La Percezione Ciclica

Percezione lineare: il modello feed-forward

La percezione e’ l’attivita’ attraverso la quale gli esseri viventi (che, per comodita’ e generalizzazione, chiameremo agenti) acquisiscono informazioni dall’ambiente esterno; a partire da un’analisi relativamente superficiale, si potrebbe quindi pensare che l’intero processo sia regolato da un meccanismo feed-forward, cioe’ che esista un unico flusso di dati proveniente dal contesto in cui e’ situato l’agente e direzionato verso lo stesso. In tal senso cio’ che noi definiamo “attivita’” perde ogni caratteristica intrinseca per dar luogo ad un meccanismo completamente passivo; l’agente riceve informazioni senza che la volonta’ possa intervenire e non vi e’ alcuna possibilita’ di selezionare le sorgenti. Questo tipo di approccio si accorda perfettamente con la teoria della comunicazione formulata da Claude Shannon e prevede l’esistenza di un mittente, di un canale e di un ricevente; naturalmente quest’ultimo conosce solo le caratteristiche strutturali del messaggio che transita attraverso il canale, ma non e’ in grado di prevederne in modo esatto l’andamento. Applicando questi principi alla percezione si e’ tentati di attribuire il ruolo di mittente al contesto e quello di ricevente all’agente che, tramite gli organi preposti alla cattura delle informazioni, ha solo il compito di decodificare ed elebarare i flussi in ingresso per soddisfare determinati obiettivi.
Ad esempio, se consideriamo un messaggio sonoro, potremmo dire che l’orecchio e’ l’organo funzionalmente idoneo per trasformare le variazioni di pressione in segnali elettrici che, una volta convogliati dal nervo acustico al cervello, divengono oggetto di una serie di processamenti che culminano nella piena consapevolezza di cio’ che si sta udendo. In realta’ la questione e’ ben diversa e ci se ne puo’ rendere facilmente conto innanzi tutto considerando i diversi tipi di messaggi sonori: rumore di fondo, suoni particolari, musica, linguaggio parlato, liguaggi incomprensibili, ecc. Se la percezione fosse basata esclusivamente su un’analisi seriale, ciascuna delle suddette alternative dovrebbe seguire i medesimi procedimenti ed eventualmente solo nella fase finale dell’elaborazione essa potrebbe, senza alcuna garanzia che lo faccia, essere incanalata verso percorsi differenti i quali avrebbero come destinazione particolari aree cerebrali atte ad una precisa azione sul percetto. Nel caso del linguaggio naturale ci si potrebbe aspettare che il percorso orecchio, cervello termini nell’area di Wernicke (responsabile della comprensione semantica), mentre l’ascolto consapevole di un brano musicale che susciti particolari emozioni faccia riferimento ad aree situate prevalentemente nell’emisfero destro.

Il trattamento isomorfico dei dati e i suoi limiti

Ma quali criteri vengono utilizzati affinche’ possa avere luogo una tale differenziazione ? Un percorso lineare dei flussi informativi ha come caratteristica fondamentale il trattamento isomorfico dei dati: in altre parole, i segnali elettrici che viaggiano lungo i nervi, secondo questa visione, vengono accolti dal cervello prescindendo sempre dal contenuto e dalla forma; il percetto, quindi, deve nascere come entita’ autonoma, solo alla fine della catena di processamenti. Tale approccio, valido per i sistemi di comunicazione, e’ stato tuttavia mostrato fallace e inadeguato alla percezione cosciente caratteristica dell’uomo; in particolare Ulric Neisser [2] ha messo in evidenza svariati dati di fatto emersi attraverso esperimenti di laboratorio che mostrano un’indubbia “attivita’” del soggetto (intesa come contrario logico di passivita’) nei confronti degli stessi flussi in ingresso. Per capire meglio questo punto facciamo l’esempio di una conversazione tra due persone e supponiamo che entrambe siano della stessa madrelingua ma nessuna delle due ne e’ inizialmente consapevole: quando il soggetto A comincia a parlare, un flusso di informazioni, sotto forma di segnali acustici, giunge all’apparato uditivo del soggetto B che inizia la decodificazione col fine ultimo di comprendere il significato delle parole (naturalmente le prime fasi del processo servono ad identificare il tipo di messaggio ricevuto, solo dopo l’acquisizione della consapevolezza avviene la decodifica vera e propria).
A questo punto mi sembra evidente che, qualora si accettasse la visione punto-punto feedforward, non avrebbe alcuna rilevanza il fatto che i due interlocutori parlino la stessa lingua poiche’ cio’ che conterebbe veramente sarebbe solo il flusso di dati. Ci si dovrebbe preoccupare al massimo della sua intelligibilita’ e dell’eventuale rumore di fondo che potrebbe alterarne il contenuto informativo e quindi, ad esempio per un italiano ascoltare un connazionale o un arabo sarebbe percettivamente la stessa cosa. Ovviamente chiunque non sarebbe d’accordo con questa opinione porterebbe come esempio proprio l’apprendimento delle lingue straniere, non basta infatti conoscere la grammatica e un insieme di parole per riuscire a capire perfettamente un inglese o un tedesco: e’ necessario padroneggiare anche le inflessioni, riuscire a separare termini che sembrano apparentemente uniti (pensate alla liason francese), ecc. In altre parole e’ assolutamente indispensabile che il ricevente sia capace di “formattare” i dati in ingresso ed operare delle anticipazioni percettive sugli stessi [1].
A questo punto ci si dovrebbe chiedere come sia possibile questo tipo di discriminazione all’interno di uno schema del tutto passivo: la risposta e’ chiaramente negativa, e’ infatti logicamente impensabile una qualsiasi azione che avvenga prima delle elaborazioni. Affinche’ si possa dare forma ai dati e’ necessario che la raccolta degli stessi avvenga secondo un criterio (o, per usare le parole di Neisser, uno schema) particolare che deve guidare l’esplorazione dei dati e che viene, nel contempo, modificato dagli stessi. In altre parole le variazioni degli schemi equivalgono al continuo cambiamento del modus percipiendi in quanto essi rappresentano non tanto il tipo di forma assunta dalle informazioni ma piuttosto il processo stesso di acquisizione; in seguito avremo modo di chiarire questo particolare punto di vista.

L’anello di retroazione: lo schema percettivo di Neisser

Tornando al nostro esempio sorge una domanda: quando l’interlocutore B si accorge che A parla la sua stessa lingua ? L’udito e’ governato percettivamente da svariati schemi che servono ad affrontare positivamente tutte le diverse situazioni di cui abbiamo accennato sopra e senza dubbio possiamo dire che l’apprendimento di una lingua ha come risultato ultimo (e ottimale) proprio la creazione di uno schema principale idoneo alla raccolta di informazioni codificate in quel particolare idioma; per meglio dire, la nostra abilita’ nel comprendere un dialogo si sviluppa partendo da un’esplorazione iniziale molto grezza e procedendo attraverso raffinamenti che devono culminare nella scelta dello schema percettivo piu’ appropriato. Il soggetto B sente dei suoni e la sua coscienza lo spinge all’analisi degli stessi, dopo pochissimi istanti egli avra’ modificato lo schema base perche’ a partire dalle prime informazioni si e’ reso conto che il messaggio e’ di tipo linguistico; se A e’ in grado di comprenderlo (cioe’ se possiede le strutture di decodificazione specifiche), il processo guidera’ l’interlocutore verso l’acquisizione dello schema finale (perlomeno per quanto riguarda la comprensione delle parole) che dovra’ permettere di dare una forma opportuna al flusso informe che giunge al suo cervello. Possiamo dire che la comprensione e’ accettabile quando B si trovera’ nelle condizioni di poter anticipare le informazioni provenienti da A, ovvero quando lo schema permettera’ non soltanto un’esplorazione corretta, ma anche la consapevolezza del contenuto semantico del discorso.
Il processo percettivo non e’ piu’ quindi governato da un andamento lineare, ma piuttosto da quello che tecnicamente viene chiamato anello di retroazione o feedback: le informazioni vengono raccolte grazie ad uno schema (azione in avanti), ma quest’ultimo viene continuamente modificato dalle stesse (azione di ritorno, all’indietro) e condiziona le successive acquisizioni. Il ruolo giocato dalle anticipazioni sta proprio nella fase di ritorno, quando cioe’ e’ necessario adattare lo schema ad una possibile variazione nel tipo di dato che sta per essere catturato. Per esempio se noi ci troviamo in macchina e osserviamo, in vicinanza di un semaforo, un rallentamento delle vetture che ci precedono, siamo tendenzialmente portati a pensare che i primi automobilisti abbiano iniziato a frenare perche’ il semaforo era diventato arancione (e successivamente rosso) e quindi freniamo anche noi. Pur non avendo ancora avuto la possibilita’ di appurare se la nostra previsione e’ corretta, siamo tuttavia in grado di “pronosticare” cio’ che i sensi potrebbero avvertire sulla base di uno schema percettivo futuro. L’adattamento anticipatorio e’ fondamentale e senza una ciclicita’ nella decodifica dei flussi informativi esso non potrebbe mai aver luogo in modo consapevole: per predire una sequenza di valori e’ necessario infatti un contino monitoraggio dell’errore tra il dato predetto e quello reale(1), solo in questo modo e’ possibile mantenere la stima entro limiti di validita’ accettabili. Nel caso del linguaggio naturale, la comprensione semantica di un testo o di un discorso e’ fortemente vincolata alla velocita’ con cui si e’ capaci di anticipare e modificare i propri schemi sulla base dei percetti reali: un buon interprete deve riuscire in questo compito molto piu’ celermente di una persona che conosce solo qualche vocabolo di una determinata lingua straniera e, analogamente, un pilota automobilistico e’ costretto ad anticipare le percezioni relative al collocamento spaziale delle altre vetture con molta piu’ celerita’ rispetto ad un conducente che guida a velocita’ molto basse.

Ciclicita’, specializzazione degli schemi e carico computazionale

La ciclicita’ dei flussi non e’ soltanto relativa alle anticipazioni, ma soprattutto essa e’ responsabile della modifica degli schemi al fine di conseguire un determinato risultato percettivo; a dire il vero questo concetto non e’ di immediata comprensione e, a mio parere, richiede alcuni chiarimenti che permettano di identificare propriamente la natura del processo in questione. Secondo me e’ corretto affermare che il ciclo si basa su una continua estrazione di informazioni dai flussi in ingresso allo scopo di specializzare maggiormente la decodifica: nell’esempio del dialogo l’ascoltatore, dopo aver udito qualche parola, e’ in grado di comprendere che i segnali acustici sono relativi ad un linguaggio naturale che egli conosce e quindi e’ cosciente della possibilita’ di comprenderne il significato. La modificazione dello schema realizza proprio questo stato di coscienza (di possibilita’) poiche’ non e’ assolutamente certo che la persona lo utilizzera’, ma perlomeno si ha la sicurezza che potenzialmente potra’ farlo.
Piu’ alta diventa la specializzazione dello schema (come ad esempio l’identificazione di un brano di poesia), maggiore e’ il contributo della volonta’ per estrarre informazioni: le percezioni elementari sono spesso caratterizzate da un contenuto “grezzo” che puo’ essere percepito senza molta difficolta’, al contrario i processi piu’ raffinati richiedono un impegno intellettivo abbastanza alto che, in un certo senso, puo’ essere correlato con il carico computazionale della capacita’ di anticipare. In fondo l’anticipazione nasce proprio dall’azione dello schema, quindi non e’ fuorviante pensare che qualora questa dovesse risultare particolarmente impegnativa, il motivo andrebbe ricercato nel livello di astrazione a cui opera lo schema stesso; ad esempio, mentre e’ banale la comprensione di una frase pronunciata nella lingua madre, non si puo’ dire lo stesso nel caso in cui si sceglie una lingua conosciuta, ma acquisita solo superficialmente. Nel primo caso il soggetto e’ capace di estrarre l’informazione anche se il rumore di fondo (ovvero l’insieme dei disturbi interni o esterni che minano l’intelligibilita’) e’ molto alto, invece nel secondo e’ necessario un notevole livello di attenzione che ha lo scopo di minimizzare le “perdite” dovute proprio alle interferenze. E’ chiaro che l’anticipazione percettiva puo’ essere semplice o complicata e la ragione di cio’ sta nel fatto che determinati schemi vengono usati molto frequentemente e quindi mobilitano un numero maggiore di risorse, mentre altri giocano un ruolo molto secondario nella nostra vita e percio’ al momento dell’utilizzo rendono molto piu’ faticoso il processo percettivo.

Implicazioni per le scienze cognitive e l’intelligenza artificiale

In sintesi possiamo dire che la percezione cosciente richiede una partecipazione attiva del soggetto al fine di operare una selezione delle informazioni e tale procedimento necessita di un continuo adattamento dello schema utilizzato; rifacendoci a quanto affermato da Neisser in [2], lo schema puo’ essere pensato come l’insieme di un algoritmo adattativo e una struttura dei dati: il primo ha il compito di dirigere opportunamente l’esplorazione dello spazio percettivo mentre la seconda e’ la base di riferimento per la formattazione dei dati. Quanto affermato e’ di fondamentale importanza sia per lo sviluppo delle scienze cognitive che per l’intelligenza artificiale: e’ proprio quest’ultima, infatti, la disciplina che fornisce il miglior territorio per la sperimentazione di ogni teoria ed e’ grazie ad essa che e’ possibile verificare se agenti robotici possano comportarsi in modo simile all’uomo attraverso l’implementazione di strutture funzionalmente analoghe agli schemi percettivi.

Domande frequenti

Qual e’ la differenza tra percezione lineare e percezione ciclica?

La percezione lineare si basa su un meccanismo feed-forward: un unico flusso di dati va dal contesto all’agente, che resta passivo e si limita a decodificare. La percezione ciclica introduce invece un anello di retroazione (feedback): le informazioni vengono raccolte tramite uno schema percettivo, ma lo schema stesso viene continuamente modificato dai dati e a sua volta condiziona le acquisizioni successive, rendendo il soggetto attivo nel processo.

Cos’e’ uno schema percettivo secondo Ulric Neisser?

Per Neisser lo schema e’ il criterio che guida l’esplorazione e la raccolta dei dati e che, allo stesso tempo, viene modificato da essi. Puo’ essere pensato come l’insieme di un algoritmo adattativo, che dirige l’esplorazione dello spazio percettivo, e di una struttura dei dati, che fornisce la base di riferimento per la formattazione delle informazioni in ingresso.

Che ruolo hanno le anticipazioni percettive?

Le anticipazioni operano nella fase di ritorno del ciclo: permettono di adattare lo schema a una possibile variazione del dato che sta per essere catturato. Predire la sequenza di valori richiede un continuo monitoraggio dell’errore tra il dato predetto e quello reale, cosi’ da mantenere la stima entro limiti di validita’ accettabili. E’ cio’ che consente, ad esempio, di frenare in prossimita’ di un semaforo prima ancora di vederlo diventare rosso.

Perche’ alcuni atti percettivi sono piu’ faticosi di altri?

Perche’ dipende dal livello di specializzazione dello schema utilizzato. Gli schemi usati di frequente, come la comprensione della lingua madre, mobilitano molte risorse e rendono l’anticipazione quasi automatica anche in presenza di forte rumore di fondo. Gli schemi piu’ raffinati o secondari, come l’ascolto in una lingua conosciuta solo superficialmente, richiedono un impegno intellettivo e un carico computazionale piu’ elevati.