Barral y v.d. Becke--VII -- Temas previos43.
MEMORIA DE LARGO ALCANCE
C, PRODUCCIONES K, PRODUCCIONES D, PRODUCCIONES
RESULTANTES DE COGNITIVAS RESULTANTES DE
CODIFICACION DE SEÑALES (COGNICION CENTRAL) DESCODIFICACION
SUBSIMBOLICAS
E (descodificado) A (descodificado)
MEMORIA RAPIDA
E1,E2,... LISTADO DE OBJETIVOS ASOCIADOS CON ALARMAS
Y CON IMPASSES.
P-sistemas perceptuales M-sistemas motores
---------------SENTIDOS ---------------------------------MUSCULOS-----
MUNDO PERCEPTUAL, AHORA POCO AMIGABLE
Fig 12 - Mecanismos de Soar en el caso de alarmas no satisfechas
espontaneamente. Cada vez que se atraviesa el limite entre memoria rapida y
memoria de largo alcance, Soar ejecuta un "Gran Salto de Newell", explicado
en el texto. La actividad cerebral y el sistema Soar utilizan señales
simbólicas para sus procesos principales en la memoria de largo alcance.
La memoria de largo alcance recibe como estimulos para sus procesos
sugerencias subsimbólicas E provenientes de la memoria rápida. Codifica
esos elementos y con fragmentos simbólicos de esos elementos o con
similitudes simbólicas de ellos evoca condiciones simbólicas C, de cuya
gestión o producción resultan acciones simbólicas A que se descodifican
como subsimbólicas y se trasladan a la memoria rápida para sufrir el
procesamiento típico del espacio de alarmas o de problema (Fig 15). La
hilera de objetivos solamente se halla en la memoria rápida. En la memoria
lenta, mediante K, se buscan asociaciones entre los fragmentos de los
elementos de la memoria rápida y las acciones que alguna vez se tomaron con
casos parecidos. Desde ese punto de vista es una memoria de reconocimiento
de las pistas evocadas por la percepción, en tanto y en cuanto coincidan
con otras pistas experimentadas y registradas de eventos anteriores.
La diferencia detectada por el comparador de la Fig 11 es la alarma a
gestionar o el problema a resolver. Todo el mecanismo de la Fig 11 es el de
la "gestión de una alarma" o de "resolución de un problema". Tiene menos
valor en el caso de un juego (donde sin embargo se aprenden los límites
para una respuesta frente a un riesgo), de un vagabundeo, una lectura, la
conversación, la curiosidad, la dactilografía de transcripción, etc., donde
no es tan fácil asociar dichos estados con alarmas o aún problemas. En
general, las funciones de control son parecidas y el esquema, cambiando lo
que hay que cambiar, sigue en vigencia. Si bien las alarmas son las
fuerzas impulsoras ancestralmente prioritarias para la operación mental,
acondicionada para la gestion de dichas alarmas, los mismos circuítos
decisionales (por ejemplo, de deliberación versus preparacion) aparecen en
casos más normales. El soporte físico de la evolución del cerebro, con
amplia disponibilidad para nuevos aportes, sumado al soporte lógico de
marcas dejadas por otras habilidades normales, se complementan en el
proceso de búsqueda de mejores estrategias frente a alarmas.
Sea la Fig 12 donde el módulo (2), Cerebro, de la Fig 10, se subdivide en
44.
dos modulos según dos tipos de memoria ya considerados previamente. Ese
reducido número simplifica la presentación del tema. Abarca la memoria de
largo alcance o lenta (arriba en el esquema) y la memoria rápida o de
trabajo (abajo), soportes físicos para reservorio de hábitos de gestión de
alarmas y problemas tanto innatos como aprendidos, de aromas, gustos,
texturas, imágenes y sonidos, de humores, sentimientos y pensamientos
conocidos previamente.
Soar se restringe a la tarea intelectual, subconjunto de un panorama más
amplio. En la memoria rápida se halla el listado de objetivos lejanamente
asociados con alarmas, problemas y seudo-problemas y cercanamente asociados
con esos fenómenos de aprendizaje, ya indicados, que ocurren cada dos
segundos en promedio, o sea las impasses de Newell,APENDICE 9. Esto último
implica objetivos y subobjetivos que van cambiando a medida que avanza la
dinámica del proceso, esquematizada en Fig 11. Es en la memoria rápida
donde se pueden originar los mandatos, previamente descriptos, para
concentrar, afinar y enderezar los sentidos fisiológicos de tal manera de
satisfacer mejor su tarea de detección. Esto ocurre en paralelo con la
transición entre diferentes estados, cada uno de los cuales arrastra
consigo algun espacio de alarma o de problema. Mientras la memoria rapida
maneja señales subsimbólicas, la memoria de largo alcance las
codifica en señales simbólicas (todo símbolo es una metáfora de algo
real y un subsímbolo es una metáfora de algo simbólico) que deben
descodificarse para su aporte a la memoria rápida en plena dinámica
estimulada por los sentidos y por la lógica de control para dar como
respuesta señales adecuadas sobre los musculos. La memoria rápida es
afectada accidentalmente por déficits (Crick, The Astonishing Hypothesis,
p.174) y el paciente olvida lo sucedido inmediatamente antes del accidente.
No todos los autores aceptan que estos argumentos impliquen la existencia
real de una memoria rápida, creyendo más bien en retardos de codificación
(Glenberg, 4.3).
Se describen dos lenguajes. Supóngase un espacio de problema con una canilla de agua, un sumidero y dos baldes, uno grande con capacidad de 4 litros y otro chico con capacidad de 3 litros. El estado inicial es el de ambos baldes vacíos, con existencia de
canillas y sumideros. El estado meta para el agente es el de lograr ubicar
2 litros de agua en el grande y tener vacio el chico, para lo cual puede
llenar estos baldes al ras, vaciarlos del todo o transferir agua de uno a
otro. Esto implica seis operadores diferentes. Arbitrariamente, éste es uno de los dos lenguajes: sea el subsimbólico. El Gran Salto de Newell sucede a continuación. El lenguaje
simbólico debe ser distinto. Como metáfora de este lenguaje distinto se
usara uno basado en nacimientos y muertes en dos familias, de apellidos
Grandi y Chiqui, respectivamente. Existe un hospital para los nacimientos y
muertes.
Sea el caso en lenguaje subsimbólico. Una tentativa es llenar el balde
grande con agua de canilla. Se observa una transición de fase para el balde
grande, de vacío a lleno al ras y 4 litros finales.
Sea el mismo caso en lenguaje simbólico. Supóngase que el lenguaje de la
mente tenga todas las pistas de sus experiencias previas en términos de
nacimientos, muertes e inventarios de familias. No entiende señales
de
operaciones en baldes, ni guarda experiencia alguna en dichos términos. O
no hace nada con los baldes, o construye una simulación usando nacimientos,
muertes y el hospital. Entonces, llenar el balde grande equivale para el
agente que la familia Grandi, sin miembros en condiciones iniciales, tiene
4 nacimientos en el hospital. Con las pistas preexistentes sobre
inventarios similares, el lenguaje simbólico se abstrae en una transición
de fase desde (0 0 1) hacia (4 0 1), donde cada columna de los vectores
45.
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LENGUAJE CODIFICADO
"En el hospital pueden morir y nacer miembros de las familias
Grandi y Chiqui."
Familia Grandi
Inventario nulo --> Nacen 4 Mueren 0 --> Inventario 4
Familia Chiqui
Inventario nulo --> Nacen 0 Mueren 0 --> Inventario nulo
(Codificación) (Codificación) (Descodificación)
LENGUAJE DESCODIFICADO
"Con canilla de agua y sumidero, pueden llenarse y vaciarse, también
transferirse entre si, un balde grande y otro chico."
Balde grande vacio-->Poner balde bajo canilla abierta-->Balde grande lleno
X T X(T)
| 1 0 0 |
(0 0 1) x | 0 1 0 | = (4 0 1)
| 4 0 1 |
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Fig 13 - Mundo interno de la memoria de largo alcance (arriba) en lenguaje
codificado simbólico o metafórico y mundo externo más cercano a los
sentidos y a la memoria de trabajo (abajo), en lenguaje descodificado y
subsimbólico, como dos representaciones complementarias del mundo de los
dos baldes. La mano moviendo el balde y abriendo la canilla - gestos
representados por T - actúa como un operador de transformación del estado
inicial en un estado nuevo. Estas relaciones de codificación y
descodificación se abstraen adoptando la forma de una LEY DE
REPRESENTACION. X es un vector fila premultiplicador. T es una matriz
postmultiplicadora y X(T) es el vector fila resultante de aplicar (o sea
multiplicar matricialmente) X por T. El Gran Salto consiste en que la
gestión, en lugar de ocurrir trivialmente, pasa en su mecanismo por una
operación interna de codificación y descodificación de señales.
"->" significa pasaje de tiempo.
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fila tiene significado físico. La primera columna es el inventario de los
Grandi, la segunda columna lo es de los Chiqui y la tercera indica la
existencia de un ámbito para nacer y morir. En ese ámbito han nacido cuatro
miembros de la familia Grandi (Fig 13).
Como ambos son vectores filas, el operador que transforma un vector inicial
en otro de salida, tendra, según pistas preexistentes, el aspecto de la
siguiente matriz cuadrada
| 1 0 0 |
| 0 1 0 |
| 4 0 1 |
donde cada uno de los elementos de la matriz tiene significado físico. Si
multiplicamos el vector fila de entradas por esa matriz, obtenemos el
vector fila de salidas. Si por las insuficientes pistas preexistentes se
construye una matriz con otro aspecto, se produce una impasse porque el
inventario no cierra. ¿Cómo se gestiona esta impasse? Se solicita un nuevo
espacio de problema, para mejorar la matriz mal hecha. Se establece una
submeta, la de resolver la inconsistencia. Equivale a proponer otro
operador. Cuando se obtiene el resultado correcto, se ha aprendido. Queda
46.
la forma de la matriz como pista para otras situaciones de inventarios en
crecimiento numérico, aplicables a contenidos de billeteras, trajes de
armarios o litros de combustible en el tanque del automóvil.
Durante la gestion continuamente se reciben y se devuelven las matrices
tentativas generadas. El flujo va entre la memoria de largo alcance y la
memoria rápida para su gestión. Cuando finalmente el resultado es
verificable, habrá que descodificar los números para que la agencia pueda
hacer algo en términos de movimientos con algun balde.
Descodificando esto, en el lenguaje subsimbólico, implica llenar el balde
grande y observar que no se ha logrado el estado meta, (2 0 1), Fig 13.
La teoría unificada de la cognición Soar, esquematizada en la Fig 13, se
formaliza asi:
X(T) = DESCODIFICAR {CODIFICAR(X)[CODIFICAR(T)]}
ley de representación donde T es la transformación "muscular" externa, X es
la situación original externa y X(T) es la situación final con intervención
"muscular". X(T) no se obtiene trivialmente cuando intervienen los dos
niveles de memoria. Termodinamicamente es cuesta arriba.
UNA DISGRESION EPISTEMOLOGICA
M. Minsky (1.5) explica que cada paso de una secuencia de este tipo es
harto complicada la primera vez que se ejecuta, pero con la práctica la
tarea pasa a ser de "sentido común".
La trascendencia de la ley de representación se introduce tambien en plena
teoría del conocimiento. ¿Qué conoce un observador de la cosa en sí externa
a él, más allá del mundo perceptual de von Uexküll, el único mundo que
percibe?
Un caso límite, el realismo: si el "sistema de respuesta de Schacter",
X(T), de ese observador, tuviera en cuenta la totalidad de lo que hay que
hacer con respecto a la cosa en sí externa- por ejemplo, lo alarmante en sí
- ello implica que todas las codificaciones y descodificaciones del miembro
de la derecha de la ley son extremadamente precisas y significativas y todo
lo percibido de la cosa en sí coincide con la esencia de la cosa.
El caso límite opuesto, el conciencialismo: si el observador conoce lo que
debiera hacer X(T), pero poco o nada del término de la derecha es real, la
acción X(T) no es apta, porque las codificaciones y descodificaciones, con
sus errores, han de disfrazar irreversiblemente la realidad.
Y una tercera postura de racionalidad restringida (Kant, Herbert Simon): el
observador considera que el miembro de la derecha de la ley involucra
etapas de eficiencia que no es ni infinita ni nula; reconoce que la cosa en
sí existe, pero es diferente del mundo perceptual; lo único que puede hacer
es codificar y descodificar dicho mundo perceptual, operando no sobre la
cosa en sí, sino sobre el fenómeno afectado por dichas sucesivas
codificaciones y descodificaciones (fenómeno sin duda distinto de la cosa
en sí), adquiriendo experiencia de sentido común sobre lo que puede hacer.
Según esta tercera postura, hay una parte de la conciencia que es el
sistema (2a) de conciencia fenoménica de Schacter, sistema que fabrica
subjetivamente un modelo del mundo objetivo externo, así como hay otro
47.
"sistema ejecutivo central (2b) de Schacter", difícil de separar del
anterior, , que gestiona los detalles del término de la derecha de X(T), a
la manera que un sistema operativo de una PC gestiona el ratón, el teclado
y el monitor y brinda auxilio al cuello de botella de von Neumann.
ANALISIS Y EJEMPLO DE LA LEY DE REPRESENTACION
La ley de representación formulada requiere darse cuenta que dentro del
corchete hay un paréntesis, esto es, (CODIFICAR(T)). Indica que primero hay
que codificar T descodificado. Esto significa que hay que hallar la matriz
(un operador) para el acto de abrir la canilla y cerrarla al llenar el
balde grande. ¿A qué se aplica "X codificado", que sabemos por la Fig. 9 que
es primero E y luego C? Se aplica a T codificado (lenguaje simbólico de
nacimientos y muertes), por lo cual hay que multiplicar entre sí operador y
operando simbólico, y al final descodificar (esto es, modificar inventario
de grupos familiares en inventario de baldes), para obtener el conjunto
operador-operando útil subsimbólico.
Este conjunto implica el resultado, X(T), con lo cual, en el mundo externo
de los baldes, se mueve la mano, el sistema motor.
El camino que se ha seguido para partir desde dos baldes vacíos hasta
llegar a la meta de dos litros exactos de agua en el balde grande, resuelta
por esta técnica, consiste en llenar el balde chico, transferir
del chico al grande, llenar el chico, transferir del chico al grande,
vaciar el grande y transferir del chico al grande. Son seis matrices u
operadores aplicados secuencialmente, descubiertos a partir de pistas E
preexistentes (CBR) o de impasses (deliberación). Multiplicados entre sí
los operadores, generan un único operador T resultante. Multiplicando el
estado inicial por dicho operador resultante, aparece el estado meta, esto
es, los dos litros en el balde grande buscados. Interprétese que la
"alarma" es la de no disponer de los dos litros en la ubicación correcta.
Se verifica que la gestion de dicha alarma se ha logrado por la vía de la
deliberación pura la primera vez, pudiendo - con suficiente astucia -
"preparar" para una segunda oportunidad, reglas generales que abrevien la
solución de "alarmas" similares. Entonces, habrá en tales casos una mezcla
de preparación o CBR con deliberacion, Fig 8.
La formula para el estado meta X(T), se llama ley de representación puesto
que en el núcleo de la tarea se opera utilizando un lenguaje de
representación, esto es, el simbólico, el Gran Salto, las matrices u
operadores, las dos familias del ejemplo previo. Para esta ley de
representación hay una relación íntima entre percepción, cognición y
comportamiento motor. La percepción permite acceder a las señales
subsimbólicas de X, y sus pistas de reconocimiento E. La cognición ocurre
en el interjuego de las dos memorias, tanto en K como en plena memoria
rápida. El comportamiento motor es el resultado de las señales
subsimbólicas A, resultado que es X(T). El sistema Soar cumple con esta
ley. Interpretese que las Figs 10 y 12 son simplificaciones esquemáticas de
la Fig 13, donde en T se resume toda la tarea de cognición K.
Mediante la Fig 14, se pueden interpretar dos puntos de vista
complementarios de la relación entre percepción P, cognición K y acción
motora M, así como de los mecanismos codificantes C y descodificantes D.
Repasando, el sistema total es bastante más que Percepción P + Cognición K+
Acción motora M. Porque además hay un conjunto de producciones basadas en
las pistas E que resultan ser las producciones codificadas C, pistas que
disparan libremente, libres de listados de objetivos, libres de
48.
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_____ _____ ____________________
| | | | | |
| C--|---K---|--D | | C------K------D |
| | | | | | |___|_____________|__|
| P | | M | | |
|_____| |_____| P M
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Fig 14- Dos visiones complementarias del suprasistema cognitivo, P-C-K-D-M.
A la izquierda aparecen dos subsistemas, P-C y D-M, que unifican funciones.
A la derecha aparece un subsistema C-K-D, que cumple tanto un papel en la
estructura como un papel en el aprendizaje. A la izquierda, los dos grandes
saltos de Newell quedan incorporados a cada uno de los dos modulos, siendo
la suma de P y C la alarma o el problema filtrados, K la gestión y la suma
de D y M es la motorización. A la derecha los referidos grandes saltos
sirven de límite al modulo central. Ambas interpretaciones de P-C-K-D-M
tienen su merito e incorporan diferentes detalles. Algunos científicos del
conocimiento se niegan a atribuirle módulos al cerebro, postura coherente
con la ambigüedad mostrada en este diagrama doble.
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la tarea de organización de espacios de problemas, típicas de las primeras
versiones de Soar (actualmente ellos son auxiliares de los estados, cada
uno de ellos con su asociado espacio). Las nuevas producciones C se
acondiciónan de tal manera que los esfuerzos limitados de la cognición
central sean suficientes para procesarlos, K. K interactúa con la memoria
de trabajo, donde aparecen los espacios de problema y sus correlatos, los
listados de objetivos. Siguen a continuación, luego de K, otras
producciones descodificadas D, tambien preacondicionadas para un fácil
procesamiento muscular o motor, M. Los módulos principales son P-C-K-D-M.
En el caso de una alarma, P-C producen atención o alerta, por lo cual, una
secuencia defendible es la de P-C-(Alerta)-K-D-M, donde el módulo de Alerta
disminuye en importancia con problemas y con juegos.
A la izquierda de la Fig 14 hay dos interfases unificantes. Una de ellas
integra los módulos P y C, señalando que la percepción es la suma de
P y C,
donde P abarca al componente sensorial y C es la codificación perceptual de
dicho componente, que servirá de pista para la memoria de reconocimiento K.
La otra es la interfase unificante entre D y M. El sistema motor es
funcionalmente D+M. D es el componente descodificador y de control local
sobre músculos, mientras que M es el actuador, existente también en los
sistemas de control artificiales. Resta, aislado, el módulo cognitivo
central K, que satisface la tarea de supervisar la transducción entre el
estímulo (la percepción) y la respuesta (la acción motora), Fig 10.
A la derecha de la Fig 14 aparece la estructura del sistema cognitivo. P y
M, aislados, son una colección de mecanismos que por un lado (P) transduce
energías y moléculas ambientales en representaciones internas (lo cual
tiende a ser cuesta abajo energéticamente) y que por el otro lado (M)
consume bioenergía para generar acciones reales a partir de producciones
mentales (consumo que es cuesta arriba en términos energéticos). La tarea
de C+K+D y de la memoria rápida seria, así, energéticamente espontánea,
estaría basicamente en un valle de energía. Exagerando, se puede conjeturar
que es espontáneo entrar en alerta frente a una alarma externa, casi
siempre rica en energía, asi como es espontáneo pasar del sueño a la
vigilia, con la ayuda de una oportuna descarga de cortisol.
Bioenergeticamente esta exageración es válida para gestionar alarmas y para
vivir en vigilia, pero deja de serlo para las tareas intelectuales superiores.
49.
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TAREAS ASOCIADAS CON LA MEMORIA DE LARGO ALCANCE
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LOGICA DE CONTROL (asociada con el Sistema Operativo, con mezclas de
Deliberación y de Preparación).
* CONOCIMIENTO ACERCA DE LA IMPLEMENTACION DE TAREAS EN EL ESPACIO DE
PROBLEMA, entre las cuales son fundamentales las siguientes
"funciones primitivas":
*Selección de un estado entre todos los disponibles directamente
*Reconocimiento del espacio de problema asociado con el estado
actual
*Selección de un operador, p.ej. el 2 de la parte inferior
*Aplicación de dicho operador para acceder a un nuevo estado
* CONOCIMIENTO ACERCA DEL CONTROL DE BUSQUEDA DEL ESTADO META:
*Evaluación de la diferencia entre lo actual y lo ideal
*Insistencia antiespontánea en el uso de operadores diferentes
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TAREAS ASOCIADAS CON LA MEMORIA RAPIDA
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* MONITOREO DEL ESTADO ACTUAL DEL MUNDO DE LOS BALDES Y DE SU ESPACIO DE
PROBLEMA ASOCIADO
* Aqui se implementan las mismas "funciones primitivas" descriptas.
.....
!.....!
/ !.....! ! !
/1 !.....! ! !
/ ----- -----
/ ! ! .....
ESTADO INICIAL ----> o -OPERADORES->! ! !.....!------->ESTADO META
! ! \ 2! ! !.....! ! !
! ! ! ! \ ----- ----- !.....!! !
! ! ! ! \3 !.....!! !
----- ----- \ ! ! ----- -----
\ ! ! ! !
! ! ! !
----- -----
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Fig 15.- Desdoblamiento de las tareas a realizar entre las asociadas con la
memoria de largo alcance y las asociadas con la memoria rápida,
separadas por una linea horizontal. En la parte superior, se anotan
algunas contribuciones de la lógica de control (Fig 11): el conocimiento
para implementar operadores y el conocimiento para monitorear la búsqueda
del estado meta multiplicando operadores y operandos ("funciones
primitivas"). Con su ayuda se revisa el espacio de problema para satisfacer
la meta. En la zona inferior aparecen aplicaciones del mundo de los dos
baldes. Hay alli tres estados, el estado inicial, el actual y el meta.
Ubicado en el estado inicial (los dos baldes vacíos), se debe evaluar la
diferencia con el estado meta (el grande parcialmente lleno) y se debe
tratar de reducir la diferencia. Esto requiere la ayuda de operadores, que
en esta primera etapa esquematizada son tres, a saber, 1 llenar el grande,
2 llenar el chico y 3 transferir de uno a otro (trivial). Se llama conducta a
la acción motora en respuesta a dicha búsqueda.
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En resumen, queda un núcleo unificado de producciones C+K+D, que quizás
satisfagan un mecanismo único generador de todo tipo de producciones, con
lo cual la teoría unificada de la cognición lograría, con un nítido
avance,
Actualizado 20 de Octubre, 1998
(Página en preparación) Adios.
