei protocolli sperimentali dei soggetti umani. Le risposte più interessanti risultano essere proprio quelle sbagliate, perché attraverso la loro interpretazione come stadi intermedi verso la costruzione del modello finale (che corrisponde alla risposta corretta) è possibile spiegare gli errori con la stessa eleganza e sistematicità esibita nella formulazione astratta della teoria. I programmi di simulazione che riproducono i passi descritti dalla teoria sono in grado di esibire prestazioni assai vicine (siamo nell'ordine del 70-75% di equivalenza) a quelle dei soggetti umani. Va notato che nessuna teoria precedente era riuscita a ottenere predizioni superiori al 40-45% di equivalenza coi soggetti umani, e che solo molto recentemente (nel 1988) il gruppo di Allen Newell ha costruito un programma di simulazione (SOAR) che tocca le percentuali raggiunte dal programma SYLLY di Bara & Johnson-Laird (ma SOAR non riesce a riprodurre le risposte che i soggetti umani danno quando hanno solo 10" a disposizione, cosa che SYLLY è invece in grado di fare, sia pur abbassando il livello di equivalenza al 55-60%).
Le altre inferenze che l'autore analizza in dettaglio sono quelle di tipo spaziale, e anche qui la teoria proposta è suffragata non solo da una serie di dati sperimentali, sia pure meno imponenti di quelli sui sillogismi, ma anche da una serie di programmi disegnati per simulare le capacità mostrate dagli esseri umani. Le inferenze spaziali sono quelle che permettono di costruire e gestire una rappresentazione sintetica partendo da premesse del tipo:
Il coltello [C] è alla destra del piatto [P].
Il bicchiere [B] è davanti al piatto [P]
Il tovagliolo [T] è alla destra del coltello [C].
Il modello generato ha una struttura come la seguente:
B
P C T
di cui l'autore mostra i vantaggi rispetto alle forme proposizionali di elaborazione delle premesse iniziali.
Il punto debole di questo capitolo sta nel fatto che il ragionamento formale non è che una piccola parte del ragionamento in generale, e per ora i modelli non riescono a uscire dal ghetto dell'astrazione per entrare nel mondo quotidiano. Ci sono buone speranze, e qualche indicazione, che si riuscirà a riprodurre non solo sillogismi ma anche buon senso, ma per ora manca una sufficiente evidenza dimostrativa.
"Linguaggio" La parte più ampia del volume è quella dedicata al linguaggio, e in particolare ai problemi di comprensione. L'amore per la completezza tipico di Johnson-Laird lo porta a indulgere in una serie di capitoli, soprattutto in quelli dedicati alla grammatica e all'analisi sintattica, a tecnicismi non indispensabili che appesantiscono la lettura, facendo perdere di vista il filo che connette pensiero e linguaggio. Utilizzare i modelli mentali in campo linguistico equivale a scegliere l'approccio tipico della semantica procedurale. In particolare la teoria avanzata dall'autore prevede due stadi: nel primo stadio, la comprensione superficiale di un enunciato dà luogo a una rappresentazione proposizionale vicina al 'verbatim' della frase. Nel secondo stadio, dove avviene la piena comprensione del significato di un enunciato, i modelli mentali diventano più rilevanti, permettendo di raffigurare gli aspetti intenzionali dell'enunciato in questione, il perché che lo giustifica. Tali aspetti pragmatici vengono da Johnson-Laird riversati sul contesto di un enunciato; in questo modo si evitano le note difficoltà relative all'uso del linguaggio come strumento di comunicazione, ma si rinuncia contemporaneamente al più ambizioso progetto di riassumere nella stessa struttura, oltre a sintassi e semantica, anche la pragmatica. Sarà dunque il contesto ad essere rappresentato in un modello mentale, e la significazione complessiva dell'enunciato verrà stabilita ponendo in relazione la rappresentazione proposizionale dell'enunciato al modello stesso oltre che alle conoscenze generali che si posseggono.
Insomma, se è l'attività di pensiero a determinare la parte essenziale di ciò che si comunica, l'autore sostiene che l'aspetto rappresentativo analogico, iconico, dei modelli mentali deve essere correlato con l'aspetto linguistico di superficie del discorso. Il modello mentale è in grado di contenere sia il significato profondo (il quid che viene rappresentato), sia la struttura sintattica (come è rappresentato quel determinato quid); inoltre, nel modello che rappresenta il significato profondo va compreso anche il contesto entro cui un enunciato viene emesso.
Il punto critico della teoria proposta è il modo con cui si pongono in corrispondenza le rappresentazioni proposizionali con i modelli mentali. Come si passa da una frase, o da un discorso, al modello mentale, che non è una struttura di tipo linguistico? In breve, gli assunti di Johnson-Laird sono che, nel corso del processo di comprensione di un discorso, si costruisce un modello di quanto viene detto, e che l'interpretazione del discorso dipende sia dal modello sia dai processi che lo manipolano.
L'impressione che rimane è peraltro di una sezione più propositiva che dimostrativa, e che sia impossibile allo stato attuale dell'arte produrre una teoria sufficientemente potente da imporsi, sia pure ad alto livello di attrazione, nel tumultuoso settore della comprensione del linguaggio naturale.
"Coscienza" L'autore sostiene che la coscienza è una proprietà di una particolare classe di algoritmi, non delle funzioni che essi computano: non è quel che si fa, è il come lo si fa.
Alla base della coscienza è la possibilità del cervello umano di elaborare informazioni in parallelo: i processi consci seguono essenzialmente procedure seriali, quelli inconsci procedure parallele. Lo schema è seducente, anche se il capitolo convince più che dimostrare, soprattutto quando cerca di provare i vantaggi evolutivi della coscienza: altro lavoro è senza dubbio necessario, ma almeno sono state avanzate ipotesi chiare e confutabili. Ed è talmente importante che in campo cognitivo si cominci a lavorare su consapevolezza, coscienza, e inconscio, che si possono perdonare all'autore anche le audacie speculative che si concede.
In questa presentazione del suo lavoro, Johnson-Laird ha offerto un nuovo approccio, credibile, fecondo, ancora non solidificato, più ricco di promesse e di intuizioni che di evidenze (eccezion fatta, come abbiamo visto, per le ricerche sull'infanzia): ricerca di frontiera, di altissima qualità. Sui dettagli delle teorie esposte il lettore non giurerebbe, giunto alla fine di questo impegnativo libro, ma la filosofia di fondo è elegante e convincente, anche nei termini di come la ricerca vada condotta in scienza cognitiva.
Quel che a me sembra fondamentale è l'unitarietà di fondo delle teorie proposte: attraverso la stessa struttura si riescono a correlare settori d'indagine che sono divisi fra loro per ragioni accademiche, non certo neurofisiologiche o psicologiche. È dunque un passo cruciale che va oltre i sempre auspicati vincoli reciproci fra linguaggio e pensiero, per formulare un'ipotesi precisa che riconduca pensiero e linguaggio alla stessa unità rappresentativa e funzionale. Lo strumento principe per realizzare questa unitarietà, insiste l'autore dalla prima pagina all'ultima, è il metodo computazionale, che permette di riprodurre su calcolatore quanto viene affermato a livello teorico.
Il libro è piuttosto lungo, e con delle parti sicuramente difficili; l'impegno dell'autore è stato quello di giustificare ogni sua affermazione senza dare nulla per scontato, e questo lo ha portato a impegnarsi in capitoli preparatori che risultano talvolta faticosi e troppo tecnicisti per appassionare il lettore. Peraltro ciò permette a uno studente o a uno studioso con poca confidenza con la scienza cognitiva di cogliere tutte le connessioni che legano gli strumenti metodologici e di verifica empirica con una teoria ad alto livello di complessità. Aiuta il cammino lo stile di scrittura, efficacemente mantenuto dall'ottima traduzione di Alberto Mazzocco, precisa anche se non fluida quanto l'originale. Meno ricco l'aspetto propriamente editoriale: è stato eliminato l'indice analitico, e l'indice generale contiene solo i titoli dei capitoli e non quelli dei paragrafi. Il risultato, se si tiene conto che stiamo parlando di un volume di 700 pagine, è che il lettore non è in grado di ritrovare nessun argomento specifico senza perdere tempo e pazienza.
L'impatto che questo lavoro ha avuto in intelligenza artificiale, in linguistica, e soprattutto in psicologia, è stato molto forte, contribuendo al cambiamento delle modalità con cui gli studiosi si avvicinavano alla mente umana, e introducendo un nuovo costrutto teorico che potrebbe rivelarsi il mattone fondamentale per l'indagine dei processi mentali.
Un libro non definitivo, dunque, che dovrà essere riscritto verso il duemila, e che ha segnato una pietra miliare nella costruzione della scienza cognitiva.