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Cibernetica
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==L'opera di Wiener e lo sviluppo della cibernetica== ===''Behavior, Purpose and Teleology''=== Lo stesso Wiener fa risalire la nascita delle idee che condussero alla cibernetica ad un ciclo di incontri tenuti, a partire dagli anni '30 e fino al [[1944]], presso la [[Harvard Medical School]], dove medici e ricercatori discutevano con matematici, fisici ed ingegneri di problemi interdisciplinari e di metodo scientifico<ref name="ReferenceA"/>. Wiener, all'epoca un matematico del MIT già affermato, incontrò qui il fisiologo [[Messico|messicano]] Arturo Rosenblueth, che conduceva gli incontri e che divenne poi suo collaboratore in varie ricerche sui meccanismi di controllo neuromuscolari, oltre che principale interlocutore sui problemi metodologici<ref>a Rosenblueth verra' dedicata ''La cibernetica''</ref>. Rosenblueth era allievo di Cannon, che ad Harvard dirigeva il dipartimento di Fisiologia della Medical School<ref>[http://www.the-aps.org/fm/presidents/introwbc.html American Physiological Society - Walter Bradford Cannon] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20150326052539/http://www.the-aps.org/fm/presidents/introwbc.html |data=26 marzo 2015 }}</ref><ref>Cannon conosceva bene Wiener, in quanto amico personale del padre, Leo; cfr. {{Cita|Hellman 1982}}, pag. 153 nota; {{Cita|Conway Siegelman 2004}}</ref>. Successivamente, al MIT, Wiener si dedicò al progetto dei sistemi di puntamento antiaereo, lavorando con il matematico ed ingegnere Julian Bigelow, anche qui in un ambito interdisciplinare che coinvolgeva matematica e vari campi della tecnologia. La riflessione sulla retroazione sviluppata in queste esperienze condusse Wiener, con Rosenblueth e Bigelow, a proporre, nell'articolo del [[1943]] ''Behavior, Purpose and Teleology''<ref>[http://pespmc1.vub.ac.be/books/wiener-teleology.pdf ''Behavior, Purpose and Teleology'', The Philosophy of Science, Volume 10, Number 1, Jan., 1943] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140714210708/http://pespmc1.vub.ac.be/Books/Wiener-teleology.pdf |data=14 luglio 2014 }}; tradotto nella versione italiana di {{Cita|Wiener 1964}} ed in {{Cita|Somenzi 1965/1994}}. Successivamente l'argomento fu ripreso da Rosenblueth e Wiener in ''The role of models in science'', The Philosophy of Science, Volume 12, 1945, tradotto in {{Cita|Somenzi 1965/1994}}; e ''Purposeful and Non-Purposeful Behavior'', The Philosophy of Science, Volume 17, 1950</ref>, una forma di analisi basata, piuttosto che sulla struttura interna degli oggetti di studio, sui loro comportamenti (''behavior'') osservabili dall'esterno. Da questo punto di vista, macchine ed organismi viventi sono assimilabili, in quanto ambedue in grado di perseguire il raggiungimento di un obiettivo (''purpose''), grazie all'uso di meccanismi di [[retroazione]]. Questa, nei casi più complessi, può essere ''predittiva'', in grado cioè di tenere conto dell'evoluzione temporale del suo obiettivo; ciò accade, ad esempio, in un animale che caccia una preda in movimento, o in un sistema di puntamento antiaereo, nel quale il tiro avviene verso la posizione stimata futura del bersaglio. I comportamenti ''[[teleologia|teleologici]]'' vengono quindi definiti come quelli orientati ad uno scopo e guidati dalla retroazione che in questo modo diviene, da concetto puramente tecnologico, lo strumento di una ''"forma di analisi comune"'' che ''"può essere usata per studiare i comportamenti sia delle macchine che degli organismi viventi, indipendentemente dalla loro complessità"''. Il mondo della biologia e dell'intelligenza diventa così comprensibile senza richiedere l'ipotesi dell'esistenza di una ''causa finale'', e quindi una visione [[metafisica]] o [[determinismo|non deterministica]] della realtà<ref name="cita-Hellman-1982"/><ref>{{Cita|Cordeschi 1998}}, cap. IV</ref>. La modalità di analisi formalizzata nell'articolo sarà poi usata abitualmente in ambito cibernetico da vari autori: per evitare di dover studiare sistemi di struttura complessa o sconosciuta, ci si concentra invece sullo sviluppo di modelli, anche semplici, che mostrino però i tratti essenziali del comportamento di interesse<ref>''La cibernetica...è una “teoria delle macchine”, ma si occupa non di cose, ma di forme di comportamento. Non si chiede “cos'è quest'oggetto?” ma “cosa fa?”'' in {{Cita|Ashby 1956}}, cap. I</ref><ref>Le radici di questa modalità di analisi, indicata talvolta anche come ''funzionale'', o ''sintetica'', si trovano nello sviluppo degli approcci meccanicisti alla fisiologia ed alla psicologia, dall'inizio del secolo fino alla II guerra mondiale, che hanno visto la nascita dei primi automi in grado di interagire con l'ambiente; cfr {{Cita|Cordeschi 1998}}. Lo sviluppo di modelli, o "automi", accompagna poi tutta la storia della cibernetica: per l'applicazione estensiva e più recente di un metodo analogo, vedi ad es. {{cita|Braitenberg 1984}}. Anche il notissimo [[test di Turing]] sull'intelligenza di una macchina può essere considerato un caso estremo di questa forma di analisi</ref>. Proposte analoghe erano state avanzate in Gran Bretagna negli stessi anni da [[William Ross Ashby|W. Ross Ashby]]<ref>''Adaptivness and equilibrium'', Journal of Mental Science, Vol. 86, pp. 478-483, 1940; Ashby svilupperà ulteriormente il tema nelle sue due opere successive {{Cita|Ashby 1956}} e {{Cita|Ashby 1960}}</ref> e da [[Kenneth Craik]]. Quest'ultimo, uno psicologo coinvolto anch'egli durante la guerra nell'analisi dei sistemi automatici di puntamento antiaereo, prematuramente scomparso nel [[1945]], può essere considerato un vero precursore della cibernetica, enunciatore di tesi simili a quelle di Wiener sullo studio unificato di animale e macchina. Nello scritto ''The mechanism of human action'' (1943 - 1945, poi pubblicato postumo) aveva tracciato una distinzione nell'analisi psicologica tra metodi ''analitico'' e ''sintetico''<ref>{{Cita|Cordeschi 1998}}, cap. IV; {{Cita|Somenzi 1965/1994}}, Introduzione e cap. I</ref>, mostrando come modelli sintetici che impiegano la retroazione possono aiutare a superare la barriera tra mondo inorganico ed intelligenza invocata dal [[vitalismo]]. ===Il sistema nervoso come macchina logica=== Negli Stati Uniti, il mondo della ricerca scientifica entrò in contatto con il calcolatore digitale negli anni della guerra ed in quelli immediatamente precedenti. Wiener racconta che il suo interesse per questa tecnologia nacque inizialmente dalla sua collaborazione con [[Vannevar Bush]] allo studio dell'[[analizzatore differenziale]]. Da quell'esperienza egli trasse la convinzione che fosse necessario passare ad una architettura di calcolatore completamente elettronico, [[digitale (informatica)|digitale]] e basato sul [[Sistema numerico binario|sistema di numerazione binario]]<ref name="ReferenceA"/>. Anche John von Neumann, uno dei maggiori matematici del XX secolo, membro del prestigioso [[Institute for Advanced Study|IAS]] a [[Princeton]], e già in contatto con Wiener, iniziò ad occuparsi attivamente di calcolo automatico nel suo ruolo di consulente del governo USA, per la risoluzione di problemi di calcolo numerico di interesse militare. Von Neumann aveva anche conosciuto [[Alan Turing|Turing]] all'IAS già nel [[1936]], e gli aveva offerto una posizione nell'Istituto<ref>Turing non accettò e scelse rientrare in patria, alla vigilia dello scoppio della II guerra mondiale. Vedi A. Hodges, ''Alan Turing. The Enigma'', Burnett Books, London 1983 (trad, it: ''Alan Turing - una biografia'', Universale Bollati Boringhieri, 2006, ISBN 88-339-1654-5, pp. 176 - 177)</ref>. Anche il mondo della neurofisiologia fu interessato nello stesso periodo da una svolta importante, impressa dal neurofisiologo [[Warren McCulloch]]. Wiener ebbe l'occasione di incontrarlo tramite Rosenblueth, e successivamente, nel 1942, ad un convegno della Fondazione Macy<ref>[http://macyfoundation.org/ The Josiah Macy Jr. Foundation]</ref> di New York. McCulloch lavorava ad un modello formale dell'attività neuronale, che non riusciva a completare a causa delle difficoltà tecniche dell'argomento. Egli poté superarle solo grazie all'incontro, a [[Chicago]], con il giovanissimo logico e matematico [[Walter Pitts]], che conosceva a fondo i sistemi logici di [[Rudolf Carnap|Carnap]] e [[Bertrand Russell|Russell]]. Il loro lavoro diede luogo, nel [[1943]], al fondamentale articolo ''A Logical Calculus of Ideas Immanent in Nervous Activity''<ref>Warren McCulloch and Walter Pitts, [https://www.cs.cmu.edu/~./epxing/Class/10715/reading/McCulloch.and.Pitts.pdf ''A Logical Calculus of Ideas Immanent in Nervous Activity''], 1943, Bulletin of Mathematical Biophysics 5:115–133; ripubblicato in {{cita|McCulloch 1965/2016}}</ref>. Nello stesso anno, Wiener accolse Pitts nel suo gruppo di lavoro al MIT e, presumibilmente, lo mise in contatto, assieme a McCulloch, con von Neumann<ref name="ReferenceA"/><ref>{{Cita|Hellman 1982}} pag. 206 nota 70</ref>. Il risultato di McCulloch e Pitts resta la prima formalizzazione dell'equivalenza logica tra il sistema nervoso ed un calcolatore elettronico, e della possibilità di rappresentare ambedue con strumenti della logica formale. Gli autori mostrarono infatti che una rete neuronale può essere descritta dalla logica delle proposizioni e quindi dall'algebra di Boole, analogamente a quanto trovato sei anni prima da Shannon per i circuiti digitali. Von Neumann commentò: ''"Si è sostenuto spesso che le attività e le funzioni del sistema nervoso umano siano così complesse da non poter essere eseguite da nessun meccanismo ... Il risultato di McCulloch e Pitts mette fine a tutto questo e prova che tutto ciò che può essere descritto completamente e senza ambiguità a parole, può essere ipso facto realizzato con una rete neurale finita"''<ref>J. von Neumann, ''[https://www.cs.ucf.edu/~dcm/Teaching/COP5611Spring2010/vonNeumannSelfReproducingAutomata.pdf The general and logical theory of automata]'', tradotto in {{Cita|Somenzi 1965/1994}}</ref>. Nel suo ''"First Draft"'' del 1945 sull'architettura dell'[[EDVAC]] egli citò esplicitamente i risultati di McCulloch e Pitts, usandoli come modello (l'unico disponibile all'epoca) di un [[circuito sequenziale|circuito digitale sincrono]]. Alcuni anni dopo, lo sviluppo del concetto formale di [[automa (informatica)|automa]] permise la costruzione di un modello che poteva descrivere in modo unitario il comportamento di sistemi diversi come la macchina di Turing, le reti neurali, i calcolatori digitali con il loro [[software]], i circuiti elettronici digitali<ref>in particolare, l'equivalenza tra un circuito digitale dotato di memoria e una rete neurale fu poi provata rigorosamente da [[Stephen Kleene|Kleene]], tramite la definizione del concetto di [[automa a stati finiti]]; v. [http://www.dlsi.ua.es/~mlf/nnafmc/papers/kleene56representation.pdf ''Representation of events in nerve nets and finite authomata''] in [[John McCarthy|J. McCarty]], [[Claude Shannon|C. Shannon]] (a cura di): ''Automata Studies'', Princeton University Press, 1956. Le macchine di Turing costituiscono una cetegoria di automi con capacità di calcolo maggiore di quella degli automi a s.f.</ref><ref name="ReferenceB">{{Cita|Arbib 1987}}.</ref>. Dopo l'articolo del 1943, McCulloch e Pitts pubblicarono anche altri rilevanti risultati. Nel [[1947]], ad esempio, in ''On How We Know Universals: The Perception of Auditory and Visual Forms''<ref>Bulletin of Mathematical Biophysics, 1947, 9:127-147; ripubblicato in {{cita|McCulloch 1965/2016}}</ref>, che Wiener cita estensivamente in ''La cibernetica''<ref>{{Cita|Wiener 1948/1961}}, Introduzione e cap. VI</ref>, approfondirono i meccanismi neurofisiologici di costruzione degli universali dai dati della percezione. Dal loro modello di reti di neuroni nacque un filone di studi, ancora oggi fiorente, sullo sviluppo di [[rete neurale artificiale|modelli formali del sistema nervoso]] per lo studio teorico di processi come la [[percezione]] e l'[[apprendimento]]<ref name="ReferenceB"/><ref>G. Piccinini,[http://www.umsl.edu/~piccininig/First_Computational_Theory_of_Mind_and_Brain.pdf ''The first computational theory of mind and brain''], Synthese 141: 175–215, 2004</ref><ref>Alcuni prototipi basati sulle teorie di Mc Culloghs e Pitts, comparsi negli anni di maggiore sviluppo della cibernetica, sono stati il [[Percettrone|''"perceptron"'']] di Rosenblatt (1958) ed il sistema PAPA sviluppato dal CNR di Genova (1961)</ref>. Wiener avvertì la necessità di un approfondimento di questi temi, anche dal punto di vista delle sue tesi su teleologia e retroazione. Egli promosse quindi, assieme a von Neumann, un incontro che si tenne a [[Princeton]], all'inizio del [[1945]], con la partecipazione, tra gli altri, di Wiener, McCulloch e Pitts, del neurofisiologo R. Lorente de Nò, del matematico ed esperto di calcolatori H. Goldstine<ref>{{Cita|Wiener 1948/1961}}, Introduzione. Wiener scrive che l'incontro si tenne nell'inverno 1943/1944, ma si tratta di un errore; cfr {{Cita|Hellman 1982}} pag. 228</ref>. Questo incontro costituì la prima occasione di contatto tra matematici, ingegneri del controllo e del calcolo automatico, e neurofisiologi, che rappresentavano le discipline sulle quali sarà costruito l'impianto de ''La cibernetica''. Ci furono dei tentativi di organizzare tra i partecipanti all'incontro un gruppo di lavoro stabile, per il quale fu anche ipotizzato il nome di ''Teleological Society''<ref>{{Cita|Masani 1990}}; {{Cita|Hellman 1982}}; {{Cita|Heims 1991}}</ref>, e che si realizzerà poi nell'ambito delle ''Macy Conferences on Cybernetics'', che saranno promosse dalla Fondazione Macy a partire dal [[1946]]. In seguito, von Neumann espresse scetticismo sulla possibilità di affrontare lo studio del funzionamento del cervello umano sulla base delle conoscenze di neurofisiologia allora disponibili, probabilmente ritenendo prematura la sintesi cercata in quest'ambito da Wiener<ref>v. lettera di von Neumann a Wiener del 29.11.1946 riportata in {{Cita|Masani 1990|, pagg. 237 - 249}}; {{Cita|Hellman 1982}}</ref>. Negli anni seguenti, utilizzando il concetto di automa, analizzò varie funzioni tipiche degli esseri viventi, quali la capacità di [[Macchina autoreplicante|riproduzione]]<ref>pubblicato postumo nel 1966 a cura di A. W. Burks come [https://archive.org/details/theoryofselfrepr00vonn_0 ''Theory of Self-Reproducing Automata''] dall'Università dell'Illinois</ref> (fondando lo studio degli [[automi cellulari]]), o quella di fornire prestazioni affidabili partendo da componenti soggetti ad errori, come accade nel sistema nervoso animale<ref>[http://www.urut.ch/pdfsPublic/vN_prob_logics.pdf ''Probabilistic logics and the synthesis of reliable organisms from unreliable components''] in [[John McCarthy|J. McCarty]], [[Claude Shannon|C. Shannon]] (a cura di): ''Automata Studies'', Princeton University Press, 1956</ref>. Questi documenti, rimasti allo stato di abbozzo anche a causa della prematura scomparsa dell'autore, avvenuta nel [[1957]], suggeriscono un suo piano per lo sviluppo di una propria teoria unitaria del cervello e delle macchine calcolatrici<ref>W. Aspray, ''The scientific conceptualization of Information: A Survey'', Annals of History of Computing, vol. 7 n. 2 aprile 1985; A. W. Burks, introduzione a ''Theory of Self-Reproducing Automata''</ref>. ===''Cybernetics''=== Per Wiener ed il primo nucleo di cibernetici una importante occasione di discutere le proprie idee e stabilire nuovi contatti nacque dagli incontri interdisciplinari promossi dalla Fondazione Macy ed in particolare dal suo direttore Frank Fremont-Smith. La fondazione, che già aveva curato la conferenze del 1942 che vide il primo incontro tra Wiener e McCulloch, organizzò dal [[1946]] al [[1953]], con cadenza semestrale, dieci incontri interdisciplinari, inizialmente indicati come "''Conferenze sui meccanismi di retroazione e sui sistemi a causazione circolare nei sistemi biologici e sociali''"<ref>''Macy Conferences on Feedback Mechanisms and Circular Causal Systems in Biological and Social Systems''</ref>, e più semplicemente, dal 1948 in poi, "''Conferenze sulla Cibernetica''". Tramite di esse vennero in contatto con le idee della cibernetica personalità quali [[Claude Shannon|Shannon]], il neuroanatomista [[Gerhardt von Bonin]], l'[[etologia|etologo]] Theodore C. Schneirla, gli psicologi [[Heinrich Klüwer]], [[Kurt Lewin]], [[Lawrence Kubie]] e [[Molly Hollower]], il [[pedagogia|pedagogista]] Lawrence Frank, gli antropologi [[Margaret Mead]] e [[Gregory Bateson]], il sociologo [[Paul Lazerfeld]], il matematico e [[statistica|statistico]] [[Leonard Jimmie Savage]], l'economista [[Oskar Morgenstern]], il filosofo ed [[epistemologia|epistemologo]] Filmer C. S. Northrop, ed altri. Alle conferenze parteciparono i anche due cibernetici britannici, lo psichiatra [[William Ross Ashby|W. Ross Ashby]] ed il neurologo [[William Grey Walter]]<ref>{{Cita|Wiener 1948/1961}}, Introduzione; [http://www.asc-cybernetics.org/foundations/history2.htm American Society for Cybernetics - History of Cybernetics, Chapter 2: The Coalescence of Cybernetics]; {{Cita|Heims 1991}}; {{Cita|Gleick 2011}}, cap. VIII; {{Cita|Heims 1991}}</ref>. È sotto l'impulso delle conferenze interdisciplinari dalla Fondazione, e nel clima di dialogo e confronto con gli altri partecipanti, che Wiener conia il neologismo cibernetica, e pubblica nel [[1948]] la sua [[La cibernetica: Controllo e comunicazione nell'animale e nella macchina|opera omonima]]. Questa abbraccia un ambito interdisciplinare molto vasto, che comprende la matematica dei [[processi stocastici|processi aleatori]] e dell'[[analisi armonica]], la teoria del controllo e delle comunicazioni, la fisiologia generale e quella del sistema nervoso, la logica, la psicologia. L'obiettivo del lavoro è sempre quello duplice che ha sin qui motivato l'autore: usare i nuovi strumenti concettuali sviluppati nello studio delle macchine per arrivare ad una migliore comprensione degli esseri viventi, e progettare macchine in grado di emulare le prestazioni ed il comportamento degli animali. Nell'opera possono essere individuati alcuni temi prevalenti: * L'assunzione della [[meccanica statistica]] come strumento matematico per la descrizione unitaria sia dei fenomeni della vita che del funzionamento delle macchine che elaborano informazione<ref>{{Cita|Wiener 1948/1961}}, capp. I e II</ref>; * il ruolo delle teorie della comunicazione e del controllo nell'analisi dei sistemi viventi<ref>{{Cita|Wiener 1948/1961}}, capp. III e IV</ref>; * il funzionamento del cervello e del sistema nervoso ed i possibili paralleli con gli elaboratori elettronici digitali<ref>{{Cita|Wiener 1948/1961}}, capp. V, VI e VII</ref>; * le possibili applicazioni della cibernetica alle scienze sociali (sulle quali Wiener esprime comunque il suo scetticismo)<ref>{{Cita|Wiener 1948/1961}}, cap. VIII</ref>. I due capitoli IX e X, aggiunti con la seconda edizione, affrontano i temi dell'apprendimento, della auto-replicazione e dell'auto-organizzazione nei sistemi complessi.
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