Progettare artefatti cognitivi
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versione beta della raccolta dei miei scritti nell'ambito dell'interaction design, usabilità e architettura dell'informazione.
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Progettare artefatti cognitivi
- 1. Progettare artefatti cognitivi S B V Versione non definitiva. Licenza Creative commons Aribuzione - Non commerciale - Non opere derivate . Italia (CC BY-NC-ND .)
- 2.
- 3. Indice Introduzione i . Contai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii . Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Processi epistemici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I Aspetti cognitivi ed emotivi La categorizzazione nelle scienze cognitive . Le teorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La teoria classica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Assunzioni rappresentazionali . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Critie alla teoria classica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. La teoria basata sulle regole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La teoria dei prototipi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Proprietà: dimensioni vs caraeristie dicotomie . . . . . . . La teoria degli esemplari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La teoria delle teorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La teoria dei confini decisionali (Decision bound theory) . . . . . . . . . La teoria della simulazione situata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sviluppi recenti e prospeive future . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Modelli multipli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Modelli di neuroscienze cognitive . . . . . . . . . . . . . . . . .. Modelli computazionali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Direzioni future . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Affordance . Il museo, i booni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La nascita del conceo di affordance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Classificazione di affordances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Percezione – azione direa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Affordances percepite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
- 4. INDICE Apprendimento e conoscenza . knowledge management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. La conoscenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Convertire la conoscenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gli aspetti motivazionali . L'experience design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Definizioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Emotional design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aspei motivazionali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Bisogni, scopi, motivazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Gli scopi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. I valori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Gli interessi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Motivazione interna ed esterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Valutazioni dei compiti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Intenzionalità e motivazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le motivazioni nell'experience design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Tenology acceptance model . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Il costruo di flow nell'HCI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Goal directed design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I modelli sociocognitivi nell'experience design . . . . . . . . . . . . . . .. La valutazione di un artefao . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Affordances motivazionali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Suggerimenti metodologici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L'attenzione . Le teorie dell'aenzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Definizione di aenzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le funzioni dell'aenzione seleiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Le teorie dell'aenzione per risorse limitate . . . . . . . . . . . .. Teorie dell'aenzione per conflio della risposta . . . . . . . . .. La features integration theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le vie di elaborazione visive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. L'aenzione focalizzata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La rappresentazione delle informazioni visive . Gli aspei formali delle rappresentazioni spaziali . . . . . . . . . . . . .. Diversi tipi di mappa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La codifica delle informazioni nelle due vie di elaborazione . . . . . . . . Il problema delle coordinate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Trasduori di coordinate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
- 5. INDICE II Il design La gestione di un progetto . Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Il modello a cascata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Le fasi nel modello a cascata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Gestione del risio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Limiti dell'approccio classico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Modifie al modello a cascata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Approccio agile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Sviluppo iterativo e incrementale . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Manifesto agile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Limiti dell'approccio agile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Model view controller: un pattern per l'interaction design . Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Jesse James Garre: piani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Cooper: goal-directed design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Model view control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Il flusso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Soware e buone pratie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MVC e user experience design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Scenario : Gruppo editoriale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Scenario : Museo d'arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Scenario: orario dell'autobus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Il processo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Model, api, feeds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Conclusioni? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Il design . La creatività . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Il design partecipativo . Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Definizione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Design partecipativo e bisogni degli utenti . . . . . . . . . . . .. Ambiti di applicazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modelli mentali e categorizzazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Topografia mentale nella progeazione di spazi fisici . . . . . . . . . . .. La mente e le associazioni vs lo spazio fisico . . . . . . . . . . . .. Vicinanza cognitiva e vicinanza fisica . . . . . . . . . . . . . . .. Limiti dell'applicazione del modello cognitivo allo spazio fisico .. Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
- 6. INDICE III L'aritettura dell'informazione Aritettura dell'informazione . Definizione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Definizioni di AI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. La qualità di un sistema informativo . . . . . . . . . . . . . . . .. Ruolo e obieivi dell'ariteura dell'informazione . . . . . . . .. Le dimensioni di una struura informativa: contesto, contenu- to, utenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Le aree di intervento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Organizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Semi organizzativi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Struure organizzative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Information scent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Le etiee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metodi . Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Il processo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Fasi progeuali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Identificazione degli obieivi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Analisi degli utenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Analisi: Identificazione del dominio semantico . . . . . . . . . . Elicitazione dei contenuti: Free listing . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. A cosa serve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Come condurre il free listing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Analizzare i risultati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Categorizzazione dei contenuti: card sorting . . . . . . . . . . . . . . . .. Definizione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. A cosa serve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ando usare il card sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Card sorting aperto e iuso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. La versione carta e penna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Analisi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Casi di studio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Un esempio: le emozioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Il free listing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Il card sorting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L'affinity diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. ando usarlo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Come si crea un affinity diagram? . . . . . . . . . . . . . . . . .. Considerazioni sull'affinity diagram . . . . . . . . . . . . . . .
- 7. INDICE IV La fase di testing Usabilità: metodi . Cos'è l'usabilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Usabilità ed errori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Tre livelli di errore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Errori: slips e mistakes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Livelli di errore e strumenti di prevenzione . . . . . . . . . . . . Usabilità: quale metodo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I soware automatici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. L'analisi dei file di log . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Euristie e linee guida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Le euristie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metodi empirici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Participatory Design workshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Valutazione di siti concorrenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Test con utenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Test con utenti: come fare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. i and dirty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
- 8. INDICE
- 9. Introduzione Sono passati degli anni prima e Google togliesse il ``beta'' da gmail. Pratica piuosto diffusa, tanto da parlare di ``perpetual beta'' per un modello di design iterativo dove sviluppo e distribuzione si susseguono molto velocemente; tanto da considerare lo status di ``beta'' come uno degli elementi e contraddistinguono il Web .¹. È raro, però, leggere la versione beta di un libro, per un motivo molto semplice: stampare un libro, distribuirlo, venderlo ha dei tempi e dei costi molto più consistenti; sarebbe pertanto controproducente uscire con una versione beta. esto vale per i libri di carta, ma per i libri in formato eleronico tuo cambia: nulla vieta e ane un e-book possa essere distribuito in versione beta. Il documento e hai appena scaricato è (vorrebbe essere) un e-book in versione beta. Beta per una serie di motivi: • È una raccolta di contenuti pubblicati su hyperlabs.net. Sebbene abbia cercato di ordinarli in una struura sensata, è piuosto evidente e sono dei lavori nati autonomamente e messi assieme senza un sano lavoro di cucitura. • Nella versione finale (.) dell'e-book e ho in mente si dovrebbe parlare ane di user experience design, emotional design, ontologie, personas, scenari, accessi- bilità e altro ancora. Peré, allora, non finisco il lavoro prima di meere in linea il tuo? I motivi sono molti: . Confesso, non so quando troverò il tempo per fare tue queste cose. Il risio è e quando il processo sarà finito, l'e-book sarà già vecio. . Mi piacerebbe ricevere da subito quale feedba, per capire se l'idea è buo- na, se vale la pena investirci del tempo, per capire quali argomenti andrebbero approfonditi. . Già ora l'e-book raccoglie interventi di più persone: Daniele Ziggioo, Raele Scoini, Alice Bolognani. Probabilmente inserirò ane lavori di Miela Ferron, Sarah Menini, Tania Busei. esta versione beta potrebbe ispirare qualcuno a candidarsi per scrivere un capitolo fra quelli mancanti. L'e-book, dunque, è as-is: così com'è. Ho deciso di intitolarlo ``Progeare artefai cognitivi'' peré volevo fossero iare un paio di cose: ¹si veda hp://oreilly.com/pub/a/web/arive/what-is-web-.html. i
- 10. ii INTRODUZIONE . sebbene io mi occupi prevalentemente di web, buona parte dei princˆipi qui esposti sono validi per altri artefai interaivi: dagli smart phones alle installazioni al soware a cose e ancora non conosciamo ma e domani faranno parte della nostra vita; . le basi teorie sono quelle delle scienze cognitive, ane se intese in un senso ampio, e dunque ane gli aspei legati alle emozioni, all'estetica, alla psicologia sociale. . Contatti Se trovate questo e-book utile (o inutile, o dannoso) e volete contaarmi, vi sono molti modi: • e-mail: bussolon @ gmail.com; • skype: bussolon; • linkedin: hp://www.linkedin.com/in/bussolon; • facebook: hp://www.facebook.com/stefano.bussolon.
- 11. .. INTRODUZIONE . Introduzione YABBA-DABBA-DOO Fred Flintstone Alzi la mano i non conosce Fred e Wilma, protagonisti, assieme a Barney e Bey, de Gli Antenati. Come ben descrio da Wikipedia, nel mondo di Fred e Wilma gli uomini delle caverne fanno largo utilizzo di tecnologie simili a quelle auali ma basate sull'utilizzo di vari animali: guidano automobili fae di pietra o legno; gli aeroplani consistono in gigantesi pterodaili sul cui dorso sono sistemati i sedili per i passeggeri; gli ascensori sono mossi dai brontosauri. esti artefai, moderni ma di pietra, sono uno dei punti di forza del cartone. Se vogliamo raccontare la storia degli artefai dall'inizio, dobbiamo partire proprio da loro, dagli uomini dell'Età della Pietra. Periodo e deve il nome ai opper, pietre seggiate dai primi ominidi ed utilizzate, presumibilmente, per cacciare, combaere e produrre altri utensili di legno o di ossa. I opper sono i primi esempi di artefat- ti, e costituiscono, assieme alla postura erea, alla mano prensile ed allo sviluppo del lobo frontale, le caraeristie e segnano il passaggio dagli ominidi agli esseri uma- ni. Infai, sebbene altri primati siano capaci di utilizzare degli oggei dell'ambienti come strumenti, soltanto gli esseri umani hanno la capacità di modificare un oggeo pre-esistente per renderlo più utile nel realizzare uno scopo. esta capacità implica l'aitudine a rappresentarsi mentalmente lo stato finale dell'oggeo e le azioni necessa- rie per trasformarlo. Nei opper vediamo un bisogno: cacciare, per procurarsi del cibo, e difendersi. Vediamo degli strumenti capaci di ampliare le possibilità degli individui e li usano. Vediamo, infine, il grado zero della progeazione: un processo, contemporaneamen- te cognitivo e manuale, finalizzato a realizzare uno strumento immaginato (o copiato). Insomma, l'antenato del design. Tanto e potremmo dire e l'uomo nasce designer. Per avere traccia del primo artefao cognitivo, però, dobbiamo aspeare centinaia di migliaia di anni. Il Codice di Ur-Nammu, risalente al a.C., ad esempio, costituisce il primo codice legale tramandatoci. Fred e Wilma ci ricordano e, da allora, tuo è cambiato: nei paesi occidentali co- muniiamo con cellulari, computer e internet, viaggiamo in aereo, treno, automobile, e siamo circondati da oggei e tecnologie e ci permeono una vita agiata, sebbene a costo di un crescente inquinamento. Ane i bisogni di un individuo del terzo millennio sono diversi da quelli dei primi Homo Faber. I bisogni di base, però, sono universali. Abbiamo bisogno di quelle risorse e ci permeono di sopravvivere, di sicurezza, di relazioni sociali, affeive. Per l'uomo preistorico le risorse erano il cibo, l'acqua, la sicu- rezza era un luogo dove riposarsi al riparo dai predatori. Per noi le risorse sono il denaro, e ci permee di acquistare tuo il resto, la sicurezza è la casa, il servizio sanitario, le forze dell'ordine. La tecnologia corre veloce: quand'è stata l'ultima volta e hai usato un floppy disk? Il mio primo calcolatore, un Commodore , salvava i dati sulle musicassee a nastro. La soluzione tecnica cambia rapidamente, diventa più efficiente, più potente, più sicura, ma il bisogno rimane quello dei nastri del Commodore o delle sede perforate dei primi
- 12. INTRODUZIONE calcolatori: salvare le informazioni. Ai tempi di Ur-Nammu le leggi venivano codificate su pietra e su papiro, ma il bisogno era lo stesso: salvare le informazioni e comunicarle. Apparentemente, per correre veloci, dobbiamo concentrarci sulle tecnologie. L'en- fasi sulle tecnologie, però, ci porta a concentrarci sull'esistente, oppure a tentare delle previsioni spesso difficili. Focalizzarsi sui bisogni, al contrario, ci porta a previsioni certe. Peré i bisogni cambiano lentamente, ed alcuni bisogni rimangono gli stessi. In secondo luogo, concentrarsi sui bisogni permee di non rimanere focalizzati sul- le soluzioni note, rimanendo intrappolati nella fissità funzionale e ci impedisce di immaginare soluzioni innovative. .. Processi epistemici La vita è una sequenza di processi decisionali Secondo Lorenz, L'altra faccia dello specio: per una storia naturale della conoscenza la vita è un processo cognitivo: l'adaamento è una forma di acquisizione di sapere: informare, ci ricorda, significa dare forma. Gli animali, dagli invertebrati ai mammiferi, vivono prendendo decisioni: analiz- zano l'ambiente circostante ed agiscono di conseguenza; le loro decisioni sono sempre finalizzate a degli scopi: evitamento del pericolo, foraging, accoppiamento, accudimento della prole. Il sistema perceivo, cognitivo e motorio di tui gli animali è oimizzato a prendere le decisioni e permeono loro di massimizzare la fitness, ovvero soddisfare i loro scopi. Information foraging e coltivazione Il compito, naturalmente, non è semplice: il mondo è solo parzialmente prevedibile, gli stimoli informativi spesso sono scarsi, e soprauo la capacità degli esseri viventi di acquisire dati ed elaborarli in tempi ristrei è estremamente limitata. Information foraging: gli animali per sopravvivere hanno bisogno di informazioni. L'informazione è scarsa, e dunque gli animali devono andare non solo a caccia di cibo, ma ane a caccia di informazioni. E se le informazioni sul territorio non bastano, oltre a raccoglierle bisogna ane seminarle (coltivazione delle informazioni?) Fitness: specializzazione o cognizione? Se la sopravvivenza di un individuo (o una specie) e la sua fitness dipendono dalle sue ca- pacità di prendere le decisioni corree, ecco e parte del processo evolutivo sarà finaliz- zata a migliorare il processo decisionale; l'altra parte del processo evolutivo è finalizzata ad aumentare l'efficacia delle azioni. In un ambiente altamente prevedibile, è vantaggioso focalizzarsi sul secondo aspet- to, araverso forme di specializzazione. In un ambiente complesso e meno facilmente prevedibile, è più vantaggioso investire sul miglioramento del processo decisionale.
- 13. .. INTRODUZIONE Situazione stimolo e informazione Tolman [cita] soolinea come ogni situazione stimolo, e di per sé non ha alcuna ri- levanza biologica, possa diventare un segno premonitore di un evento e invece ha rilevanza biologica. Nei termini comportamentisti informazione è qualsiasi stimolo, biologicamente non direamente rilevante, e possa indicare la probabilità dell'occorrenza di un evento rilevante. L'informazione, dunque, è quell'insieme di dati e aiuta un sistema a prendere una decisione. Informazioni: nella testa o nel mondo? Per migliorare il processo decisionale, è importante selezionare quei dati e costituisco- no informazione da quelli e costituiscono rumore: lo scopo dell'aenzione è proprio quello di focalizzarsi sui dati importanti e disaendere quelli e non lo sono. Il processo decisionale si basa sulle informazioni relative al contesto, ai bisogni, agli scopi e ai compiti ad essi associati, ed alle risorse di cui l'agente dispone. A volte, però, l'informazione nell'ambiente non basta. A quel punto, evolutivamen- te, si assiste all'emergere di due strategie, fra loro complementari: disseminare l'ambien- te di informazioni, oppure costruire delle rappresentazioni dell'ambiente arricite di informazioni. Azioni pragmatie ed epistemie Il comportamento degli animali è il fruo di un processo decisionale (generalmente, in- consapevole) finalizzato a degli scopi. Le azioni, dunque, hanno una valenza pragmatica: servono a realizzare degli scopi. Ane le risorse investite nel migliorare il processo decisionale hanno un valore prag- matico, e però è generalmente indireo: raccogliere informazioni, elaborarle, creare delle mappe, disseminare di segnali l'ambiente può non avere, nel breve termine, alcu- na relazione con gli scopi di fitness. este operazioni sono finalizzate a migliorare le capacità decisionali in un futuro prossimo o remoto. Kirsh e Maglio, ``On distinguishing epistemic from pragmatic action'' propongono la distinzione fra azioni pragmatie ed azioni epistemie: mentre le prime sono finaliz- zate a realizzare il piano innescato dal processo decisionale, le seconde sono finalizzate a migliorare il processo decisionale stesso. Feromoni e strutture epistemie Chandrasekharan e Stewart, ``e origin of epistemic structures and proto-representations'' si sono spinti oltre, identificando struure epistemie ane in etologia. L'esempio più comune è l'animale e marca il territorio, utilizzando i feromoni. L'uso di ferormoni è comune ane negli invertebrati; questi animali lasciano delle tracce nell'ambiente, e hanno un valore epistemico, e e potranno in seguito tornare utili, a i le ha lasciate ma ane ad altri.
- 14. INTRODUZIONE Possiamo considerare queste tracce nell'ambiente come una forma di realtà (infor- mativamente) aumentata? Processo decisionale e problem solving In termini di problem solving (Simon) [cite] possiamo identificare alcuni passaggi: • identificare un problema (un bisogno, uno scopo) • rappresentarlo in termini di distanza dalla situazione auale alla situazione desi- derata • identificare un percorso, ed i mezzi per arrivare • partire esta rappresentazione funziona ane per i topolini e per le formie. Una tassonomia A questo punto, possiamo immaginare una semplice tassonomia. Il primo passaggio consiste nel dividere le azioni fra pragmatie ed epistemie; le azioni epistemie sono finalizzate ad un aumento delle informazioni pertinenti. Le azioni e le strategie epistemie possono, a loro volta, essere classificate in base al fao e siano realizzate araverso una rappresentazione mentale, interna, o mo- dificando opportunamente l'ambiente, arricendolo di informazioni pragmaticamente utili. Dunque: conoscenza nella mente, o conoscenza nel mondo. Augmenting Human Intellect Nel suo Augmenting Human Intellect Engelbart, ``Augmenting Human Intellect: a con- ceptual framework'' sostiene e, essendo la capacità cognitiva (e dunque decisionale) degli esseri umani limitata, gli artefai, il linguaggio, l'apprendimento permeono di ampliare questa capacità. Generalmente, gli artefai hanno una funzione pragmatica: servono ad aumenta- re l'efficacia dell'azione di un agente, e dunque rendere più efficace la realizzazione di quei piani di azione innescati dal processo decisionale. Gli artefai cognitivi, al con- trario, hanno una valenza prevalentemente epistemica, e sono finalizzati a migliorare il processo decisionale. Artefatti cognitivi e strategie epistemie Nella nostra tassonomia, gli artefai cognitivi appartengono, apparentemente, a quelle strategie epistemie e disseminano la conoscenza nel mondo. Alcuni di questi artefai si adaano perfeamente alla categoria: basti pensare ai cartelli delle indicazioni stradali. Altri, però, pur non essendo fisicamente nella mente di i li usa, sono conceualmente più simili ad una estensione dell'apparato cognitivo e una modifica epistemica del territorio. La cartina autostradale non modifica l'ambiente, ma costituisce un'estensione della nostra mappa mentale.
- 15. Parte I Aspetti cognitivi ed emotivi
- 17. Capitolo La categorizzazione nelle scienze cognitive -- Peré i cani e gli ebrei non possono entrare babbo? -- Eh, loro gli ebrei e i cani non ce li vogliono. Ognuno fa quello e gli pare Giosuè. Là c'è un negozio, c'è un ferramenta, loro per esempio non fanno entrare gli spagnoli e i cavalli e coso là, c'è un farmacista: ieri ero con un mio amico, un cinese e c'ha un canguro, dico ``Si può entrare?'', dice ``No, qui i cinesi e i canguri non ce li vogliamo''. Gli sono antipatici, e ti devo dire? -- Ma noi in libreria facciamo entrare tui. -- No, da domani ce lo scriviamo ane noi, guarda! Chi ti è antipatico a te? -- I ragni. E a te? -- A me … i visigoti! E da domani ce lo scriviamo: ``Vietato l'ingresso ai ragni e ai visigoti''. E mi hanno roo le scatole 'sti visigoti‼ Roberto Benigni -- La vita è bella In questo capitolo descriveremo le più importanti teorie della categorizzazione. . Le teorie In molte rassegne sull'argomento le teorie vengono differenziate in base a differenti cri- teri. Secondo Kruske, ``Category Learning'' i vari modelli teorici si differenziano in base a tre dimensioni: • Implicazioni sulla rappresentazione. Vi sono teorie e definiscono l'apparte- nenza alle categorie in base ai contenuti ed altre e sostengono e ad essere rappresentati siano i confini fra categorie.
- 18. CAPITOLO . LA CATEGORIZZAZIONE NELLE SCIENZE COGNITIVE • Definizioni congiuntive vs. disgiuntive. Alcune teorie assumono e la definizio- ne delle caraeristie sia globale (ovvero congiuntiva), altre e la definizione sia disgiuntiva. • Assunzioni sul grado di appartenenza. Alcune teorie sostengono e l'appar- tenenza ad una categoria sia di tipo tuo o nulla, altre e sia una funzione graduata. Secondo Smith e Medin, Categories and Concepts, le teorie della categorizzazione si pongono due problemi generali: . È possibile immaginare una descrizione singola - unitaria e possa rappresentare tui i membri di una classe, Ovvero una rappresentazione unitaria e funga da criterio per valutare l'appartenenza di ogni elemento alla classe? . Le proprietà specificate nella descrizione unitaria sono valide allo stesso modo per tui i membri della classe? Il paradigma classico risponde affermativamente ad entrambe le domande. La teoria dei prototipi mee in discussione principalmente il secondo assunto, mentre le teorie degli esemplari meono in discussione ane il primo. Altri due criteri sono citati da ibid. per differenziare le teorie: il tipo di inferenze e la stabilità dei concei. Sebbene le diverse teorie siano concorde nell'aribuire ai concei le funzioni di catego- rizzazione e di inferenza, nelle teorie dei prototipi e degli esemplari né la categorizza- zione né l'inferenza porta a risultati certi, ma solo a risultati probabili. La teoria classica ritiene e i concei siano stabili nella rappresentazione degli individui e condivisi fra le persone. Le teorie dei prototipi e degli esemplari fanno assunzioni più deboli su entrambi gli aspei. Secondo Ashby e Maddox, ``Stimulus categorization'', pag. le teorie si distinguo- no in base a tre tipi di assunzioni: • Assunzioni su ciò e viene rappresentato. Le teorie devono definire le rappresen- tazioni perceive e cognitive degli stimoli e degli esemplari delle diverse categorie. • Assunzioni sull'accesso alle informazioni in memoria. Le informazioni e de- vono essere recuperate dalle rappresentazioni categoriali memorizzate e il tipo di processi computazionali e devono essere aivati prima di poter classificare uno stimolo. • Assunzioni sulla modalità di selezione della risposta. Concernono la modalità di selezione della risposta dopo e le informazioni rilevanti sono state raccolte e processate. Per quanto riguarda la rappresentazione, ibid. presentano un albero delle possibili modalità. La prima distinzione è fra rappresentazioni numerie e non numerie (sim- bolie e linguistie). Fra le rappresentazioni numerie vengono distinte quelle per caraeristie (feature) e quelle dimensionali. La rappresentazione per caraersitie viene considerata numerica in quanto può essere rappresentata come valore binario, ed
- 19. .. LA TEORIA CLASSICA è possibile calcolare la distanza fra due entità araverso una metrica (la metrica Ham- ming). Nella rappresentazione dimensionale si assume e gli esemplari e gli stimoli possano essere sintetizzati da un punto in uno spazio multidimensionale; una secon- da assunzione è e la similarità fra due entità è inversamente proporzionale alla loro distanza. Secondo la decision bound theory gli stimoli sono rappresentati nello spa- zio multidimensionale non come un punto ma come una distribuzione di probabilità multivariata (p.). Ashby e Maddox, ``Human Category Learning'' distinguono inoltre fra teorie para- metrie (come la teoria classica, o basata sulle regole, e la prima teoria dei prototipi) e le teorie non parametrie, come la teoria degli esemplari. Le teorie parametrie assu- mono la separabilità lineare fra le regioni di decisione categoriale, mentre le teorie non paramentrie non fanno questa assunzione. Barsalou, ``Situated simulation in the human conceptual system'' classifica le teorie in base a criteri ancora differenti: • Modulare - non modulare. Per modulare si intende un sistema autonomo, separato dalla memoria episodica e dal sistema sensomotorio. • Amodale - modale. Una rappresentazione amodale è simbolica ed indipendente dalle modalità sensomotorie, mentre una rappresentazione modale è legata alle specifie modalità sensomotorie. • Decontestualizzata - situata. È decontestualizzata una conoscenza di tipo enci- clopedico, mentre la rappresentazione situata tiene conto delle proprietà del con- testo, della situazione, delle azioni e la categoria può permeere, e degli stati introspeivi. • Stabile - dinamica. Per stabile si intende una rappresentazione sostanzialmente invariante, mentre dinamica è una rappresentazione e varia a seconda non solo dell'apprendimento ma ane del contesto. Le più importanti teorie sulla categorizzazione sono sostanzialmente la teoria clas- sica, e nelle forme più recenti viene definita teoria basata sulle regole (rule based), la teoria dei prototipi, e Smith e Medin, Categories and Concepts definiscono probabi- listica, la teoria degli esemplari, la teoria basata sulle teorie (theory theory), la decision bound theory, la teoria della simulazione situata di Barsalou e le teorie multiple. . La teoria classica È uso comune, nelle rassegne sulla leeratura della categorizzazione dei concei, partire dalla teoria classica. Nel descrivere storicamente questa teoria, si assume generalmente e sia stata sviluppata da Aristotele e e sia rimasta pressoé invariata fino alle ricer- e filosofie di Wigenstein e agli studi di etnografia e psicologia degli anni sessanta e seanta. ibid. fanno propria questa concezione, ane se ammeono e poi fra i ricercatori citati nel campo della teoria classica hanno diiarato esplicitamente di di- fendere quella visione.
- 20. CAPITOLO . LA CATEGORIZZAZIONE NELLE SCIENZE COGNITIVE Secondo la classificazione di Kruske, ``Category Learning'' la teoria classica (ba- sata sulle regole) assume e venga rappresentato il contenuto (non i confini categoriali), con delle regole di tipo congiuntivo (non disgiuntivo) e con una funzione di appartenenza di tipo tuo o nulla (non graduata). Secondo la classificazione di Ashby e Maddox, ``Sti- mulus categorization'' vengono rappresentate le caraeristie necessarie e sufficienti e la decisione si basa accedendo a tali caraeristie e verificando se sono rispeate. Nella classificazione di Barsalou, ``Situated simulation in the human conceptual system'', la teoria classica usa rappresentazioni modulari, amodali, decontestualizzate e stabili. .. Assunzioni rappresentazionali La teoria classica, com'è ricostruita da Smith e Medin, Categories and Concepts, ha il pre- gio di essere formalizzabile, economica, con un ampio potere esplicativo. Si basa su di un numero limitato di assunzioni iare e ben definite. Secondo questa teoria, un conceo è caraerizzato da un insieme di aributi definienti, e sono le caraeristie seman- tie necessarie e sufficienti affiné qualcosa possa essere considerato un'istanza di un conceo (Keane e Eysen, Cognitive Psyology: A Student's Handbook). Il processo di categorizzazione consiste nel verificare se gli stimoli possiedono tue le caraeristie necessarie (Ashby e Maddox, ``Stimulus categorization''). Rappresentazione sintetica La prima assunzione è e la rappresentazione di un con- ceo costituisce una descrizione sintetica di un'intera classe. Come soolineato da Ro- s, ``Cognition and Categorization'', questa proprietà costituisce uno dei vantaggi fon- damentali del processo di categorizzazione. In termini più specifici, una rappresentazio- ne sintetica: • è generalmente il risultato di un processo di astrazione; • non corrisponde necessariamente a specifie istanze della classe; • può essere utilizzata per verificare se un'istanza appartenga o meno alla classe. Caratteristie necessarie e sufficienti Secondo la teoria classica le caraeristie e rappresentano un conceo sono . singolarmente necessarie: ogni caraeristica dev'essere presente per poter inclu- dere l'istanza o la sooclasse nella classe; . congiuntamente sufficienti: ogni istanza o sooclasse e possiede tue le carat- teristie appartiene, per definizione, alla classe. Come si vedrà questa è l'assunzione e più esplicitamente è stata messa in discussione. Smith e Medin, Categories and Concepts enfatizzano il fao e questo vincolo esclude la possibilità e, nella visione classica, possano esistere delle classi disgiuntive, ovvero classi le cui sooclassi non condividono alcuna caraeristica essenziale.
- 21. .. LA TEORIA CLASSICA .. Critie alla teoria classica La teoria classica è stata oggeo, a partire dagli anni ', di numerose critie. Fra i primi a meere in discussione questa visione va ricordato Wigenstein, Philosophise Unter- suungen ed il suo famoso esempio del conceo di gioco: non è possibile identificare alcuna caraeristica di gioco e sia necessaria o distintiva. Il fao e per numerosi concei non si sia trovato l'elenco di caraeristie necessarie e sufficienti non implica però e queste caraeristie non esistono. In linea di principio, dunque, questa critica è più empirica e logica. Un'altra possibilità, sostenuta da Katz, e metaphysics of meaning, è e la parola gioco si riferisca a dei termini omofoni ma diversi, e e dun- que sia solo accidentale il fao e concei diversi siano nominati con lo stesso termine. Dunque, il gioco del solitario e il gioco del calcio non sarebbero più simili di quanto non lo siano il banco dei pegni e il banco da lavoro. esta obiezione però non pare molto plausibile. Nonostante le differenze è difficile negare un legame semantico fra i vari tipi di gioco. Wigenstein, Philosophise Untersuungen definisce questi legami somiglianza di famiglia. Concetti disgiuntivi Una seconda critica alla teoria classica è rappresentata dall'esi- stenza di concei disgiuntivi. Una possibile difesa rispeo a questa critica si basa sull'idea e i concei e nel mon- do reale sembrano disgiuntivi, ma in realtà condividono una o più proprietà essenziali tacitamente assunte dagli individui. Casi ambigui L'assunzione secondo cui le caraeristie essenziali sono necessarie e sufficienti a definire un conceo non dovrebbero lasciare spazio ad ambiguità. Nella realtà però vi sono casi di difficile classificazione, in cui le persone sono incerte. Smith e Medin, Categories and Concepts puntualizzano il fao e tale incertezza può essere conseguenza di ignoranza da parte delle persone. esto non meerebbe in crisi la teoria classica, la quale non esclude affao e le persone possano avere delle lacune nelle conoscenze dei concei. esta spiegazione è peraltro adoata ane da modelli proposti da Ashby e Maddox, ``Stimulus categorization''; Kruske, ``Category Lear- ning''. ando l'ambiguità della classificazione non può essere aribuita ad ignoranza, un possibile escamotage è quello di distinguere fra definizioni comuni (spesso imprecise) e definizioni tecnie, e generalmente lasciano meno spazio a casi ambigui. Effetti di tipicità La teoria classica assume e l'appartenenza di un'istanza o di una sooclasse ad una classe sia una funzione dicotomica: un conceo appartiene a pieno titolo ad una categoria oppure non vi appartiene per nulla. Se però si iede alle persone di valutare quanto un'istanza o una sooclasse costituisca un esempio tipico o rappresentativo di una classe, si oengono risultati stabili, ovvero condivisi fra partecipanti (Mervis, Catlin e Ros, ``Relationships among doodness-of- example, category norms, and word frequency''; Rips, Shoben e Smith, ``Semantic di- stance and the verification of semantic relations''); un effeo simile si oiene addiriura nella valutazione di tipicità dei numeri pari. esto fao, di per se, lascia intendere e sia legiimo assumere e - almeno a livello psicologico - l'appartenenza ad una categoria non sia una funzione dicotomica ma
- 22. CAPITOLO . LA CATEGORIZZAZIONE NELLE SCIENZE COGNITIVE graduata. L'aspeo più interessante è e la valutazione di tipicità prevede l'efficienza nella categorizzazione, e si rispecia ad esempio nei tempi di reazione in compiti di decisione semantica. Smith e Medin, Categories and Concepts illustrano come, con delle assunzioni ad hoc, i risultati legati alla tipicità possano essere spiegati ane dalla teoria classica. Alcune di queste assunzioni, però, mancano di sostegno empirico, e risultano pertanto difficilmente difendibili. Somiglianza di famiglia Ros e Mervis, ``Family resemblances: Studies in the inter- nal structure of categories'' hanno iesto ai loro partecipanti di elencare le caraeristi- e di una lista di soocategorie di un determinato conceo (ad esempio: arredamento). Dall'esperimento non sono emerse caraeristie necessarie (e dunque presenti in tue le soocategorie). Alcune caraeristie erano condivise da molte soocategorie, men- tre altre erano specifie di poe soocategorie. Il numero di soocategorie a cui ogni caraeristica era associata determinava l'importanza di quella caraeristica. La som- ma del numero di caraeristie definienti ogni conceo, ponderato per l'importanza di ogni caraeristica, definiva la misura di somiglianza di famiglia. esta misura è risul- tata essere fortemente correlata con la valutazione di tipicità. esti risultati sono stati oenuti sia con categorie naturali sia con categorie artificiali. Adoando la definizione di Wigenstein, Philosophise Untersuungen Rosh e Mervis hanno definito questo effeo somiglianza di famiglia. esto dato contrasta con gli assunti fondamentali della teoria classica, in quanto la tipicità di un conceo rispeo alla classe geraricamente superiore si basa su carae- ristie non necessarie per la definizione della classe superiore. Altri esperimenti sono giunti agli stessi risultati araverso paradigmi sperimentali diver- si. Hampton (, citato in Smith e Medin, Categories and Concepts) ha iesto ai propri partecipanti di elencare le caraeristie di una lista di soocategorie di un conceo. In secondo luogo, ha iesto loro di valutare quanto ogni caraeristica fosse presente in ogni soocategoria. Ane questa ponderazione correla con i tempi di reazione in un compito di decisione semantica. Un'altra evidenza a sfavore della teoria classica si basa su di un compito di scaling multi- dimensionale (Rips, Shoben e Smith, ``Semantic distance and the verification of semantic relations''): ai partecipanti vengono presentate coppie di concei, iedendo di valutar- ne la similarità. Le coppie possono essere dello stesso livello gerarico (peirosso e canarino) o di livello diverso (peirosso e uccello, canarino e animale). In base a queste misure, è possibile collocare i concei in uno spazio bidimensionale. Dall'analisi quali- tativa dello spazio emerge e le due dimensioni correlano con due dimensioni latenti degli uccelli: grandezza fisica dell'animale e ferocia (o tendenza alla predazione). Inol- tre, la distanza di ogni conceo dal conceo di uccello correla con i tempi nei compiti di decisione semantica. Validità delle caratteristie (Cue validity) Un'importante scoperta di Ros e Mer- vis, ``Family resemblances: Studies in the internal structure of categories'' è e, nel decidere se un item è o meno un'istanza di un conceo, vengono considerate non solo le caraeristie e l'item condivide con quel conceo ma ane quelle e condivide con
- 23. .. LA TEORIA DEI PROTOTIPI concei alternativi a quello target. La categorizzazione di un'istanza dipende non solo dalle caraeristie dell'istanza e del conceo, ma ane dalla similarità dell'istanza con concei rivali. Per spiegare questo effeo, ibid. adoarono il conceo di cue validity, introdoo da Bourne and Restle nel . Ereditarietà dei concetti L'ereditarietà dei concei, assunta dalla visione classica (e ane implicita nella teoria degli insiemi), induce a prevedere e un conceo sia giudi- cato più simile al conceo sovraordinato più immediato (esempio: peirosso e uccello) e ad un conceo sovraordinato più in alto nella geraria categoriale (peirosso e animale). esta predizione è generalmente confermata (Collins e illian, ``Retrieval time from semantic memory''), ma vi sono dei casi atipici in cui questo non avviene. Il conceo di gallina, ad esempio, è giudicato più simile ad animale e ad uccello. .. La teoria basata sulle regole Originariamente, la teoria classica intendeva spiegare ogni compito di categorizzazione, ma, come abbiamo visto, questa ipotesi ha incontrato dei problemi molto seri. Recente- mente alcuni aspei della teoria classica sono stati ripresi nelle teorie e ipotizzano e vi siano più meccanismi soggiacenti il processo di categorizzazione, e e il meccanismo basato sulle regole sia uno di questi (Ashby e Maddox, ``Human Category Learning'', ``Stimulus categorization''). . La teoria dei prototipi Se la classificazione non è un processo decisionale basato su caraeristie necessarie e sufficienti, allora cos'è? La teoria dei prototipi propone e la categorizzazione sia un processo e confronta gli esemplari da classificare con i prototipi delle categorie: quan- do incontriamo uno stimolo non conosciuto lo assegnamo alla categoria il cui prototipo è più simile. Smith e Medin, Categories and Concepts definiscono la teoria dei prototipi in base alle seguenti assunzioni: . la rappresentazione di un conceo è la descrizione riassuntiva di un'intera classe; . la rappresentazione di un conceo non può essere espressa in base ad una lista di condizioni necessarie e sufficienti; è, piuosto, una misura di tendenza centrale delle proprietà delle istanze. La differenza sostanziale fra l'approccio classico e la teoria dei prototipi risiede pro- prio nel secondo assunto, e è sostanzialmente meno vincolante. Secondo la classificazione di Kruske, ``Category Learning'', la teoria dei prototi- pi assume e venga rappresentato il contenuto (non i confini), e la rappresentazione sia globale (il prototipo riassume le caraeristie della classe), con una funzione di appartenenza graduata. Secondo la categorizzazione di Ashby e Maddox, ``Stimulus categorization'', in questo approccio una categoria è rappresentata dal suo prototipo, e il processo decisionale si basa sulla similarità tra gli stimoli e la rappresentazione mnestica
- 24. CAPITOLO . LA CATEGORIZZAZIONE NELLE SCIENZE COGNITIVE del prototipo. Nella classificazione di Barsalou, ``Situated simulation in the human conceptual sy- stem'', la teoria dei prototipi è sostanzialmente modulare ed amodale, decontestualizzata (i prototipi non cambiano al variare del contesto) e stabile. .. Proprietà: dimensioni vs caratteristie dicotomie Un'importante aspeo e emerge dalla teoria dei prototipi (e degli esemplari) è la na- tura delle proprietà e vengono prese in esame nel processo di categorizzazione: que- ste proprietà sono dimensionali (si distribuiscono lungo un continuum), oppure sono dicotomie? Smith e Medin, Categories and Concepts distinguono neamente fra le teorie del prototipo basate su caraeristie dicotomie (le caraeristie) e le teorie dimensionali. Da un punto di vista matematico, però, è possibile mappare delle carae- ristie dicotomie in uno spazio dimensionale. Nel mondo reale si incontrano spesso delle dimensioni la cui distribuzione è fortemente bimodale e e, dunque, risultano paragonabili a caraeristie dicotomie. Possiamo dunque definire le caraeristie dicotomie come delle dimensioni a distribuzione bimodale. In un modello basato sulle caraeristie un conceo è rappresentato da quelle ca- raeristie salienti e hanno una probabilità sostanziale di occorrere nelle istanze del conceo. Più precisamente, se Fi è una caraeristsica e Xj un conceo Fi sarà una feature di Xj se • Fi è saliente (in termini perceivi o conceuali) • P(Fi|Xj) è alta. Ad esempio, la probabilità e un animale voli, sapendo e quell'animale è un uc- cello [P(volare|uccello)], è molto alta. Volare è dunque una feature di uccello, ane se non è una condizione necessaria (vi sono uccelli e non volano, come i pinguini) né sufficiente (i pipistrelli volano, ma non sono uccelli). È interessante notare e, mentre la seconda condizione è streamente legata alle caraeristie proprie delle istanze og- geo di categorizzazione, la prima condizione è squisitamente psicologica, in quanto si riferisce a proprietà perceive o conceuali. ibid. si focalizzano sul fao e, ad essere rappresentate, sono non tue le caraeristi- e ma solo quelle e occorrono più frequentemente. esto aspeo viene considerato, dagli autori, come determinante per differenziare l'approccio basato su caraeristie da quello dimensionale. Nei modelli dimensionali, la seconda assunzione viene riassunta da Smith e Medin come segue: ogni dimensione usata per rappresentare un conceo deve essere saliente, e deve avere una sostanziale probabililtà di occorrere fra le istanze del conceo; inoltre il valore della dimensione rappresentata in un conceo è la media soggeiva dei valori delle istanze o dei sooinsiemi del conceo in quella dimensione. Se acceiamo l'idea e una caraeristica possa essere rappresentata come una di- mensione a distribuzione bimodale la tendenza centrale del prototipo sarà non la media ma la moda. Inoltre sia la codifica dimensionale e quella basata sulle caraeristie permee una rappresentazione topografica o metrica della distribuzione delle istanze o
- 25. .. LA TEORIA DEI PROTOTIPI dei sooinsiemi all'interno di una categoria. A questo punto, è possibile definire la cate- gorizzazione in termini computazionali. L'istanza (o il sooinsieme) x appartiene ad Si se la distanza fra x e Si è inferiore ad un valore soglia. In realtà molti modelli computa- zionali utilizzano un algoritmo competitivo anzié una soglia: l'elemento x appartiene a quella classe Si la cui distanza da x è minore. Capacità esplicativa degli aspetti problematici Poié la teoria dei prototipi si propone di sostituire la teoria classica è necessario valu- tare come questo approccio riesca a tener conto delle evidenze empirie e misero in crisi la teoria precedente. Concetti disgiuntivi I concei disgiuntivi erano problematici per la teoria classica in quanto, per definizione, non vi è alcuna caraeristica necessaria, ovvero presente in ogni elemento della categoria. Nell'approccio per caraeristie, però, questo non è un problema, in quanto non si assume la presenza di caraeristie necessarie. Nella rappresentazione dimensionale, la classificazione si basa sulla distanza dell'elemento dal centroide della classe, confrontato con un valore soglia o con la distanza dalle altre classi. Il fao e due elementi risultino differenti fra loro su tue le dimensioni salienti, non impedisce e vengano classificati nella stessa categoria. Casi ambigui Nel modello classico, un elemento appartiene ad una categoria o non vi appartiene, non vi sono sfumature. I casi ambigui costituiscono dunque un problema. I modelli ad appartenenza graduata ammeono per definizione casi ambigui. Computa- zionalmente un caso è ambiguo nel momento in cui la sua distanza dalla classe in cui è stato classificato è ai limiti del valore soglia, oppure il caso è sostanzialmente equidi- stante fra due possibili classi. La sua appartenenza ad una o all'altra classe sarà dunque incerta, e persone diverse in circostanze diverse potranno collocarla di volta in volta in uno o nell'altro gruppo. Effetti di tipicità Gli effei di tipicità non solo non sono un problema per le teorie del prototipo, ma costituiscono un'evidenza positiva. Se definiamo la tipicità di un con- ceo rispeo ad una classe come la somma pesata delle caraeristie e il conceo condivide con la classe, non è difficile elaborare dei modelli computazionali capaci di mimare alcuni effei di tipicità, quali la maggior velocità di classificazione. Gli effei di tipicità vengono spiegati facendo riferimento alla distanza tra il conceo ed il centroide della classe: più il conceo si colloca vicino al centroide della classe di appartenenza, più verrà considerato tipico. Uso di caratteristie non necessarie Il fao e le caraeristie non necessarie abbiano un effeo sulla categorizzazione è un problema per la teoria classica, ma non per la teoria dei prototipi, e non fa distinzione fra caraeristie necessarie e non necessarie.
- 26. CAPITOLO . LA CATEGORIZZAZIONE NELLE SCIENZE COGNITIVE Concetti annidati Uno dei dati sperimentali e mee in crisi la teoria classica è e vi sono delle eccezioni al fao e un conceo venga considerato più simile alla catego- ria gerarica immediatamente superiore e non alle categorie più ampie. Il peirosso è considerato più simile ad uccello e ad animale, ma la gallina è concepita come più simile ad animale e ad uccello. esto effeo può essere spiegato, nella teoria dei prototipi, in base all'influenza eser- citata dalle caraeristie non necessarie. Il fao e la gallina non voli, ad esempio, la rende conceualmente lontana dalla categoria uccello. Ane i dati concernenti i tempi di reazione possono essere spiegati dalla teoria dei prototipi in base alle caraeristie non necessarie. L'approccio spiega sia la regola generale, secondo cui un conceo viene definito come più simile alla classe immediatamente superiore rispeo alla classe generale (peirosso è più simile ad uccello e ad animale) sia le eccezioni (gallina è più simile ad animale e ad uccello), proprio in base al fao e un conceo può essere più o meno distante dai centroidi delle varie classi. Critie alla teoria dei prototipi Nonostante la teoria dei prototipi vanti una maggior capacità esplicativa rispeo alla teo- ria classica, nel corso degli anni varie ricere ne hanno messo in luce alcuni importanti limiti. Perdita di informazioni salienti Uno dei principi epistemologici alla base della teo- ria dei prototipi sta nella sua economicità (Ros, ``Cognition and Categorization''), in quanto un prototipo riassume le caraeristie di una categoria. esta riduzione, però, ha un costo. Si perdono infai informazioni importanti, quali la variabilità categoriale o la struura correlazionale delle dimensioni. Correlazione fra le caratteristie Una rappresentazione sintetica come quella dei prototipi perde le informazioni sulla correlazione e spesso intercorre fra le diverse categorie. Le correlazioni fra categorie sono determinate non solo dagli esemplari pro- totipici, ma ane da quelli non prototipici, e le correlazioni percepite hanno degli effei significativi sulla prestazione degli individui (Ashby e Maddox, ``Stimulus categoriza- tion''; Medin e Saffer, ``Context theory of classification learning''). La correlazione fra le caraeristie è ancor più importante nelle circostanze in cui la probabilità e una caraeristica sia presente dipende da altre caraeristie. Ad esempio, è più probabile e a cantare siano gli uccelli piccoli di quelli grandi, e dunque vi è un rapporto fra can- tare e dimensione. In alcuni casi il rapporto è di tipo implicazionale: la caraeristica vola correla con la caraeristica ha le ali, ma questa correlazione denota un legame di tipo causale. esto legame non viene colto da una teoria dei prototipi, ma è evidente l'utilità di questa infor- mazione, di cui gli individui tengono sicuramente conto. La teoria delle teorie emerge proprio per rispondere a questo problema.
- 27. .. LA TEORIA DEGLI ESEMPLARI Effetto del contesto La teoria dei prototipi è sostanzialmente decontestualizzata (Bar- salou, ``Situated simulation in the human conceptual system'') e dunque ha difficoltà a spiegare alcuni effei di categorizzazione legati al contesto. Il contesto modifica l'im- portanza relativa delle caraeristie. Nell'esempio di Smith e Medin, Categories and Concepts la frase ``ha dovuto portare il pianoforte al secondo piano'' fa emergere le proprietà del pianoforte legate al peso. ``Ha dovuto accordare il pianoforte'' fa inve- ce emergere le proprietà legate al suono. L'importanza e il ruolo del contesto e delle motivazioni è stata efficacemente messa in risalto in Barsalou, ``Ad hoc categories''. Violazione degli assiomi delle metrie esta critica si rivolge alle teorie del pro- totipo di tipo dimensionale, e assumono e lo spazio multidimensionale costituisca una metrica. Affiné un sistema relazionale possa essere definito una metrica deve rispeare tre assiomi: . minimalità: la distanza fra ogni punto e se stesso dev'essere pari a zero; . simmetria: la distanza fra ogni coppia di punti dev'essere tale e d (x,y) = d (y,x); . diseguaglianza triangolare: d(a, c) ≤ d(a, b) + d(a, c) per ogni punto a, b, c. Tversky, ``Features of similarity'' dimostra però e, negli studi di similarità, il secondo ed il terzo postulato vengono sistematicamente violati. Prototipi multipli este critie meono in difficoltà le teorie radicali dei prototipi, ovvero l'assunzione e una categoria venga rappresentata esclusivamente da un prototipo. Una versione più morbida della teoria può assumere e, per ogni categoria, esista più di un prototipo. esta proposta venne avanzata già da Ros, ``Cognitive Reference Points'': Not all members of a category are equivalent and … the best examples of a category can serve as reference points in relation to whi other category members are judged. Una teoria dei prototipi multipli può spiegare la possibilità di apprendere categorie non linearmente separabili, può rappresentare la correlazione fra caraeristie e la varianza delle dimensioni. . La teoria degli esemplari Sia la teoria classica e la teoria dei prototipi assumono e il processo di categorizzazio- ne avvenga araverso il confronto dell'elemento da classificare con una rappresentazione astraa della categoria. Medin e Saffer, ``Context theory of classification learning'', al contrario, propongono un modello in cui il confronto avviene fra l'elemento nuovo e gli elementi già presenti in memoria. Più specificamente assumono e uno stimolo da categorizzare abbia la proprietà di far recuperare dalla memoria gli stimoli simili ad esso e le relative informazioni. In una serie di esperimenti con stimoli astrai, ibid. di- mostrano e le prestazioni dei soggei sono più simili alle previsioni del loro modello
- 28. CAPITOLO . LA CATEGORIZZAZIONE NELLE SCIENZE COGNITIVE (e definiscono Context eory for Classification) rispeo alle previsioni di un modello basato sui prototipi. Uno dei vantaggi principali del modello proposto da Medin e Saffer, ``Context theo- ry of classification learning'' e ampliato da Nosofsky, ``Aention, similarity, and the identification-categorization relationship.'' è la possibilità di classificare insiemi di ele- menti e non sono linearmente separabili. La separabilità lineare è invece uno degli assunti computazionali della teoria del prototipo (Ashby et al., ``A Neuropsyological eory of Multiple Systems in Category Learning''). Inoltre, l'approccio ad esemplari ha il vantaggio di poter tener conto delle correlazioni fra caraeristie di una categoria (Ashby e Maddox, ``Stimulus categorization''). Come vedremo nel paragrafo dedicato ai modelli multipli o misti, Minda e Smith, ``Prototypes in category learning: the effects of category size, category structure, and stimulus complexity'' sostengono e il model- lo basato sugli esemplari e quello basato sui prototipi hanno punti di forza diversi, e emergono in circostanze di apprendimento e di categorizzazione diverse. Secondo la classificazione di Kruske, ``Category Learning'', la teoria degli esem- plari assume e venga rappresentato il contenuto (non i confini), non vi è una rappre- sentazione globale ma solo rappresentazioni atomie, e la funzione di appartenenza è graduata. Secondo Ashby e Maddox, ``Stimulus categorization'' in questo approccio una categoria è rappresentata semplicemente come l'insieme di rappresentazioni di tui gli esemplari e appartengono alla categoria. Il processo decisionale si basa sulla compara- zione di similarità fra gli stimoli e la rappresentazione mnestica di ogni esemplare della categoria. Nella classificazione di Barsalou, ``Situated simulation in the human conceptual sy- stem'', questo approccio è tendenzialmente modulare ed amodale, in quanto general- mente (ma non necessariamente) le teorie degli esemplari non assumono una rappre- sentazione modalità-specifica degli esemplari codificati. Poié le teorie degli esemplari tendono ad escludere processi di astrazione la codifica mnestica degli esemplari tende ad essere situata. Medin e Saffer, ``Context theory of classification learning'', pag rendono esplicito questo punto: `` Noi proponiamo e l'informazione concernente il suggerimento, il contesto, e l'evento sono immagazzinate assieme in memoria e e sia il suggerimento e il contesto debbano essere aivati simultaneamente per recuperare l'informazione dell'evento''; va peraltro precisato e nei termini di ibid., i contesto è definito dagli esemplari recuperati nella memoria di lavoro. Da un punto di vista formale, questa teoria si differenzia dalla teoria del prototipo in quanto assume e la rappresentazione di un conceo consiste nelle descrizioni separate di un consistente numero di esemplari (istanze o sooclassi). Nella versione più radicale, quasta teoria assume e: . Le rappresentazioni siano concrete: ``No categorical information is assumed to enter into the judgements independently of specific item information'' (ibid.). . Ogni esemplare nella rappresentazione sia un'istanza. . Sia memorizzata e contribuisca alla rappresentazione ogni istanza della categoria con cui un individuo viene a contao. I modelli più radicali vengono definiti da Komatsu, ``Recent views of conceptual structure'' modelli ad istanze, mentre i modelli a prototipo multiplo assumono possano
- 29. .. LA TEORIA DELLE TEORIE esserci sia istanze e astrazioni conceuali. Il modello degli esempi migliori (best examples model) sembra derivare logicamente dal conceo di istanze focali proposto da Ros, ``Cognitive Reference Points''. Gli esem- pi più prototipici verrebbero utilizzati come punti di riferimento nella categorizzazione. esti modelli, dunque, assumono e la rappresentazione della conoscenza categoriale non sia costituita unicamente da un prototipo (inteso come tendenza centrale unitaria) ma da più prototipi, e possono essere astrai o possono corrispondere agli esemplari più prototipici. Una versione a prototipo multiplo della teoria degli esemplari ha il van- taggio di poter gestire meglio i gruppi disgiuntivi. È difficile avere una rappresentazione sommaria di mobili o di mammiferi. È più probabile e concei di questo genere siano rappresentati come un insieme di sooclassi e, a livello di classe, assumono la forma di esemplari. . La teoria delle teorie I paradigmi basati sulla similarità (con un prototipo o con gli esemplari) sono, secondo Murphy e Medin, ``e role of theories in conceptual coherence'', insufficienti a spiegare la coerenza categoriale. Secondo questi autori i concei emergono non solo in base alla similarità ma ane in base alla comprensione e gli individui hanno delle interazioni e intercorrono fra le entità. Nella teoria delle teorie i concei sono organizzati aorno a dei modelli cognitivi esplicativi, e spiegano il mondo e contribuiscono a classificarne le entità. La nozione di similarità, dunque, deve tener conto di questi modelli. La concezione di similarità delle teorie dei prototipi o degli esemplari è infai sog- gea ad alcuni problemi. In primo luogo, vi è il risio di un circolo vizioso: gli elementi appartengono ad una categoria peré sono simili, ma in fondo sono simili peré apper- tengono alla stessa categoria. In secondo luogo, le relazioni di similarità fra un insieme di entità dipendono in maniera sostanziale dal peso relativo aribuito ai differenti at- tributi. Ma Tversky, ``Features of similarity'' ha dimostrato come il peso aribuito agli aributi varia a seconda del contesto o del compito. Potenzialmente, poi, la lista degli aributi (o delle dimensioni) applicabili ad un oggeo o ad un insieme di oggei è infi- nito, ed operazionalizzare la selezione degli aributi pertinenti è un compito non banale. Le nostre conoscenze del mondo ci permeono ad esempio di classificare elementi e perceivamente sarebbero diversi; basti pensare al fao e tui noi classifiiamo le balene come mammiferi, sebbene assomiglino a dei pesci. I paradigmi dei prototipi e degli esemplari non pongono la giusta enfasi sul ruolo svolto, nella costruzione dei concei, dagli aspei perceivi da una parte e dai modelli mentali esplicativi dall'altra. Il conceo di similarità viene considerato insufficiente, in quanto la similarità non è propriamente intrinseca alle entità delle classi. L'ipotesi sostenuta da Ros, secondo la quale gli aributi delle entità naturali non sono equiprobabili ma tendono a raggrup- parsi in raggruppamenti assume, almeno implicitamente, una struura di correlazioni più complessa del semplice conceo di similarità. In questa ipotesi agli individui viene aribuita la capacità di riconoscere questi raggruppamenti; gli aributi capaci di diffe-
- 30. CAPITOLO . LA CATEGORIZZAZIONE NELLE SCIENZE COGNITIVE renziare i raggruppamenti assumono salienza, mentre gli aributi e mancano di questa capacità discriminativa vengono disaesi. Murphy e Medin, ``e role of theories in conceptual coherence'', pur acceando la plausibilità di questa ipotesi, la ritengono comunque insufficiente, in quanto il nume- ro di possibili correlazioni fra le entità naturali è talmente numeroso e l'ipotesi non spiega peré gli individui siano coerenti nell'usare determinati aributi e non altri, e appaiono altreanto validi per discriminare gli elementi. Ad esempio, è improbabile e un adulto categorizzi una lista di animali in base al colore, ane se il colore è una di- mensione capace di discriminare in maniera iara e saliente gli animali. La teoria delle teorie sostiene e vi siano dei principi soostanti, spesso causali, capaci di determinare la rilevanza delle caraeristie e la loro relazione.(Medin e Aguilar, ``Categorization'', p. ). . La teoria dei confini decisionali (Decision bound theo- ry) La teoria dei confini decisionali assume e gli individui dividano lo spazio degli sti- moli in regioni di risposta. ando uno stimolo nuovo viene presentato, il soggeo lo categorizza in base alla regione di appartenenza. La linea di confine della partizione viene definita confine decisionale. L'apprendimento categoriale è il processo di appren- dimento ed aggiustamento delle regioni associate con ogni categoria (Ashby e Maddox, ``Stimulus categorization''). La teoria assume e: • la distribuzione degli esemplari in una categoria abbia generalmente una distri- buzione normale; • le regioni delle varie categorie tendano a sovrapporsi; • nel conceo siano rappresentati non soltanto il punto medio o modale (come nella teoria dei prototipi) ma ane la varianza, la gamma e la correlazione fra dimen- sioni, ovvero una distribuzione di probabilità multivariata. La teoria è dunque parametrica, ane se assume un maggior numero di parametri rispeo alla teoria dei prototipi. La teoria non assume e la funzione di appartenenza di un esemplare ad un conceo sia graduata, ipotizza invece e sia di tipo tuo o nulla. Per spiegare gli effei di tipicità, il modello proposto da Maddox e Ashby, ``Comparing decision bound and exemplar models of categorization'' assume e il processo decisionale sia di tipo deterministico: se lo stimolo si colloca al centro di una partizione la probabilità e venga classificato in quel cluster è prossima a , mentre se gli stimoli si collocano ai confini fra due regioni la probabilità sarà di poco superiore a ..
- 31. .. LA TEORIA DELLA SIMULAZIONE SITUATA . La teoria della simulazione situata esta teoria è stata proposta da Barsalou, ``Perceptual symbol systems'', ``Situated si- mulation in the human conceptual system''. Secondo Barsalou, ``Situated simulation in the human conceptual system'' il sistema conceuale responsabile della classificazione è non modulare, modale, situato, dinamico. Un conceo è una abilità, ovvero nel con- ceo è instanziata la capacità di costruire rappresentazioni idiosincratie adaate alle auali necessità dell'agente e della situazione in cui agisce. Un conceo è un simula- tore e costruisce un infinito insieme di simulazioni specifie (Barsalou, ``Perceptual symbol systems''). Le simulazioni comprendono informazioni in merito alla situazione, agli scopi ed agli stati introspeivi degli agenti. I concei non sono oranizzati in base alle tassonomie, quanto alle azioni situate, e le categorie sono prevalentemente ad hoc e diree ad uno scopo (Barsalou, ``Ad hoc categories''). I concei sono non modulari, in quanto sono fortemente legati alla memoria episodica; sono modali, in quanto la rappresentazione coinvolge specifici sistemi perceivi e moto- ri; sono situati, in quanto mappano ed utilizzano le informazioni legate al contesto, agli scopi e agli stati interni; sono dinamici, in quanto variano di volta in volta a seconda del- le situazioni e degli scopi. Tipico esempio di conceo dinamico sono le categorie ad hoc (ibid.). Barsalou, ``Situated simulation in the human conceptual system'' non esclude le tassonomie classie, ma enfatizza il ruolo delle rappresentazioni situate nei processi cognitivi degli individui nella vita reale. . Sviluppi recenti e prospettive future .. Modelli multipli Dopo decenni di proposte, esperimenti ed articoli, nessuno dei modelli e delle teorie sem- bra prevalere neamente sugli altri. Ecco e inizia a farsi strada l'ipotesi e ognuno dei modelli cauri degli aspei importanti della categorizzazione e e l'aenzione dei ri- cercatori dovrebbe concentrarsi sui contesti in cui le differenti strategie sembrano essere avvantaggiate (Ashby e Maddox, ``Human Category Learning''; Medin e Rips, ``Con- cepts and Categories: Memory, Meaning, and Metaphysics''). Vi sono sia ricere empi- rie sia modelli teorici e tendono ad assumere la necessità di prevedere meccanismi multipli di categorizzazione. Nosofsky, Palmeri e McKinley, ``Rule-plus-exception model of classification lear- ning'' combinano il meccanismo rule-based con quello ad esemplari, in base all'ipotesi e, sebbene le categorie sfumate non possano essere apprese esclusivamente araver- so la formulazione di regole, è possibile e l'apprendimento si basi sulla formazione di regole e l'apprendimento di eccezioni (Rule-Plus-Exception Model of Classification Learning). Minda e Smith, ``Prototypes in category learning: the effects of category size, ca- tegory structure, and stimulus complexity'' integrano invece la teoria dei prototipi con quella ad esemplari. Secondo questi autori un meccanismo basato sui prototipi risulta più efficace quando l'apprendimento si basa su un alto numero di dimensioni salienti ed un alto numero di esemplari da categorizzare; appare inoltre utile nelle fasi di appren-
- 32. CAPITOLO . LA CATEGORIZZAZIONE NELLE SCIENZE COGNITIVE dimento. I modelli basati sugli esemplari, al contrario, sembrano più efficaci quando gli esempi da apprendere sono poi, quando le dimensioni salienti sono poe, e quando il dominio è ben appreso. Secondo Ashby e Maddox, ``Human Category Learning''; Ashby et al., ``A Neu- ropsyological eory of Multiple Systems in Category Learning'' meccanismi neurali differenti soendono l'apprendimento di nuove categorie e la rappresentazione di cate- gorie già apprese. Sono state documentate infai delle doppie dissociazioni fra pazienti pazienti frontali e parkinsoniani, i quali mostravano difficoltà nell'apprendere nuove categorie ma non a classificare degli elementi in categorie già apprese, e pazienti con agnosie specifie per alcune categorie (animali, artefai) ma e tendono a preservare la capacità di apprendere nuove categorie. Secondo Ashby et al., ``A Neuropsyolo- gical eory of Multiple Systems in Category Learning'', pag. , l'ipotesi e vi siano differenti meccanismi di categorizzazione è suggerita dalla presenza di molteplici sistemi di memoria. Più specificatamente si assume e i più importanti sistemi di categorizza- zione usino i sistemi di memoria semantica e procedurale, ma non si esclude e altri sistemi siano coinvolti nel processo di categorizzazione. Ashby e Maddox, ``Human Category Learning'' propongono dunque e, in dif- ferenti circostanze, agiscano meccanismi diversi. Più in particolare, sostengono e il meccanismo basato sulle regole si aivi quando le categorie possono essere apprese at- traverso dei processi di ragionamento esplicito, se la regola e massimizza l'accuratezza (ovvero la strategia oimale) può essere descria verbalmente e se vi è una sola dimen- sione rilevante, e il compito del soggeo è di scoprire la dimensione e fare corrispondere i valori dimensionali alle corrispondenti categorie. Si ritiene venga utilizzato il mec- canismo basato sulle regole ane per categorie definite su caraeristie multidimen- sionali, ad esempio categorie congiuntive, a pao e le regole possano essere espresse verbalmente. Nei casi in cui la classificazione debba avvalersi di un maggior numero di dimensioni salienti, il meccanismo basato sulle regole diviene meno efficiente e si ten- de ad adoare una strategia basata sulla similarità, ovvero basata sugli esemplari o sui prototipi. .. Modelli di neuroscienze cognitive A sostegno dell'ipotesi e vi siano almeno due meccanismi soggiacenti la categorizza- zione, quello basato sulle regole e quello sui confini decisionali, vi sono delle evidenze nell'ambito delle neuroscienze e della neuropsicologia clinica. Secondo Ashby e Mad- dox, ``Human Category Learning''; Ashby e Spiering, ``e Neurobiology of Category Learning'' gli individui utilizzano differenti modalità di categorizzazione in compiti di- versi, e di volta in volta coinvolgendo aree cerebrali differenti. Nei compiti di classificazione dove le categorie sono linearmente separabili gli individui tendono ad applicare una strategia basata sulle regole. Si suppone e, a livello cognitivo, siano coinvolti i processi esecutivi e la memoria di lavoro. A livello cerebrale verrebbero aivate le aree cingolata anteriore, la corteccia prefrontale e la testa del nucleo caudato. Nei compiti dove il processo di categorizzazione è più complesso (multidimensionale o non linearmente separabile) viene adoata una strategia di integrazione delle informa- zioni. In questo caso, ad essere aivata è la parte caudale del nucleo caudato. Pazienti
- 33. .. SVILUPPI RECENTI E PROSPETTIVE FUTURE affei dal morbo di Parkinson hanno delle prestazioni peggiori nei compiti di apprendi- mento di categorie non linearmente separabili, mentre tendono ad avere una prestazione nella norma se le categorie sono linearmente separabili. Pazienti affei da amnesia (le- sione del lobo temporale mediale) tendono ad avere prestazioni nella norma in compiti di apprendimento di categorie non linearmente separabili. Grossman et al., ``e Neural Basis for Categorization in Semantic Memory'', in un lavoro e utilizza la fMRI nello studio della categorizzazione, hanno sooposto i propri partecipanti a due classi di compiti di categorizzazione, uno basato sulle regole e uno similarity based. Dal loro esperimento emerge e i due processi cognitivi aivano sia aree in comune sia aree distinte. Più in particolare: • nei compiti più specificamente basati sulle regole si assiste ad una maggiore aiva- zione della corteccia prefrontale dorsolaterale, del talamo, della corteccia frontale ventrale sinistra e del nucleo caudato; • nei compiti similarity based vi è una maggiore aivazione della corteccia frontale ventrale destra; • risultano aivati in entrambi i compiti la corteccia cingolata anteriore (ane se più intensamente nei compiti basati su regole) e la corteccia parietale inferiore destra. esti risultati confermano l'esistenza di meccanismi di categorizzazione multipli. Ri- sultati simili emergono da Lile et al., ``Event-related fMRI of category learning: Dif- ferences in classification and feedba networks'', e però ritengono e il circuito ce- rebrale coinvolto sia più ampio ed includa ane l'ippocampo. ibid. identificano inoltre aree diverse nei processi di apprendimento, di feedba e di categorizzazione. .. Modelli computazionali La formalizzazione delle teorie in modelli computazionali non è affao nuova: sia Me- din e Saffer, ``Context theory of classification learning'' e Nosofsky, ``Aention, similarity, and the identification-categorization relationship.'', ad esempio, formulano la teoria degli esemplari in termini computazionali. Formulare una teoria in termini com- putazionali è importante per almeno due motivi: da una parte permee di specificare esplicitamente le assunzioni del modello; dall'altra permee di fare delle previsioni mol- to deagliate su ciò e le teorie prevedono in specifie situazioni sperimentali. Buona parte degli esperimenti apparsi in leeratura negli ultimi anni misurano l'adeguatezza delle varie teorie in base al confronto fra i risultati sperimentali e le previsioni dei mo- delli. Una buona rassegna sui modelli computazionali delle differenti teorie è Kruske, ``Ca- tegory Learning''. Nella sezione ⁇ presenterò due modelli computazionali basati, rispeivamente, sulla teoria degli esemplari e sulla teoria dei prototipi.
- 34. CAPITOLO . LA CATEGORIZZAZIONE NELLE SCIENZE COGNITIVE .. Direzioni future Medin e Rips, ``Concepts and Categories: Memory, Meaning, and Metaphysics'' conclu- dono il loro articolo indicando delle direzioni future nello studio della categorizzazione. Gli autori auspicano una crescente aenzione all'approccio delle neuroscienze cogniti- ve e alla formalizzazione computazionale dei modelli. In secondo luogo soolineano e sarebbe opportuno non limitarsi ad esperimenti basati sul training e la misurazione dell'apprendimento di stimoli artificiali da parte di studenti universitari di psicologia, ma iniziare sistematicamente ad ampliare sia la tipologia di stimoli e la popolazio- ne di partecipanti. Nel mio lavoro ho seguito queste indicazioni, testando due modelli computazionali su stimoli naturali e utilizzando varie tipologie di partecipanti reclutati araverso internet.
- 35. Capitolo Affordance . Il museo, i bottoni ale anno fa, al museo della tecnologia di Londra, si poteva notare una scena molto interessante. Nella sezione dedicata alla imica avevano installato una specie di acqua- rio, piuosto grande, con delle serpentine. Dei liquidi colorati si muovevano fra quelle serpentine. Ad un lato di questa installazione vi era una colonna con un boone rosso. Non so dire se siacciare il boone avesse un quale effeo sul movimento dei liquidi all'interno dell'installazione. L'unica cosa certa è e i bambini e passavano di li non potevano resistere alla tentazione di siacciare il boone per vedere cosa succede. el boone rappresentasse al meglio il conceo di affordance. . La nascita del concetto di affordance Il termine affordance è stato coniato da James J. Gibson in e Ecological Approa to Visual Perception. . Le affordances di un ambiente sono l'insieme di cose e l'ambiente può offrire all'animale, nel bene e nel male. Il verbo afford esiste nel dizionario, il sostantivo affordance no. L'ho inventato io. Con quel termine intendo qualcosa e si riferisce all'intera- zione fra ambiente e animale. Implica la complementarietà fra animale e ambiente. (Gibson, ) Per Gibson le affordances sono relazioni (Norman, ) Gibson: un esempio Se una superficie è orizzontale (piuosto e inclinata), piaa (piuosto e convessa o concava), e sufficientemente ampia (relativamente alle dimensioni dell'animale) e se il materiale è rigido (sopporta il peso dell'animale) allora la superficie permee (affords) il supporto. Notate come le quaro proprietà elencate (orizzontale, piana, ampia, rigida) sarebbero
- 36. CAPITOLO . AFFORDANCE proprietà fisie se misurate con una unità di misura fisica, standard. Ma per costituire gli elementi di una affordance vanno misurate in realazione ad un animale. Psicologia ecologica Nella psicologia ecologica viene posta enfasi all'idea di una coevoluzione degli animali e del loro ambiente, e si assume l'ipotesi di reciprocità fra animale e ambiente (Gibson, ). Le affordances sono possibilità di azione, movimento e percezione sono mutualmente necessari; l'approccio è complementare al costruivismo; la percezione non è finalizzata a raccogliere informazioni sull'ambiente, ma a sopravvivere sfruandone le caraeristi- e. È un approccio non conoscitivo, ma opportunistico. Affordances e cognizione distribuita A prescindere dalla consacrazione del termine affordance da parte di Norman, l'approc- cio ecologico di Gibson ha avuto fortuna nell'ambito della hci in quanto costituisce uno dei precursori del paradigma di ``distributed cognition''. Le affordances sono le azioni possibili specificate dall'ambiente accoppiate alle pro- prietà dell'organismo. In termini della teoria delle rappresentazioni distribuite, le affor- dances sono rappresentazioni distribuite e si estendono fra l'ambiente e l'organismo. Le struure e l'informazione dell'ambiente specificano lo spazio di rappresentazione esterno. La struura fisica, biologica, perceiva, cognitiva (e culturale) dell'organismo specificano lo spazio di rappresentazione interno. Gli spazi di rappresentazione esterna ed interna, assieme, specificano lo spazio di rappresentazione distribuito: lo spazio di affordance. (Zhang) Gli spazi di rappresentazione possono essere descrii sia dai vincoli e dalle azioni pos- sibili. I vincoli costituiscono i ``confini'' delle azioni possibili. Le azioni possibili sono quelle e soddisfano i vincoli. (Zhang) .. Classificazione di affordances Zhang elenca differenti tipi di affordances: • affordances fisie • affordances biologie • affordances perceive • affordances cognitive • affordances funzionali (Hartson) Per meglio cogliere questa classificazione possiamo valutare le affordances in termini di compatibilità: un oggeo offre una affordance fisica se è fisicamente compatibile per essere oggeo di una particolare azione da parte di un particolare agente. Possiamo dunque parlare di compatibilità fisica, biologica, cognitiva, perceiva, motoria
- 37. .. LA NASCITA DEL CONCETTO DI AFFORDANCE (accessibilità). Nell'interazione uomo computer possiamo parlare ane di compatibilità tecnologica (browser compatibile, ad esempio). Coerentemente con gli assunti della psicologia ecologica e con l'approccio della co- gnizione distribuita, possiamo definire una affordance come segue: Una affordance è una possibilità di azione compatibile con le caraeri- stie dell'oggeo e con le caraeristie dell'agente. Le caraeristie (e la compatibilità) può essere fisica, biologica, perceiva, cognitiva, motoria, culturale (e tecnologica). L'affordance implica una relazione direa fra la percezione e la program- mazione di una azione (prevalentemente un ao motorio): information piup. .. Percezione – azione diretta Uno degli assunti principali della teoria di Gibson è e l'affordance sia ``direa'': infor- mation piup. Per direa si intende e la programmazione dell'azione avviene a pre- scindere dall'interpretazione semantica dell'oggeo e dalle intenzioni del soggeo. La realizzazione dell'azione è mediata dalla decisione, ma la programmazione dell'azione è immediata. Vi sono esempi di psicologia sperimentale e di neuropsicologia e sembrano confer- mare l'ipotesi e vi siano dei link direi fra le proprietà visive percepite di un oggeo e l'azione e può essere realizzata con quell'oggeo (Humphreys, ). (Handy e coll, ) Esperimento di brain imaging Visually guided grasping movements require a rapid transformation of visual represen- tations into object-specific motor programs. Here we report that graspable objects may facilitate these visuomotor transformations by automatically grabbing visual spatial at- tention. Using event-related potentials (ERPs), we found that spatial aention was sy- stematically drawn to tools in the right and lower visual fields, the hemifields that are dominant for visuomotor processing. Tuer M, Ellis R. () On the relations between seen objects and components of potential actions. Immagini di oggei manipolabili. Compito: rispondere al colore dell'oggeo. Se verde boone sx, se rosso boone dx. La direzione del ``manico'' dell'oggeo influenza la risposta. e results (a) are consistent with the view that seen objects automatically potentiate components of the actions they afford, (b) show that compatibility effects of an irrele- vant stimulus dimension can be obtained across a wide variety of naturally occurring stimuli, and (c) support the view that intentions to act operate on already existing motor representations of the possible actions in a visual scene.
- 38. CAPITOLO . AFFORDANCE Patologie Visual apraxia Se vediamo l'immagine di un oggeo siamo capaci di mimarne l'uso. L'aprassia visiva (De Renzi ed altri, ) è l'incapacità (conseguente un danno neurolo- gico) di mimare l'uso di un oggeo presentato visivamente. Nell'aprassia visiva si perde il link direo fra percezione e programmazione di azioni ``affordabili''. Sindrome d'uso nel trauma cranico Alcuni pazienti, a seguito di trauma cranico, presentano una costel- lazione di sintomi legati a dei deficit del lobo frontale. Uno dei sintomi possibili è la sindrome d'uso: il paziente non può evitare di usare un oggeo e si trova a portata di mano. .. Affordances percepite Secondo Norman è necessario distinguere fra affordances reali e percepite. Nel design di prodoi, dove ci si occupa di oggei fisici, reali, possono esserci sia af- fordances reali e percepite, e i due insiemi possono non coincidere. Nelle interfaccie grafie il designer controlla le affordances percepite. (Norman, ). Gaver () distingue fra affordances false, percepibili e nascoste. e screen affords touing Norman osserva e un monitor ha le caraeristie perceive e ``invitano'' ad essere toccato. Ma noi sappiamo e (generalmente) toccare il monitor non produce nessun effeo. Il nostro comportamento è influenzato da ciò e sappiamo. Affordances culturali (apprese) Se, come abbiamo visto, le affordances sono definite dai vincoli dell'ambiente e dell'agente, vi sono dei vincoli culturali e in quale mo- do restringono l'insieme delle affordances. Noi non tociamo il monitor per cliccarlo in quanto sappiamo e questo non avrebbe effeo. ello e sappiamo condiziona l'insieme delle affordances. Affordances nascoste e percepite Di fao è vero ane il contrario: ane quello e non sappiamo condiziona l'insieme delle affordances. Se non so e la noce di cocco può essere spaccata e mangiata, io non ho l'affordance della commestibilità della noce di cocco. Se non so e openoffice . mi permee di esportare un file in formato pdf non ho l'affordance dell'esportabilità in pdf di openoffice. Le affordances nascoste sono affor- dances? Nei termini di Gibson, ma ane nei termini di Zhang, le affordances nascoste non sono affordances. Affordances e interfacce elettronie Un link, una icona, il boone di una GUI sono affordances? Secondo Norman () no. Sono convenzioni, vincoli, comunicazione simbolica. Secondo Norman le interfacce grafie sono convenzioni culturali acquisite, non affor- dances. ``Tuo quello e possiamo fare con un computer è scrivere sulla tastiera e spostare il cursore e cliccare con il mouse'' (Norman, ).
- 39. .. LA NASCITA DEL CONCETTO DI AFFORDANCE Dunque per Norman gli oggei di una interfaccia eleronica non sono affordances peré . io non agisco direamente su di essi; . sono oggei arbitrari e si basano su convenzioni culturali acquisite. Zuhandenheit – Vorhandenheit Secondo Heidegger un agente può interagire con uno strumento in due modalità: Zu- handenheit (ready to hand): la mia aenzione è focalizzata al compito: io non percepisco coscientemente lo strumento, e costituisce un estensione del mio corpo. Vorhanden- heit (present at hand): la mia aenzione è focalizzata sullo strumento. esta distinzione è stata utilizzata per la prima volta in HCI da Winograd e Flores (). Nella prospeiva della cognizione distribuita i confini dell'agente si estendono agli strumenti e usa (vedi ane Bateson). Nel momento in cui uso il mouse il mouse esce dalla mia coscienza, e il cursore diventa una mia estensione. Io presto aenzione al mouse solo quando non funziona (pallina sporca). Evidenza sperimentale (con degli strumenti fisici, non con il mouse): Maravita e Itaki (): ``What happens in our brain when we use a tool to rea for a distant object? Recent neurophysiolo- gical, psyological and neuropsyological resear suggests that this extended motor capability is followed by anges in specific neural networks that hold an updated map of body shape and posture (the putative `Body Sema' of classical neurology). ese anges are compatible with the notion of the inclusion of tools in the `Body Sema', as if our own effector (e.g. the hand) were elongated to the tip of the tool. '' In questa prospeiva io non sto ``cliccando sul mouse'' ma sto siacciando un boone e mi permee di stampare la presentazione o di esportarla in pdf. Affordances culturali: la lettura Test di Stroop (): il partecipante deve denominare il colore in cui è scria una pa- rola. Se la parola è il nome di un altro colore, vi è interferenza: tempi di reazione più lunghi ed errori di denominazione. CASA ALBERO VERDE ROSSO NERO Le parole scrie offrono l'affordance di leura: la percezione è in quale modo direa: non può essere evitata, e avviene a prescindere dalle intenzioni dell'agente. Inoltre la ``leggibi- lità'' dipende dallo stimolo fisico e dalle caraeristie (ane culturali) dell'agente. La convenzione culturale (arbitraria) della lingua italiana diventa diventa naturale per un italiano adulto. Psicologia ecologica e opportunismo Nella prospeiva delle scienze cognitive classie l'uomo è un elaboratore di informazio- ni. La percezione è finalizzata ad acquisire informazioni per conoscere il mondo circo- stante. Nella prospeiva della psicologia ecologica la percezione è finalizzata all'azione,
- 40. CAPITOLO . AFFORDANCE e l'accoppiamento percezione – azione è finalizzato alla sopravvivenza e alla realizzazio- ne dei propri obieivi. Il paradigma ecologico ha una maggiore capacità prediiva del comportamento dell'utente medio, e quando interagisce con un artefao è interessa- to non tanto a conoscerlo ma a realizzare i propri scopi. All'utente medio non importa imparare com'è fao un sito, ma vuole usare quel sito per oenere le informazioni o compiere le azioni e desidera. Opportunismo e curiosità Naturalmente gli esseri umani (ma ane i topi, Tolman) nel momento in cui intera- giscono con un nuovo ambiente o un oggeo possono essere spinti ad esplorarlo per semplice curiosità. Curiosità e affordance Forse Gibson non sarebbe d'accordo con l'i- dea di annoverare fra le affordances di un oggeo ane la sua ``esplorabilità''. D'altro canto l'esplorabilità è una proprietà molto affine all'approccio ecologico, in quanto è le- gata sia alle caraeristie dell'oggeo e alle caraeristie (aitudini, conoscenze) dell'agente. Estetica e affordances Una bella mela, rossa e matura, ha una affordance di commestibilità maggiore di una mela brua e bacata. La psicologia ecologica si basa sull'idea evoluzionista della coevo- luzione di una specie in un habitat. In questa prospeiva possiamo vedere il senso este- tico come uno strumento cognitivo e permee all'agente di massimizzare il proprio adaamento all'ambiente. Il senso estetico amplia lo spazio di affordance. Verso una ecologia dei siti web Citando Bateson e Boscarol: cosa può insegnare la psicologia ecologica al web design? )pensare all'utente come ad un soggeo opportunista )sviluppare l'affordance del- l'esplorabilità )sfruare l'estetica per ampliare gli spazi di affordance hp://www.vocabola.com/interfaccia/teoria.html Bibliografia hp://acad.sahs.uth.tmc.edu/courses/hi/affordance.html zhang .Bateson, G. () Verso un'ecologia della mente, traduzione di G. Longo e G. Trat- teur, Adelphi .De Renzi E, Faglioni P, Sorgato P. () Modality-specific and supramo- dal meanisms of apraxia. Brain, ():-. .Gaver, W. () Tenology Affor- dances, in Proceedings CHI `, ACM Press, -. .Gibson, J. J. (). e Ecological Approa to Visual Perception. Boston: Houghton Mifflin. .Handy, T.C., Graon S.T., Shroff N.M., Ketay S., Gazzaniga M.S. () Graspable objects grab aention when the potential for action is recognized. Nature Neurosci. ():-. .Hartson, H. R. (), Cognitive, physical, sensory, and functional affordances in interaction design. Beha- viour and Information Tenology, ():- .Heidegger, Martin (), Essere e tempo, trad. it. a cura di P. Chiodi, Longanesi, Milano, .Humphreys, G.: () Objects, affordances … action! e Psyologist, ():- .Maravita, Itaki …. .Norman, D. (), Affordance, Conventions and Design. Interactions (may-june): - .Stroop, J. R. () Studies of interference in serial verbal reactions. Journal of Experimental Psyology, :-. hp://psyclassics.yorku.ca/Stroop/ visitato il
- 41. .. LA NASCITA DEL CONCETTO DI AFFORDANCE .. .Tuer M, Ellis R. (), On the relations between seen objects and compo- nents of potential actions. J Exp Psyol Hum Percept Perform., ():-. .Wino- grad, T. and Flores, F. () Understanding Computers and Cognition: A New Founda- tion for Design. Ablex Publishing Corporation, Norwood, NJ. .Zhang, J. (), Cate- gorization of Affordances. hp://acad.sahs.uth.tmc.edu/courses/hi/affordance.html visitato il ..
- 42. CAPITOLO . AFFORDANCE