PROGETTO BEE

LA MAPPA COGNITIVA VETTORIALE COME ESTENSIONE DI ANT

Il MODELO VETTORIALE implementato nel sistema di controllo di ANT è estendibile a compiti più cognitivi, che richiedono apprendimento e l'uso di mappe cognitive, se non altro quelle più semplici che si ritrovano presso alcuni insetti come per esempio le api (WEHNER e MENZEL, 1990 e McNAUGHTON, CHEN e MARKUS, 1991; sullo stesso argomento si veda anche GOULD, 1986).
Possiamo incominciare col domandarci: in quale situazione è necessaria la mappa cognitiva perché il sistema dell'homing basato sul modello vettoriale associativo non basta più? La risposta potrebbe scaturire dall'analisi della situazione in cui il meccanismo di homing è sufficiente per l'adattamento dell'agente biologico.
La stima del punto di partenza genera sostanzialmente una relazione geometrica fra due punti: quello attuale e quello di partenza. Supponiamo che l'agente si trovi ad interagire con un ambiente in cui i punti necessari alla sua sopravvivenza fossero tre: il nido, l'acqua e il cibo. Supponiamo poi che sia l'acqua che il cibo siano rari da trovare, e quindi convenga, una volta trovati, ritornare in tali luoghi. Un meccanismo come la stima del punto di partenza rispetto a quello attuale non sarebbe sufficiente alla sopravvivenza dell'agente. Ma questo meccanismo non sarebbe del tutto inutile.
Proviamo a dotare il nostro agente di una memoria a lungo termine e di un sistema visivo in grado di riconoscere punti di riferimento molti semplici. Questo agente sarebbe in grado di costruirsi una piccola mappa cognitiva relativa all'ambiente con i tre punti significativi descritto sopra. Vediamo di dimostrare questa affermazione.
Osserviamo la figura 1 L'agente parte alla ricerca del cibo con traiettoria esplorativa E e lo trova vicino ad un punto di riferimento conico C. L'agente è sicuramente in grado di ritornare al nido da questo punto, allineando la matrice percettiva reale con quella di homing e trovandosi in tal modo il nido di fronte a sé. Siccome egli possiede anche la memoria a lungo termine la matrice di aspettativa relativa al punto C può essere archiviata insieme al punto di riferimento conico. In questo modo l'agente può ternare al punto C dal nido N (h') allineando la percezione reale della direzione della fonte di luce L con la matrice di aspettativa (si ricorderà che in quel caso avrebbe il nido alle spalle) e può tornare al nido N dal punto C (h) allineando la matrice relativa alla percezione reale con quella di homing, che è la matrice di aspettativa ruotata di 180 gradi (SIMULAZIONE DI ANT). Il sistema è quindi predisposto per la reversibilità della stima che diviene operativa solo ipotizzando una memoria a lungo termine.

Figura 1. Ipotesi di mappa cognitiva vettoriale relativa a tre punti nello spazio. Le relazioni fra N e C e fra N e A possono essere costruite grazie alla memoria a lungo termine del sistema. La relazione fra A e C può essere costruita a partire dalle altre due.

 

Se l'agente, che ora possiede la capacità di andare da N a C e viceversa, parte per una nuova ricerca esplorativa E' e trova l'acqua nel punto A in prossimità di un punto di riferimento cilindrico, archivia in memoria la matrice di aspettativa relativa a tale punto e si sviluppa un'altra relazione spaziale fra il punto N ed il punto A. Allineando la percezione reale con quella di homing infatti l'agente che si trova in A può raggiungere N (h1), mentre allineando la percezione reale con quella di aspettativa l'agente che si trova in N può raggiungere A (h1').
La cosa più interessante che rende le relazioni spaziali fra le coppie di punti (N, C) e (N, A) una mappa cognitiva è che non è necessario che l'agente scopra la relazione fra A e C in quanto possiede già tale informazione. Se l'agente si trova in A, basta che sommi la matrice di homing relativa alla direzione h della relazione (N, C) alla matrice di aspettativa relativa alla direzione h1' della relazione (N, A) ed avrà una matrice corrispondente a dove dovrebbe trovarsi la fonte di luce rispetto al sistema di riferimento egocentrico perché la propria direzione fosse quella del vettore h+h1'. Lo stesso, cambiati i termini della somma vettoriale, se l'agente si trovasse in C e dovesse andare in A. La costruzione di mappe cognitive complesse, relative a più punti potrebbe derivare da relazioni spaziali semplici fondate sulle stime della direzione del punto di partenza e sulla somma dei vettori aspettativa, o di homing, relativi a tali stime. Sarebbe, in altre parole, un modello vettoriale di ordine superiore rispetto a quello ipotizzato nel capitolo secondo, ma che funziona sulla base degli stessi principi, solo che l'unità di elaborazione non è più il vettore percezione per computare il vettore aspettativa, ma il vettore aspettativa per computare altri vettori aspettativa.
Il comportamento dell'agente sarebbe veramente cognitivo in questo caso per almeno due motivi fondamentali: da una parte egli avrebbe la capacità di apprendere nuove relazioni spaziali, partendo da informazioni precedentemente memorizzate. Dall'altra il sistema adattivo computa qualcosa che non c'è e di cui non ha avuto esperienza diretta, come la relazione spaziale fra A e C e viceversa. Ma la cosa più importante è che questo risultato si otterrebbe con lo stesso principio di base della stima del punto di partenza, solo aggiungendo una memoria a lungo termine ed un sistema di riconoscimento di punti di riferimento.
Naturalmente i concetti esposti in questa sezione sono solo un'ipotesi di lavoro e dovranno essere integrati in un modello computazionale formale implementato nell'architettura di un sistema adattivo per essere simulati, ma quello che è importante è che il modello vettoriale da me proposto è estendibile, mantenendo intatto il principio di base discusso in ANT.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
   
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