Ordine e caos nella natura. Come conosciamo il mondo

L’incontro con il professore emerito Tito Arecchi sulle capacità si reazione del sistema cognitivo agli stimoli ambientali

Come reagisce il cervello degli esseri viventi ai diversi stimoli ambientali? Quali sono i processi cognitivi messi in atto per far fronte ai continui input esterni? A queste domande ha dato risposta Tito Arecchi, docente del dipartimento di Fisica all’università di Firenze e Ino, Istituto nazionale di ottica, nella conferenza di domenica 16 marzo, alle 11, nell’auditorium del palazzo della Gran Guardia. L’incontro è stato introdotto da Stefania Residori e Francesca Monti, docenti di Fisica sperimentale nell’ateneo veronese.

Ordine e caos. “La fisica rappresenta una ricerca di ordine nel disordine, un controllo della realtà mediante leggi, le leggi fisiche, appunto”. Con queste parole Federica Monti apre l’incontro dedicato ai processi cognitivi del cervello in relazione agli stimoli ambientali, illustrati con precisione da Tito Arecchi al pubblico di Infinitamente. “Esistono due modi di lettura del mondo – ha spiegato il professor Arecchi – uno riduzionistico, da Galileo a Newton, e uno olistico, proprio del XXI secolo”. Se il primo modello tende a percepire separatamente le singole parti della realtà, il secondo le considera inevitabilmente intrecciate secondo il principio del “quantum entanglement”. L’apprendere umano, dunque, come aggiustamento graduale e continuo da parte della mente delle singole componenti del mondo. 

L’inferenza di Bayes. Il cervello di un vivente opera un’elaborazione degli stimoli sensoriali attraverso una serie di algoritmi, programmi precostituiti ereditati o sviluppati nell’età dell’apprendimento. In presenza di un dato sensorio, il cervello formula un ventaglio di ipotesi interpretative, fra le quali, per successive applicazioni dello stesso algoritmo, riuscirà a determinare quella più plausibile. Tale processo è definito “inferenza bayesiana”, una procedura ricorsiva che prende il nome dal ministro presbiteriano scozzese Thomas Bayes, che la concepì nell’ambito del gioco d’azzardo. “L’intelletto umano in particolare – ha spiegato Tito Arecchi – distingue due diversi processi cognitivi, “percezione” e “giudizio”, caratterizzati da scale temporali distinte”. Nel primo caso uno stimolo esterno genera una corrispettiva e adeguata reazione motoria, che avviene in seguito alla sincronizzazione degli impulsi generati dai neuroni cerebrali. Esemplificando, una mano posta su una superficie bollente percepisce il calore e per reazione immediata si allontana. Nel secondo caso, invece, un dato sensoriale in precedenza codificato linguisticamente viene richiamato dalla memoria e confrontato con uno più recente. È il caso dell’ascolto di un brano musicale che sulla base della memoria cognitiva del soggetto viene etichettato come conosciuto o inedito. Ciò avviene attraverso un confronto linguistico che porterà, appunto, alla formulazione di un giudizio, reso possibile grazie a un altro fattore caratteristico dell’uomo, la creatività. Per quanto riguarda le tempistiche, la percezione avviene nell’intervallo di un secondo, mentre il giudizio nell’intervallo di tre. Tito Arecchi ha riportato al pubblico come esempio le modalità adottate dallo stesso Sherlock Holmes nella risoluzione dei casi d’omicidio. Il noto investigatore faceva affidamento proprio all’ “inferenza di Bayes”. Giunto sulla scena del delitto, infatti, raccoglieva i dati sensoriali e valutava il ventaglio di ipotesi selezionandone la più plausibile. Una volta determinata l’ipotesi più verosimile procedeva alla raccolta di ulteriori dati sino a raggiungere il massimo della probabilità.

20.03.2014