Herbert Simon - Sciences of Artificial | L | +

12 Jul, 2026

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1 L’artificio come interfaccia: ambiente, funzione e limiti dell’adattamento

L’ambiente umano è un intreccio di simboli e manufatti, il cui studio esige una scienza capace di tenere assieme legge naturale e progetto.

“Almost every element in our environment shows evidence of human artifice.” – (fr:92) [Quasi ogni elemento del nostro ambiente mostra tracce di artificio umano.] La temperatura è mantenuta artificialmente a 20 gradi Celsius, l’umidità dell’aria è regolata, le impurità che respiriamo sono in gran parte prodotte e filtrate dall’uomo (fr:93). Persino la porzione più significativa del nostro ambiente è fatta di sequenze di artefatti chiamati «simboli», ricevuti e prodotti tramite linguaggio scritto e parlato (fr:94). Le leggi che governano queste sequenze di simboli e le occasioni in cui li emettiamo sono conseguenza del nostro artificio collettivo (fr:95,97). Simon avverte di esagerare solo lievemente: un astronauta obbedisce alla legge di gravità, ma il significato di «obbedire» va compreso con una certa sofisticazione (fr:101). Una foresta è fenomeno di natura, un’azienda agricola no; le specie su cui ci basiamo per il cibo – mais e bestiame – sono artefatti della nostra ingegnosità, e un campo arato non è più parte della natura di una strada asfaltata (fr:104-106). Gli artefatti non sono separati dalla natura: non possono ignorare le leggi naturali, ma sono adattati a fini umani (fr:107-109). Cambiando i nostri scopi, cambiano anche gli artefatti, e viceversa (fr:111). Se la scienza vuole comprendere questi oggetti in cui convivono legge naturale e intenzione umana, deve dotarsi di strumenti per mettere in relazione queste due componenti (fr:112), e proprio questo è il tema centrale del libro (fr:113).

Simon deve anzitutto liberare il termine «artificiale» dalla sua aura peggiorativa. Il dizionario lo definisce come «prodotto dall’arte piuttosto che dalla natura; non genuino o naturale; affettato» e ne offre sinonimi come falso, simulato, spurio, innaturale (fr:117-118). La lingua sembra riflettere una profonda diffidenza verso i prodotti dell’uomo (fr:120). L’autore sceglie invece un’accezione neutra: artificiale come «fatto dall’uomo» in opposizione a naturale, distinguendolo inoltre da «sintetico»: un gioiello di vetro colorato simile allo zaffiro è artificiale, mentre un gioiello prodotto dall’uomo ma chimicamente indistinguibile dallo zaffiro è sintetico (fr:122-124). Con la sintesi si entra nel dominio dell’ingegneria, che si occupa di «sintesi» laddove la scienza si occupa di «analisi» (fr:128). Oggetti sintetici o artificiali, specialmente quelli futuri con proprietà desiderate, sono l’obiettivo centrale dell’attività ingegneristica; il progettista è interessato a come le cose dovrebbero essere per raggiungere uno scopo (fr:129-130,137).

Da questa impostazione discendono quattro indicatori che separano l’artificiale dal naturale: 1. le cose artificiali sono sintetizzate (anche se non sempre con piena premeditazione) da esseri umani (fr:142); 2. possono imitare le apparenze di cose naturali pur mancando, per uno o più aspetti, della realtà di queste ultime (fr:144); 3. possono essere caratterizzate in termini di funzioni, scopi, adattamento (fr:146); 4. sono spesso discusse, specie quando vengono progettate, attraverso imperativi oltre che descrittivi (fr:148).

La dimensione funzionale viene approfondita attraverso l’immagine dell’«ambiente come stampo». L’adempimento di uno scopo coinvolge tre termini: lo scopo stesso, il carattere dell’artefatto e l’ambiente in cui l’artefatto opera (fr:150). Un orologio, ad esempio, è definito dal bambino come «serve a dire l’ora»; lo si può descrivere in termini di ingranaggi e molle, oppure in relazione all’ambiente: una meridiana funziona nei climi soleggiati, un cronometro da nave deve resistere al rollio e al beccheggio (fr:151,158,160-161). La scienza naturale tocca l’artefatto attraverso due dei tre termini: la struttura interna e l’ambiente in cui agisce (fr:163). Simon introduce quindi la nozione centrale di interfaccia: l’artefatto è un punto d’incontro tra un ambiente «interno» – la sostanza e l’organizzazione dell’artefatto stesso – e un ambiente «esterno», il contesto in cui opera (fr:167). Se l’ambiente interno è appropriato a quello esterno, l’artefatto serve allo scopo (fr:168). Questa prospettiva si applica non solo ai manufatti ma anche ai sistemi viventi plasmati dall’evoluzione (fr:171).

Separare ambiente interno ed esterno non è indispensabile per l’analisi, ma è estremamente conveniente (fr:175). La spiegazione funzionale – ad esempio il pelo bianco degli animali artici perché favorisce la sopravvivenza – richiede principalmente la comprensione dell’ambiente esterno: osservando il paesaggio innevato possiamo prevedere il colore predominante delle creature senza conoscere granché della loro biologia (fr:177-183). In modo analogo, nelle scienze del comportamento umano la razionalità svolge il ruolo che la selezione naturale ha nella biologia evolutiva: se sappiamo che un’impresa mira a massimizzare i profitti, possiamo prevedere come modificherà i prezzi in risposta a un’imposta sulle vendite senza dettagliare il suo meccanismo decisionale interno (fr:187-189). Il primo vantaggio della separazione è dunque la possibilità di predire il comportamento a partire dagli scopi del sistema e dall’ambiente esterno, con ipotesi minime sull’ambiente interno (fr:190). Un corollario immediato è che ambienti interni molto diversi realizzano scopi identici in ambienti esterni simili – aerei e uccelli, delfini e tonni, orologi a peso e a batteria, relè e transistor (fr:191). Simmetricamente, il raggiungimento di uno scopo dipende spesso solo da poche caratteristiche dell’ambiente esterno, proprietà nota ai biologi come omeostasi (fr:193-194). Il progettista isola il sistema interno dall’ambiente affinché una relazione invariante tra sistema interno e scopo sia mantenuta indipendentemente dalle variazioni dei parametri esterni (fr:196); il cronometro da nave reagisce al rollio soltanto in senso negativo, mantenendo invariata la corrispondenza tra le lancette e il tempo reale (fr:197).

Nella fase di sintesi, l’ideale del progettista è caratterizzare le proprietà principali del sistema senza dover dettagliare né l’ambiente esterno né quello interno (fr:199-200). Una scienza dell’artificiale potrebbe fondarsi proprio sulla relativa semplicità dell’interfaccia come fonte primaria di astrazione e generalità (fr:201). Il progetto di un contatore lo illustra: per contare fino a mille il dispositivo deve assumere almeno mille stati, mantenersi in uno stato e passare al successivo; esistono dozzine di ambienti interni equivalenti – una ruota dentata con scatto, una serie di interruttori elettrici per numeri binari, transistor (fr:202-207). Aggiungendo un trasduttore, il carattere fisico dell’impulso interno diventa indipendente da quello esterno: il contatore può contare qualsiasi cosa (fr:208). La descrizione di un artefatto in termini di organizzazione e funzionamento – la sua interfaccia – è il principale obiettivo dell’invenzione e del progetto (fr:209). Simon cita il brevetto del 1919 di un controller per motore, che parla di «mezzi di inversione» e «mezzi di indebolimento di campo», e poi mostra come il controller venga integrato in una piallatrice (figura 2): il motore inverte periodicamente il moto sotto il controllo della posizione del piano della macchina (fr:213-218). Il comportamento del motore assume la forma dell’ambiente esterno – la distanza tra i riscontri sul piano (fr:220). L’esempio condensa la natura degli artefatti: al centro stanno gli scopi che collegano il sistema interno a quello esterno; l’ambiente esterno determina le condizioni per il raggiungimento dello scopo; se il sistema interno è ben progettato, si adatta all’ambiente esterno e il suo comportamento è in gran parte determinato da quest’ultimo (fr:221-222,228-231). Per prevederlo basta chiedersi: «Come si comporterebbe un sistema progettato razionalmente in queste circostanze?» (fr:232). Il comportamento assume la forma dell’ambiente del compito (fr:233).

Tuttavia l’adattamento ha dei limiti. L’obiettivo «mezzi per graffiare il diamante» richiede di individuare almeno un materiale realizzabile che obbedisca alle leggi naturali (fr:236-237). Spesso bisogna accontentarsi di soddisfare l’obiettivo solo approssimativamente; allora le proprietà del sistema interno «traspaiono» (fr:239-240). Il controller per motore mirava a inversioni «rapide», ma il motore deve obbedire alle leggi elettromagnetiche e meccaniche, e un compito sufficientemente esigente ne metterebbe a nudo la struttura interna (fr:241-243). In un ambiente benevolo dal motore apprendiamo solo ciò che gli è stato richiesto di fare; in un ambiente severo apprendiamo qualcosa sui limiti della sua organizzazione interna (fr:243). Allo stesso modo, un ponte in condizioni normali si comporta semplicemente come una superficie piana su cui i veicoli possono muoversi (fr:248).

Il testo è una testimonianza fondativa del programma di Herbert Simon per una scienza dell’artificiale. Siamo all’inizio di un percorso che riconosce negli artefatti – oggetti materiali, organizzazioni, simboli – l’intreccio tra legge naturale e intenzione umana, e che indica nell’interfaccia tra ambiente interno ed esterno la chiave analitica per studiarli senza ridurli né a pura fisica né a puro volontarismo. Le nozioni di equivalenza funzionale, omeostasi progettuale e razionalità limitata qui abbozzate avrebbero nutrito per decenni l’intelligenza artificiale, la teoria del design, l’economia comportamentale e la psicologia cognitiva.

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2 Il Sistema di Simboli Fisico: Mente, Computer e la Natura Computazionale dell’Intelligenza

L’intelligenza, nella sua forma generale, è definita come l’opera di un sistema di simboli fisico, un artefatto la cui essenza risiede nella capacità di adattarsi all’ambiente attraverso processi computazionali.

Il testo introduce la famiglia dei sistemi di simboli, o sistemi di simboli fisici, definendone la natura e identificandone i membri principali. Il computer è descritto come un membro di questa famiglia di artefatti, ma viene stabilito un parallelismo fondamentale con un altro membro, considerato da alcuni il più importante: la mente e il cervello umano. “The computer is a member of an important family of artifacts called symbol systems, or more explicitly, physical symbol systems. Another important member of the family (some of us think, anthropomorphically, it is the most important) is the human mind and brain.” - (fr:380) [Il computer è un membro di un’importante famiglia di artefatti chiamati sistemi di simboli, o più esplicitamente, sistemi di simboli fisici. Un altro importante membro della famiglia (alcuni di noi pensano, antropomorficamente, che sia il più importante) è la mente e il cervello umano.]. L’opera è dichiaratamente incentrata su questa famiglia di artefatti, in particolare sulla sua versione umana, “It is with this family of artifacts, and particularly the human version of it, that we will be primarily concerned in this book.” - (fr:381, 388) [È di questa famiglia di artefatti, e in particolare della sua versione umana, che ci occuperemo principalmente in questo libro.].

L’adattività all’ambiente è indicata come la ragion d’essere di questi sistemi, che sono descritti come artefatti quasi quintessenziali, in quanto “goalseeking, information-processing systems, usually enlisted in the service of the larger systems in which they are incorporated” - (fr:390) [sistemi di elaborazione delle informazioni orientati agli obiettivi, solitamente arruolati al servizio dei sistemi più ampi in cui sono incorporati]. L’autore specifica una scelta terminologica, equiparando il termine sistema di simboli al più frequente sistema di elaborazione delle informazioni: “In the literature the phrase information-processing system is used more frequently than symbol system. I will use the two terms as synonyms.” - (fr:386, 387) [Nella letteratura l’espressione sistema di elaborazione delle informazioni è usata più frequentemente di sistema di simboli. Userò i due termini come sinonimi.].

Vengono poi elencate le capacità fondamentali di un sistema di simboli fisico. La sua materia prima sono le entità, chiamate simboli, che sono modelli fisici (come segni di gesso su una lavagna) che possono costituire strutture simboliche (o “espressioni”). “A physical symbol system holds a set of entities, called symbols. These are physical patterns (e.g., chalk marks on a blackboard) that can occur as components of symbol structures (sometimes called”expressions“).” - (fr:391, 392) [Un sistema di simboli fisico detiene un insieme di entità, chiamate simboli. Questi sono modelli fisici (es., segni di gesso su una lavagna) che possono presentarsi come componenti di strutture simboliche (a volte chiamate “espressioni”).].

Il sistema opera attraverso processi che creano, modificano, copiano e distruggono simboli, generando una collezione di strutture simboliche in evoluzione nel tempo. Queste strutture fungono da rappresentazioni interne (simili a “immagini mentali”) dell’ambiente a cui il sistema cerca di adattarsi, consentendogli di modellarlo e di ragionare su di esso. “A physical symbol system is a machine that, as it moves through time, produces an evolving collection of symbol structures. Symbol structures can, and commonly do, serve as internal representations (e.g.,”mental images“) of the environments to which the symbol system is seeking to adapt. They allow it to model that environment with greater or less veridicality and in greater or less detail, and consequently to reason about it.” - (fr:394, 395) [Un sistema di simboli fisico è una macchina che, muovendosi nel tempo, produce una collezione in evoluzione di strutture simboliche. Le strutture simboliche possono, e comunemente fanno, servire come rappresentazioni interne (es., “immagini mentali”) degli ambienti a cui il sistema di simboli sta cercando di adattarsi. Esse gli permettono di modellare quell’ambiente con maggiore o minore veridicità e in maggiore o minore dettaglio, e di conseguenza di ragionarci sopra.].

Affinché questa capacità di modellazione sia utile, il sistema necessita di interfacce con il mondo esterno: deve possedere “finestre sul mondo” e “mani”, ovvero mezzi per acquisire informazioni dall’ambiente e codificarle in simboli interni, nonché mezzi per produrre simboli che innescano azioni sull’ambiente. “Of course, for this capability to be of any use to the symbol system, it must have windows on the world and hands, too. It must have means for acquiring information from the external environment that can be encoded into internal symbols, as well as means for producing symbols that initiate action upon the environment.” - (fr:396, 397) [Naturalmente, perché questa capacità sia di una qualche utilità per il sistema di simboli, esso deve avere anche finestre sul mondo e mani. Deve avere mezzi per acquisire informazioni dall’ambiente esterno che possano essere codificate in simboli interni, così come mezzi per produrre simboli che diano inizio ad un’azione sull’ambiente.]. I simboli designano quindi oggetti, relazioni e azioni nel mondo esterno, ma possono anche designare processi interpretabili ed eseguibili dal sistema stesso. Ne consegue che i programmi che governano il comportamento del sistema risiedono nella sua memoria e vengono eseguiti quando attivati. “Hence the programs that govern the behavior of a symbol system can be stored, along with other symbol structures, in the system’s own memory, and executed when activated.” - (fr:400) [Quindi i programmi che governano il comportamento di un sistema di simboli possono essere immagazzinati, insieme ad altre strutture simboliche, nella memoria del sistema stesso, ed eseguiti quando attivati.].

L’aggettivo “fisico” è cruciale e serve a ricordare che questi sistemi sono dispositivi del mondo reale, fatti di vetro e metallo (computer) o di carne e sangue (cervello). Questo segna un passaggio storico e concettuale rispetto ai sistemi simbolici della matematica e della logica, tradizionalmente considerati astratti e disincarnati. “In the past we have been more accustomed to thinking of the symbol systems of mathematics and logic as abstract and disembodied, leaving out of account the paper and pencil and human minds that were required actually to bring them to life.” - (fr:402) [In passato siamo stati più abituati a pensare ai sistemi di simboli della matematica e della logica come astratti e disincarnati, tralasciando la carta, la matita e le menti umane che erano necessarie per portarli effettivamente in vita.]. L’avvento del computer ha trasportato i sistemi di simboli “from the platonic heaven of ideas to the empirical world of actual processes carried out by machines or brains, or by the two of them working together” - (fr:405) [dal cielo platonico delle idee al mondo empirico dei processi attuali eseguiti da macchine o cervelli, o dai due che lavorano insieme.].

Il fondamento su cui poggia la trattazione successiva è l’ipotesi che l’intelligenza sia il prodotto del lavoro di questi sistemi. L’ipotesi, definita empirica e da giudicare sulla base di prove, afferma che un sistema di simboli fisico possiede i mezzi necessari e sufficienti per un’azione intelligente generale. “Stated a little more formally, the hypothesis is that a physical symbol system of the sort I have just described has the necessary and sufficient means for general intelligent action.” - (fr:407) [Enunciata in modo un po’ più formale, l’ipotesi è che un sistema di simboli fisico del tipo che ho appena descritto possieda i mezzi necessari e sufficienti per un’azione intelligente generale.]. La verifica di questa ipotesi si articola in due tipi di prove. La costruzione di programmi per computer capaci di azioni intelligenti fornisce prove sul lato della sufficienza dei mezzi, come testimoniato dalla letteratura empirica citata e dalla pratica consolidata di intitolare articoli su programmi euristici come “Esperimenti con un programma XYZ”. “On the one hand, by constructing computer programs that are demonstrably capable of intelligent action, we provide evidence on the sufficiency side of the hypothesis.” - (fr:410) [Da un lato, costruendo programmi per computer che sono dimostrabilmente capaci di azione intelligente, forniamo prove sul lato della sufficienza dell’ipotesi.].

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3 L’economia come artefatto adattivo: dalla razionalità sostanziale alla procedurale

Un percorso che muove dalla critica delle idealizzazioni economiche per approdare ai metodi della ricerca operativa e dell’intelligenza artificiale, mostrando come la razionalità umana sia vincolata dalla capacità computazionale del sistema simbolico.

Le teorie economiche formali, in particolare quelle dell’equilibrio generale e delle aspettative razionali, trascurano quasi completamente la possibilità che un sistema di elaborazione dell’informazione abbia una capacità di adattamento molto limitata. “In the more formal treatments of general equilibrium and in the so-called ‘rational expectations’ approach to adaptation, the possibilities that an information-processing system may have a very limited capability for adaptation are almost ignored.” – (fr:416) [Nei trattamenti più formali dell’equilibrio generale e nel cosiddetto approccio delle “aspettative razionali” all’adattamento, le possibilità che un sistema di elaborazione dell’informazione abbia una capacità di adattamento molto limitata sono quasi ignorate.] Queste costruzioni rappresentano un’idealizzazione proprio perché rivolgono l’attenzione principalmente all’ambiente esterno del pensiero umano, a decisioni ottimali per realizzare gli obiettivi del sistema adattivo. “These theories are an idealization because they direct their attention primarily to the external environment of human thought, to decisions that are optimal for realizing the adaptive system’s goals (maximization of utility or profit).” – (fr:413) [Queste teorie sono un’idealizzazione perché dirigono l’attenzione principalmente sull’ambiente esterno del pensiero umano, verso decisioni ottimali per realizzare gli obiettivi del sistema adattivo (massimizzazione dell’utilità o del profitto).] Esse cercano di definire le decisioni che sarebbero sostanzialmente razionali nelle circostanze dettate dall’ambiente esterno (fr:414). Al contrario, nelle discussioni sulla logica dei meccanismi di mercato e in molte teorie della decisione in condizioni di incertezza gli aspetti procedurali della razionalità ricevono un trattamento più serio (fr:417).

La teoria economica tratta i limiti della razionalità imposti dall’ambiente interno – ovvero dalle caratteristiche del sistema simbolico fisico – in modo pragmatico e talvolta opportunistico (fr:415). Eppure, i dati sperimentali sul pensiero umano suggeriscono che il cervello opera come un sistema simbolico, aggiungendo plausibilità all’idea che tutti i sistemi intelligenti conosciuti (cervelli e calcolatori) siano sistemi simbolici (fr:411). Questa tensione fra idealizzazione e vincoli interni introduce il tema del capitolo successivo, dove si vedranno esempi sia di trascuratezza sia di attenzione per i limiti della razionalità (fr:418), per poi passare a uno studio sistematico dell’ambiente interno del pensiero, così come esso si manifesta entro i vincoli imposti dai parametri di un sistema simbolico fisico quale il cervello (fr:419).

La razionalità economica emerge come artefatto adattivo a partire da un fatto centrale: la scarsità. “Because scarcity is a central fact of life land, money, fuel, time, attention, and many other things are scarce it is a task of rationality to allocate scarce things.” – (fr:420) [Poiché la scarsità è un dato centrale dell’esistenza – terra, denaro, carburante, tempo, attenzione e molte altre cose sono scarse – è compito della razionalità allocare le cose scarse.] L’economia svolge questo compito e mostra nella forma più pura la componente artificiale del comportamento umano, nei singoli attori, nelle imprese, nei mercati e nell’intera economia (fr:421-422). L’ambiente esterno è definito dal comportamento degli altri individui, imprese, mercati o economie (fr:423), mentre l’ambiente interno è costituito dagli obiettivi e dalle capacità di comportamento razionale e adattivo del sistema considerato (fr:424). L’interazione fra i due ambienti illustra come l’adattamento di un sistema intelligente al suo ambiente esterno – la sua razionalità sostanziale – sia limitato dalla capacità, attraverso conoscenza e calcolo, di scoprire un comportamento adattivo appropriato – la sua razionalità procedurale (fr:425).

L’attore economico dei manuali incarna questa tensione. Nella teoria elementare dell’impresa, un “imprenditore” mira a massimizzare il profitto in circostanze tanto semplici che la capacità computazionale per trovare il massimo non è in discussione (fr:426). Una curva di costo mette in relazione la spesa con la quantità prodotta, una curva di ricavo lega il reddito alla quantità venduta (fr:427). L’obiettivo – massimizzare la differenza fra ricavo e costo – definisce completamente l’ambiente interno dell’imprenditore (fr:428), mentre le curve di costo e di ricavo definiscono l’ambiente esterno. Il confine fra i due ambienti viene tracciato non ai margini dell’impresa, ma “at the skin of the entrepreneur, so that the factory is part of the external technology; the brain, perhaps assisted by computers, is the internal.” – (fr:430) [alla pelle dell’imprenditore, cosicché la fabbrica fa parte della tecnologia esterna; il cervello, eventualmente assistito da calcolatori, è l’interno.] Un semplice calcolo differenziale individua la quantità che massimizza il profitto (fr:431). Siamo di fronte a tutti gli elementi di un sistema artificiale che si adatta all’ambiente esterno guidato soltanto dall’obiettivo definito dall’ambiente interno, senza che il processo di adattamento sia problematico (fr:432-433). In questo quadro si può considerare soltanto la razionalità sostanziale (fr:434). La teoria può essere interpretata in senso positivo, come descrizione del comportamento delle imprese, o normativo, come consiglio su come massimizzare i profitti, ed è ampiamente insegnata in entrambe le accezioni, come se descrivesse ciò che accade o potrebbe accadere nel mondo reale. Tuttavia, il quadro è fin troppo semplice per aderire alla realtà (fr:435-436).

La questione della massimizzazione diventa interessante quando, in circostanze più realistiche, ci si chiede come l’impresa giunga effettivamente a scoprire la quantità che massimizza il profitto (fr:437). La contabilità industriale può stimare il costo approssimativo di un dato output, ma quanto si possa vendere a un certo prezzo e come questa quantità vari con il prezzo – l’elasticità della domanda – di solito può essere solo grossolanamente intuita (fr:438). In presenza di incertezza, le prospettive di profitto vanno bilanciate con il rischio, trasformando la massimizzazione del profitto nell’obiettivo ben più sfumato di massimizzare una “funzione di utilità” profitto-rischio che si suppone alberghi nei recessi della mente dell’imprenditore (fr:439). Inoltre, l’impresa reale deve scegliere la qualità e l’assortimento dei prodotti, spesso inventarli e progettarli, programmare la fabbrica per realizzare una combinazione redditizia e ideare procedure e strutture di marketing per venderli (fr:440-442). Passo dopo passo si passa dalla caricatura dei manuali alla complessità delle imprese reali (fr:443-444). A ogni passo verso il realismo, “the problem gradually changes from choosing the right course of action (substantive rationality) to finding a way of calculating, very approximately, where a good course of action lies (procedural rationality).” – (fr:446) [il problema passa gradualmente dallo scegliere la giusta linea d’azione (razionalità sostanziale) al trovare un modo di calcolare, molto approssimativamente, dove si trovi una buona linea d’azione (razionalità procedurale).] Con questo spostamento, la teoria dell’impresa diventa una teoria della stima in condizioni di incertezza e una teoria del calcolo – teorie nient’affatto banali via via che le oscurità e le complessità dell’informazione e del calcolo aumentano (fr:447).

Per sostenere la razionalità procedurale, diverse branche della scienza applicata vengono in aiuto dell’impresa: fra queste, la ricerca operativa (OR) e l’intelligenza artificiale (AI) (fr:448). La ricerca operativa fornisce algoritmi per gestire difficili problemi decisionali multivariati, talvolta in condizioni di incertezza (fr:449). Programmazione lineare, programmazione intera, teoria delle code e regole decisionali lineari sono esempi di procedure ampiamente utilizzate (fr:450). Per consentire ai calcolatori di trovare soluzioni ottimali con uno sforzo ragionevole quando le variabili sono centinaia o migliaia, i potenti algoritmi della OR impongono una forte struttura matematica al problema decisionale (fr:451). “Their power is bought at the cost of shaping and squeezing the real-world problem to fit their computational requirements: for example, replacing the real-world criterion function and constraints with linear approximations so that linear programming can be used.” – (fr:452) [La loro potenza è acquistata al prezzo di modellare e comprimere il problema reale per adattarlo ai propri requisiti computazionali: per esempio, sostituendo la funzione obiettivo e i vincoli del mondo reale con approssimazioni lineari così da poter usare la programmazione lineare.] La decisione ottima per l’approssimazione semplificata raramente sarà ottima nel mondo reale, ma l’esperienza mostra che spesso risulterà soddisfacente (fr:453).

I metodi alternativi offerti dall’intelligenza artificiale, il più delle volte sotto forma di ricerca euristica (ricerca selettiva basata su regole empiriche), trovano decisioni che sono “abbastanza buone”, che “satisfice” (soddisfano a sufficienza) (fr:454). I modelli di AI, come quelli di OR, approssimano anch’essi il mondo reale, ma di solito con un’accuratezza e un dettaglio molto maggiori di quanto possano ammettere i modelli di OR (fr:455). Possono farlo perché la ricerca euristica può essere condotta in uno spazio del problema più complesso e meno strutturato di quanto richiedano gli strumenti massimizzanti della OR (fr:456). “The price paid for working with the more realistic but less regular models is that AI methods generally find only satisfactory solutions, not optima.” – (fr:462) [Il prezzo da pagare per lavorare con i modelli più realistici ma meno regolari è che i metodi di AI trovano generalmente solo soluzioni soddisfacenti, non ottime.] Occorre quindi bilanciare: “We must trade off satisficing in a nearly-realistic model (AI) against optimizing in a greatly simplified model (OR).” – (fr:463) [Dobbiamo scambiare il “satisfice” in un modello quasi realistico (AI) con l’ottimizzazione in un modello fortemente semplificato (OR).] A volte sarà preferibile l’uno, a volte l’altro (fr:464). I metodi di AI riescono ad affrontare problemi combinatori (ad esempio, la schedulazione in fabbrica) che vanno al di là delle capacità dei metodi di OR, anche con i calcolatori più grandi (fr:465). I metodi euristici forniscono uno strumento di soluzione dei problemi e di decisione particolarmente potente per gli esseri umani che non dispongono di altro calcolatore se non la propria mente e devono perciò operare semplificazioni radicali per trovare soluzioni anche solo approssimative (fr:466).

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4 Gerarchia e mercato: esternalità, incertezza e i limiti dell’ottimalità

March e Simon mostrano perché le organizzazioni ricorrono alla gerarchia quando i mercati falliscono a causa di esternalità e incertezza, e come il coordinamento manageriale assorba l’incertezza più efficacemente del meccanismo dei prezzi.

Il brano, tratto da Organizations di J. G. March e H. A. Simon (seconda edizione, Cambridge, MA: Blackwell, 1993, pp. 42‑43), mette a fuoco le ragioni per cui le gerarchie non possono essere giudicate con gli stessi criteri di ottimalità dei mercati ideali e individua nelle esternalità e nell’incertezza due spinte decisive verso l’organizzazione interna. L’argomentazione prende le mosse da un’affermazione radicale: “None of the theorems of optimality in resource ” – (fr:666) [«Nessuno dei teoremi di ottimalità nell’allocazione delle risorse»] si completa con “Page 42 allocation that are provable for ideal competitive markets can be proved for hierarchies, but this does not mean that real organizations operate inefficiently as compared to real markets.” – (fr:669) [«che sono dimostrabili per i mercati concorrenziali ideali può essere dimostrato per le gerarchie, ma ciò non significa che le organizzazioni reali operino in modo inefficiente rispetto ai mercati reali»]. L’assenza di garanzie teoriche non implica un’inferiorità pratica: il confronto va fatto tra mercati reali e organizzazioni reali, entrambi imperfetti.

Un primo fattore che spiega la preferenza per la gerarchia è rappresentato dalle esternalità. “Externalities arise because the price mechanism works as advertised only when all of the inputs and outputs of an activity are subject to market pricing.” – (fr:671) [«Le esternalità sorgono perché il meccanismo dei prezzi funziona come pubblicizzato soltanto quando tutti gli input e gli output di un’attività sono soggetti alla determinazione del prezzo di mercato»]. Se un’attività sfugge a questa condizione, il sistema dei prezzi cessa di guidare l’allocazione verso un esito socialmente desiderabile. L’esempio classico è quello della fabbrica che emette fumo senza indennizzare i proprietari delle abitazioni circostanti (fr:672); in tali circostanze “the price mechanism will not secure a socially desirable level of manufacturing activity; the product, priced below its social cost, will be overused.” – (fr:673) [«il meccanismo dei prezzi non garantirà un livello socialmente desiderabile di attività manifatturiera; il prodotto, prezzato al di sotto del suo costo sociale, sarà sovrautilizzato»]. La correzione invocata dagli economisti – tassare l’emissione per internalizzare il costo – solleva però un problema: “Although the techniques of cost-benefit analysis can provide answers, they are administrative answers and not answers given by an automatic market mechanism.” – (fr:676) [«Sebbene le tecniche di analisi costi-benefici possano fornire risposte, si tratta di risposte amministrative e non di risposte date da un meccanismo di mercato automatico»]. La fissazione dell’imposta richiede quindi una decisione gerarchica, non un automatismo di mercato.

Lo stesso genere di esternalità emerge all’interno delle grandi imprese. “Similar questions of externalities among corporate divisional operations make large corporations less than fully willing to allow transactions among their component divisions and departments to be governed wholly by internal markets.” – (fr:677) [«Analogie questioni di esternalità tra le operazioni delle divisioni aziendali fanno sì che le grandi imprese siano poco disposte a lasciare che le transazioni tra le loro divisioni e dipartimenti siano governate interamente da mercati interni»]. In mancanza di concorrenza perfetta, i prezzi interni non sono prezzi competitivi bensì “administered or negotiated prices” – (fr:678) [«prezzi amministrati o negoziati»]. La gerarchia, dunque, riemerge anche là dove si vorrebbe simulare il mercato.

L’incertezza costituisce il secondo grande fondamento della scelta gerarchica. “Uncertainty often persuades social systems to use hierarchy rather than markets in making decisions.” – (fr:679) [«L’incertezza spesso induce i sistemi sociali a utilizzare la gerarchia piuttosto che i mercati nel prendere decisioni»]. L’esempio della produzione di widget chiarisce la necessità di coordinare le assunzioni: “It is not reasonable to allow the production department and the marketing department … to make independent estimates of next year’s demand for widgets if the production department is to make the widgets that the marketing department is to sell.” – (fr:680) [«Non è ragionevole permettere al reparto produzione e al reparto marketing di formulare stime indipendenti della domanda di widget per l’anno successivo se il reparto produzione deve fabbricare i widget che il reparto marketing dovrà vendere»]. Più in generale, “it may be preferable that all the relevant departments operate on the same body of assumptions even if (or perhaps “especially if”) the uncertainties might justify quite a range of different assumptions.” – (fr:681) [«può essere preferibile che tutti i reparti interessati operino sulla base dello stesso insieme di assunzioni anche se (o forse “specialmente se”) le incertezze potrebbero giustificare una gamma piuttosto ampia di assunzioni diverse»]. Qui la gerarchia non elimina l’incertezza, ma la standardizza attraverso ipotesi condivise, e tale standardizzazione “may be more effective than prediction.” – (fr:682) [«può essere più efficace della previsione»].

Non sempre, tuttavia, il mercato garantisce la massima flessibilità. “All depends on the sources of the uncertainty.” – (fr:684) [«Tutto dipende dalle fonti dell’incertezza»]. Se l’incertezza riguarda una moltitudine di fatti relativi a singoli mercati separati, il decentramento dei prezzi appare attraente; se invece “the uncertainty encompasses major events that will affect many parts of the organization in the same direction, then it may be advantageous to centralize the making of assumptions about the future and to require the decentralized units to use these assumptions in their decisions.” – (fr:685) [«l’incertezza abbraccia eventi importanti che influenzeranno molte parti dell’organizzazione nella stessa direzione, allora può essere vantaggioso centralizzare la formulazione delle assunzioni sul futuro e imporre alle unità decentrate di utilizzare tali assunzioni nelle loro decisioni»]. L’incertezza diventa particolarmente insidiosa quando riguarda le aspettative di un’unità sul comportamento di altre unità della stessa organizzazione. Lasciata al mercato, questa forma di incertezza “leads directly to the dilemmas of rationality that we described earlier in terms of game theory and rational expectations.” – (fr:687) [«conduce direttamente ai dilemmi della razionalità che abbiamo descritto in precedenza in termini di teoria dei giochi e aspettative razionali»]. La via d’uscita proposta è gerarchica: “Absorption of the uncertainty by the organization through managerial coordination may be the most effective course.” – (fr:688) [«L’assorbimento dell’incertezza da parte dell’organizzazione attraverso il coordinamento manageriale può essere la strada più efficace»]. Il coordinamento soppianta così la contrattazione decentrata, trasformando l’incertezza in un insieme ordinato di assunzioni condivise.

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5 Razionalità limitata, identificazione e docilità: le radici organizzative dell’altruismo

Dalla combinazione di mercati e gerarchie all’identificazione con i gruppi, fino a un meccanismo evolutivo fondato sulla docilità: come gli artefatti sociali amplificano le capacità umane e rendono possibile la cooperazione altruistica.

In un mondo caratterizzato da razionalità limitata, gli esseri umani possono accrescere le proprie capacità di calcolo e le possibilità di sopravvivenza collettiva attraverso specifici strumenti sociali. “In a world of bounded rationality there are several ways to magnify the computing capabilities of individual human beings and enhance the possibilities of their collective survival and prosperity.” – (fr:690) [In un mondo di razionalità limitata esistono diversi modi per amplificare le capacità di calcolo dei singoli individui e accrescere le possibilità di sopravvivenza e prosperità collettiva.] Tra questi, due artefatti sociali svolgono un ruolo decisivo: i mercati e le gerarchie amministrative. “With the combined use of markets and administrative hierarchies, the human species has enormously increased its capabilities for specialization and division of work.” – (fr:691) [Con l’uso combinato di mercati e gerarchie amministrative, la specie umana ha enormemente accresciuto le proprie capacità di specializzazione e divisione del lavoro.] L’enorme diffusione delle popolazioni umane non si può attribuire soltanto alla medicina e alla tecnologia moderne; “(perhaps temporary) dominance of our species over the globe today is witness to the augmentation of human reason applied to local, not global, concerns that has been made possible by these social artifacts.” – (fr:692) [la dominanza (forse temporanea) della nostra specie sul pianeta testimonia l’aumento della ragione umana applicata a questioni locali, non globali, reso possibile da questi artefatti sociali.]

Una ragione cruciale per cui tanta attività umana si svolge all’interno di organizzazioni risiede nel fenomeno dell’identificazione organizzativa. “Organizational loyalty is perhaps better labeled identification, for it is both motivational and cognitive.” – (fr:694) [La lealtà organizzativa è forse meglio definita identificazione, poiché è sia motivazionale sia cognitiva.] La componente motivazionale consiste in un attaccamento agli obiettivi del gruppo e nella disponibilità a lavorare per essi anche sacrificando obiettivi personali; di fatto, gli obiettivi del gruppo diventano obiettivi personali (fr:695‑696). Il conflitto etnico osservato in molte parti del mondo fornisce una prova vivida di questo attaccamento e del trattamento differenziale che genera tra “noi” e “loro” (fr:697).

La componente cognitiva dell’identificazione deriva dal fatto che i membri sono immersi in informazioni, concezioni e cornici di riferimento molto diverse da quelle di chi si trova fuori dall’organizzazione o in un’altra organizzazione. “As creatures of bounded rationality, incapable of dealing with the world in all of its complexity, we form a simplified picture of the world, viewing it from our particular organizational vantage point and our organization‘s interests and goals.” – (fr:699) [Come creature a razionalità limitata, incapaci di affrontare il mondo in tutta la sua complessità, ci formiamo un’immagine semplificata del mondo, guardandolo dal nostro particolare punto di vista organizzativo e dagli interessi e obiettivi dell’organizzazione.] Tale cornice influenza fortemente l’elaborazione e gli esiti delle decisioni (fr:700) e varia da un’unità all’altra e da un livello all’altro, cosicché un dipendente può identificarsi ora con il reparto, ora con la sezione, ora con l’intera azienda (fr:701).

Sotto l’influsso delle identificazioni organizzative, i membri perseguono spesso gli obiettivi dell’organizzazione a discapito dei propri interessi, comportandosi cioè in modo altruistico dal punto di vista personale. “No organization could survive that elicited only behavior for which employees felt selfishly rewarded and that supervisors could enforce.” – (fr:703) [Nessuna organizzazione potrebbe sopravvivere se ottenesse solo comportamenti per cui i dipendenti si sentissero egoisticamente ricompensati e che i supervisori potessero imporre.] Lo sforzo aggiuntivo generato dall’identificazione è una fonte primaria ed essenziale dell’efficacia organizzativa, ed è la ragione principale per cui le attività economiche vengono condotte in organizzazioni anziché nei mercati (fr:704).

Questo altruismo potrebbe apparire in contrasto con l’assunto di un egoismo di base. La teoria evolutiva neo‑darwiniana ha generalmente sostenuto che l’altruismo – se non verso parenti stretti – sia incompatibile con il postulato secondo cui gli organismi evolvono per accrescere la propria fitness (fr:706). L’autore, tuttavia, contesta questa tesi ampiamente ripetuta, rimandando a un proprio lavoro su un meccanismo di selezione sociale e altruismo di successo (fr:709). Il fondamento evolutivo alternativo poggia sulla docilità. “Because of their bounded rationality, and because they can therefore greatly enhance their limited knowledge and skill by accepting information and advice from the social groups to which they belong, individuals who are docile who tend to accept such information and advice have a great advantage in fitness over those who are not docile who reject social influence.” – (fr:710) [A causa della razionalità limitata, e poiché possono quindi accrescere notevolmente le proprie conoscenze e abilità accettando informazioni e consigli dai gruppi sociali a cui appartengono, gli individui docili – che tendono ad accogliere tali informazioni e consigli – hanno un grande vantaggio in termini di fitness rispetto a quelli non docili, che rifiutano l’influenza sociale.]

La docilità consente di apprendere senza sperimentare direttamente i pericoli: “Docile people do not have to learn about hot stoves by touching them.” – (fr:711) [Le persone docili non devono imparare che i fornelli scottano toccandoli.] La maggior parte dell’influenza sociale accresce effettivamente la fitness del ricevente, fornendo informazioni generalmente valide o comunque molto più valide di quelle che egli potrebbe produrre autonomamente (fr:712‑713). La docilità può però essere “tassata”, inducendo le persone anche ad azioni che non sono personalmente vantaggiose ma lo sono per il gruppo. “As long as the «taxation» is not so heavy as to cancel the advantages of docility, the altruistic individual will be fitter than the non‑docile individual.” – (fr:715) [Finché la “tassazione” non è tanto pesante da annullare i vantaggi della docilità, l’individuo altruista sarà più adatto di quello non docile.] Per questa via, la fitness dell’organizzazione risulta accresciuta dalla docilità, e quindi dall’altruismo, dei suoi membri (fr:716).

Nel loro insieme, questi passaggi delineano una spiegazione coerente di come artefatti sociali, identificazione e un fondamento evolutivo basato sulla docilità rendano conto della cooperazione altruistica e del ruolo centrale delle organizzazioni nell’economia e nella società.

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6 Strategie di ricerca e ragionamento nel problema DONALD + GERALD = ROBERT

Come un crittoaritmetico mostra la trasformazione dello spazio di ricerca attraverso vincoli e inferenze, rivelando al contempo i limiti dell’analisi della mente.

Gli esseri umani risolvono spesso problemi come DONALD + GERALD = ROBERT – un classico della crittoaritmetica in cui a ciascuna lettera va assegnata una cifra distinta. Il testo esamina come ciò avvenga e quali strategie di rappresentazione e ricerca vengano adottate. “What are the alternative ways of representing the environment and conducting the search?” – (fr:861) [“Quali sono i modi alternativi di rappresentare l’ambiente e condurre la ricerca?”]. La risposta è un percorso di progressiva riduzione del vaglio esaustivo, che illustra come un sistema di elaborazione umano passi dalla ricerca cieca a una combinazione di ricerca e ragionamento.

La prima strategia consiste nell’assegnazione sistematica da destra a sinistra, bloccando gli sviluppi appena si manifesta una contraddizione. “One way to cut down the search drastically is to make the assignments systematically, as before, but to assign numerals to the letters one by one so that inconsistencies can be detected before an assignment is complete, and hence whole classes of possible assignments can be ruled out at one step.” – (fr:862) [“Un modo per ridurre drasticamente la ricerca è procedere con assegnazioni sistematiche, assegnando i numeri alle lettere una per una in modo che le incongruenze possano essere rilevate prima di completare un’assegnazione, consentendo così di escludere in un solo passo intere classi di assegnazioni possibili.”]. Partendo da D, T, L, R, A, E, N, B, O, G e usando le cifre da 1 a 9 e 0, si sa già che D = Provando T = 1 si genera subito una contraddizione nella colonna delle unità: “for D + D = T + c, where c is 10 or 0” – (fr:867) [“poiché D + D = T + c, dove c è 10 o 0”], e con D = 5, T = 1 non è ammissibile. L’eliminazione di T = 1 consente di scartare tutte le restanti 8! assegnazioni (fr:868-869). In questo modo tutte le assegnazioni per T tranne T = 0 possono essere escluse senza nemmeno considerare le altre lettere.

La potatura si fa ancora più netta calcolando direttamente la somma quando entrambi gli addendi sono noti. “With this improvement we shall not need to search for the assignment for T, for T = 0 can be inferred directly from D =” – (fr:872) [“Con questo miglioramento non avremo bisogno di cercare l’assegnazione per T, perché T = 0 può essere dedotto direttamente da D =”]. Armata di carta e matita, una persona può risolvere il problema in circa dieci minuti (fr:873-874). La Figura 3 (p. 57) mostra l’albero di ricerca semplificato: ogni ramo viene portato fino al punto in cui si rileva una contraddizione. Ad esempio, con D = 5 e T = 0, l’assegnazione L = 1 porta a inferire R = 3, ma questa genera una contraddizione perché dalla colonna più a sinistra R = 3 implicherebbe un G negativo (fr:877). L’albero è però semplificato; in realtà, ogni ramo che termina con una contraddizione dopo l’assegnazione di E dovrebbe essere espanso ulteriormente, perché la contraddizione nasce dal fatto che nessuna cifra per O risulta coerente – per esaminarlo occorre provare quattro assegnazioni in ogni caso (fr:879-881). L’albero completo conta comunque solo 68 rami, “a far cry from 10! or even 9!” – (fr:882-883) [“ben lontano da 10! o anche 9!”]. Lo spazio enorme è stato ridotto a uno spazio modesto grazie a scostamenti relativamente piccoli dalla ricerca esaustiva sistematica (fr:884). Tuttavia, l’autore ammette che tali scostamenti non sono tutti semplici come appaiono: occorre infatti trovare contraddizioni «relativamente dirette», perché un metodo capace di rilevare ogni implicazione inconsistente risolverebbe il problema quasi all’istante (fr:886-888). Per contraddizioni dirette si intende esaminare le colonne in cui compare una lettera appena assegnata, risolverle se possibile per una lettera ancora libera e controllare che la cifra resti disponibile; se non lo è, si ha una contraddizione (fr:889-891). “In place of brute-force search we have now substituted a combined system of search and ‘reason’.” – (fr:892) [“Al posto della ricerca a forza bruta abbiamo ora sostituito un sistema combinato di ricerca e ‘ragionamento’.”].

Ci si chiede allora se si possa eliminare quasi del tutto la ricerca per tentativi. La risposta è che per questo problema è possibile, anche se non per tutti i crittoaritmetici (viene citato CROSS + ROADS = DANGER come controesempio). L’idea fondamentale è abbandonare l’assegnazione rigida destra-sinistra e cercare colonne sufficientemente determinate da permettere nuove assegnazioni o perlomeno inferenze sulle proprietà delle assegnazioni (fr:894-897). A partire da D = 5 si ricava subito T = 0 e che 1 è riportato nella seconda colonna, quindi R = 2L + 1 è dispari (fr:899-900). Dalla colonna all’estrema sinistra, poiché D = 5, si ha R > 5 (R = 5 + G). Unendo le due inferenze, R = 7 oppure R = 9, ma non si procede assegnando entrambe. La seconda colonna da sinistra presenta una struttura particolare: O + E = O – un numero sommato a un altro dà se stesso (a parte i riporti). “Mathematical knowledge, or experiment, tells us that this can be true only if E = 0 or E =” – (fr:904) [“La conoscenza matematica, o l’esperimento, ci dice che ciò può essere vero solo se E = 0 oppure E =”]. Poiché T = 0 è già assegnato, deve essere E = Questo elimina un’alternativa per R, quindi R = Da E = 9 segue A = 4 e un riporto nella terza colonna da destra, da cui 2L + 1 = 17 e L = Restano da assegnare 1, 2, 3 e 6 a N, B, O, G, ma G = 1 perché per qualsiasi assegnazione di O vi è un riporto nella colonna più a sinistra (fr:907-908). Rimangono solo 3! = 6 possibilità, che si è disposti a eliminare per tentativi: N = 6, B = 3 e quindi O = 2 (fr:909-910).

Questo percorso mostra che, man mano che la strategia diventa più sofisticata, la ricerca necessaria diminuisce. Ma il punto cruciale è un altro: “once the strategy was selected, the course of the search depended only on the structure of the problem, not on any characteristics of the problem solver.” – (fr:913) [“una volta selezionata la strategia, il corso della ricerca dipendeva soltanto dalla struttura del problema, non da alcuna caratteristica del risolutore.”]. Osservando una persona (o un automa) in questo ambiente, possiamo inferire la strategia seguita, cogliere limiti di memoria e accuratezza, valutare la velocità dei processi, e forse capire quali strategie l’individuo riesca ad acquisire e in quali circostanze (fr:914-918). Viceversa, non impariamo nulla di specifico sulle caratteristiche neurologiche del sistema nervoso centrale, che pongono soltanto vincoli di possibilità, senza determinare il comportamento al di là di tali confini (fr:919). L’ultimo paragrafo annuncia l’intenzione di formulare in positivo questi confini e limiti, così come si manifestano in situazioni problematiche di questo tipo (fr:920). L’intero brano costituisce così una testimonianza del programma di ricerca della psicologia dell’elaborazione umana dell’informazione, dove l’architettura della mente è vincolata ma non riducibile al sostrato neurale, e dove la struttura del compito e la strategia scelta bastano a spiegare il percorso di soluzione.

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7 Le costanti della memoria umana: vincoli e strategie nel pensiero

La capacità della memoria a breve termine e il tempo necessario per fissare un’informazione nella memoria a lungo termine costituiscono i vincoli principali del sistema umano di elaborazione dell’informazione, rivelando costanti sorprendentemente stabili attraverso diversi compiti.

Dagli esperimenti sull’apprendimento di concetti emergono due parametri fondamentali del sistema cognitivo umano: la limitata capacità della memoria a breve termine e il tempo di fissazione nella memoria a lungo termine. Il testo analizza come questi vincoli plasmino le prestazioni in compiti di laboratorio e nella vita quotidiana, e mette in luce la natura spesso trascurata delle costanti psicologiche, criticando le abitudini di comunicazione scientifica dominanti.

Negli esperimenti di formazione dei concetti, se il soggetto non conosce già l’istanza, sa che il complemento di uno dei suoi valori di attributo definisce il concetto: “If it was not an instance, the subject knows that the complement of one of its attribute values defines the concept.” – (fr:942) [“Se non era un’istanza, il soggetto sa che il complemento di uno dei suoi valori di attributo definisce il concetto.”]. In una sequenza casuale di stimoli, ogni prova elimina circa la metà dei concetti semplici rimasti, cosicché “the average number of trials required to find the right concept will vary with the logarithm of the number of dimensions in the stimulus.” – (fr:944) [“il numero medio di prove necessario per trovare il concetto giusto varierà con il logaritmo del numero di dimensioni dello stimolo.”]. Tuttavia i soggetti, non addestrati a una strategia efficiente, privi di carta e penna e costretti a rispondere in quattro secondi, “use many more trials to discover the correct concept than the number calculated from the efficient strategy.” – (fr:947) [“impiegano molte più prove per scoprire il concetto corretto di quante ne calcolate con la strategia efficiente.”]. Anche ricevendo un addestramento, un soggetto che dovesse rispondere rapidamente e senza supporti esterni “would be unable to apply the efficient strategy.” – (fr:948) [“sarebbe incapace di applicare la strategia efficiente.”].

Questi risultati mostrano che gli esseri umani non sempre scoprono da soli strategie ingegnose che potrebbero apprendere facilmente, e soprattutto che non possiedono “sufficient means for storing information in memory to enable them to apply the efficient strategy unless the presentation of stimuli is greatly slowed down or the subjects are permitted external memory aids, or both.” – (fr:953) [“mezzi sufficienti per immagazzinare informazioni nella memoria che consentano loro di applicare la strategia efficiente, a meno che la presentazione degli stimoli non sia fortemente rallentata o non siano permessi aiuti esterni alla memoria, o entrambi.”]. Il collo di bottiglia risiede “in the small amount of rapid-access storage (so-called short-term memory) available and the time required to move items from the limited short-term store to the large-scale long-term store.” – (fr:954) [“nella piccola quantità di memoria ad accesso rapido (la cosiddetta memoria a breve termine) disponibile e nel tempo necessario per trasferire gli elementi dal magazzino a breve termine a quello a lungo termine su larga scala.”]. Si stima che solo circa sette elementi possano essere trattenuti nella memoria rapida e che occorrano da cinque a dieci secondi per trasferire un elemento al magazzino a lungo termine.

Scavando più a fondo, il testo sposta l’attenzione sulla natura dei parametri. La costanza non va intesa come precisione assoluta ma come ordine di grandezza: “there is no reason to be disdainful of a constancy to a factor of two.” – (fr:990) [“non c’è motivo di disdegnare una costanza entro un fattore due.”]. Dai classici esperimenti di Ebbinghaus sulle sillabe senza senso fino agli studi di Hull e Hovland, emerge un tempo di fissazione di circa dieci-quindici secondi per sillaba quando si calcolano i tempi, spesso mascherati dalla consuetudine di riportare le prove anziché la durata: “the practice of reporting learning rates in terms of trials rather than time … hid from view the remarkable constancy of the parameter.” – (fr:986) [“la pratica di riportare i tassi di apprendimento in termini di prove anziché di tempo … nascose alla vista la notevole costanza del parametro.”]. Quando si aumenta la velocità del tamburo, “the number of trials to criterion increase proportionately, but the total learning time remains essentially constant.” – (fr:1002) [“il numero di prove per raggiungere il criterio aumenta proporzionalmente, ma il tempo totale di apprendimento resta essenzialmente costante.”].

La teoria EPAM, una simulazione del comportamento umano, fonda questa costanza sul concetto di chunk: “A chunk is a maximal familiar substructure of the stimulus.” – (fr:1020) [“Un chunk è una sottostruttura massimale familiare dello stimolo.”]. Una sillaba senza senso come “QUV” contiene i chunk “Q”, “U”, “V”, mentre la parola “CAT” è un unico chunk familiare. EPAM postula un tempo costante di fissazione per chunk, empiricamente di circa otto secondi, e da questa nozione “follow from this conception of the chunk and of the constancy of the time required to fixate a single chunk.” – (fr:1024) [“seguono da questa concezione del chunk e dalla costanza del tempo richiesto per fissare un singolo chunk.”]. La fissazione di nuova informazione avviene dapprima espandendo la rete di discriminazione e poi aggiungendo dati alle immagini nei nodi terminali, ma per gli esperti che possiedono strutture di recupero già pronte, l’inserimento può richiedere solo un secondo o due per elemento.

Il secondo parametro è la capacità della memoria a breve termine, reso celebre dal numero magico sette, più o meno due. Il testo precisa che oggi il parametro andrebbe espresso come “the amount of information that can be rehearsed in about two seconds, which is, in fact, about seven syllables or short words.” – (fr:1038) [“la quantità di informazione che può essere ripetuta mentalmente in circa due secondi, che è, di fatto, circa sette sillabe o parole brevi.”]. Se si interpone un altro compito, anche semplice, “the number retained drops to two.” – (fr:1041) [“il numero trattenuto scende a due.”]. La ritenzione di più elementi attraverso un’interruzione si spiega con la ricodifica in un numero minore di chunk o con tempi sufficienti a fissare il surplus nella memoria a lungo termine. Così, esperimenti di Waugh e Norman mostrano che solo i primi due elementi sono trattenuti in modo affidabile, mentre il resto residuo è spiegabile con un trasferimento alla memoria a lungo termine di circa un chunk ogni cinque secondi. Allo stesso modo, la notevole memoria di riconoscimento per fotografie di paesaggi riportata da Shepard diventa prevedibile se si considera il tempo medio di esposizione di sei secondi a elemento, sufficiente per fissare indizi differenzianti.

L’organizzazione della memoria non è solo questione di capacità e velocità. L’esperimento di McLean e Gregg sulla memorizzazione di lettere dell’alfabeto in ordine sparso mostra che i soggetti immagazzinano le sequenze in forma gerarchica di sottosequenze, e che il raggruppamento in blocchi (chunking) riduce i tempi di apprendimento di circa la metà. Quando lasciati liberi, i soggetti tendono a preferire “chunks of three or four letters.” – (fr:1070) [“chunk di tre o quattro lettere.”].

L’intera analisi si inserisce in una critica più ampia alla psicologia sperimentale del tempo, accusata di privilegiare i test di significatività rispetto alla stima dei valori parametrici: “the pernicious practice is sometimes followed of reporting significance levels … without reporting at all the numerical values of the parameters that underlie these inferences.” – (fr:982) [“si segue talvolta la pratica perniciosa di riportare i livelli di significatività … senza riportare affatto i valori numerici dei parametri che stanno alla base di queste inferenze.”]. Inoltre, la scelta delle misure comportamentali raramente è guidata dalla teoria.

Il significato storico di queste pagine è duplice. Da un lato, esse testimoniano la transizione da una psicologia neocomportamentista a una psicologia dell’elaborazione dell’informazione, in cui l’uomo è visto come un sistema che manipola simboli soggetto a precisi vincoli computazionali. Dall’altro, pongono le basi per una scienza del comportamento che riconosca quanto le prestazioni osservate dipendano dall’ambiente del compito e dalle strategie apprese, distinte dalle proprietà innate del sistema. Il monito è chiaro: “we must not confuse learned strategies with built-in properties of the underlying biological system.” – (fr:971) [“non dobbiamo confondere le strategie apprese con le proprietà intrinseche del sistema biologico sottostante.”]. Se il comportamento è funzione di tecniche apprese, la sua conoscenza è “sociological in nature rather than psychological.” – (fr:970) [“di natura sociologica piuttosto che psicologica.”]. Le costanti della memoria, con la loro robustezza ma anche con la loro variabilità legata alla familiarità e all’expertise, rimangono tra i pochi ancoraggi veramente “psicologici” per spiegare e prevedere il pensiero umano.

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8 Il dibattito sulla mente umana tra innatismo e artificialità del pensiero

La tesi centrale è che il comportamento umano, osservato come sistema adattivo, è sorprendentemente semplice; la complessità percepita deriva dall’ambiente in cui si muove, non da un’intricata architettura interna.

Il testo affronta la contrapposizione tra una visione del pensiero come prodotto artificiale, plasmato dall’apprendimento e dalla trasmissione sociale per adattarsi ai compiti, e le posizioni innatiste della linguistica formale. L’autore sottolinea come la mente umana si adatti «through individual learning and social transmission of knowledge, to the requirements of the task environment» – (fr:1173). Sul fronte opposto, i sostenitori delle teorie linguistiche formali assumono una posizione nativista: «a child could never acquire any skill so complex as speaking and understanding language if he did not already have built into him at birth the basic machinery for the exercise of these skills» – (fr:1175). La discussione si inserisce nel solco del dibattito sugli universali linguistici, che non sono specifici ma riguardano caratteristiche strutturali molto generali: «Something like the distinction between noun and verb between object and action or relation appears to be present in all human languages» – (fr:1178); tutte le lingue presentano una struttura a frase con incassamento (fr:1179) e derivano stringhe tramite trasformazioni (fr:1180).

Questa base universale può essere interpretata in due modi: uno puramente linguistico, per cui la competenza sarebbe sui generis e non condivisa con altre facoltà (fr:1181); l’altro, più ampio, vede le capacità linguistiche come manifestazione di caratteristiche del sistema nervoso centrale comuni anche ad altri aspetti del pensiero (fr:1182). È quest’ultima interpretazione a fornire una spiegazione del «remarkable parallelism holding between the underlying assumptions about human capabilities embedded in modern linguistic theory and the assumptions embedded in information-processing theories of human thinking» – (fr:1188). I due campi condividono l’idea di strutture a lista organizzate gerarchicamente come principio base dell’organizzazione della memoria (fr:1191) e studiano entrambi come un processore seriale converta stringhe in strutture e viceversa (fr:1192). «Indeed there has been extensive borrowing back and forth between the two fields» – (fr:1190).

Un punto di convergenza ancora più stretto riguarda la semantica. La teoria linguistica è stata finora soprattutto sintattica, ma nella traduzione automatica si sono incontrate difficoltà quando il significato dipendeva da contesto e significato anziché da soli indizi sintattici (fr:1196). L’autore indica che «one of the major directions that progress in linguistics will have to take is toward development of an adequate semantics to complement syntax» – (fr:1197), e che la teoria del pensiero abbozzata può fornire parte di questa componente semantica. I principi di organizzazione della memoria descritti, basati su strutture a lista, possono rappresentare internamente sia stringhe linguistiche sia stimoli visivi bidimensionali (fr:1199), rendendo più naturale la cooperazione tra indizi sintattici e semantici (fr:1200).

Vengono portati due esempi concreti sviluppati alla Carnegie Mellon. Il programma di L. Stephen Coles (1967) risolve ambiguità sintattiche usando immagini su uno schermo a raggi catodici. Di fronte alla frase «I saw the man on the hill with the telescope» (fr:1204), l’interpretazione dipende da chi possiede il telescopio. La Figura 5 (riportata nel testo) mostra la scena: se l’immagine è quella, non c’è più dubbio che sia l’osservatore ad avere il telescopio (fr:1209‑1211). Il programma riconosce oggetti e relazioni e rappresenta l’immagine come struttura a lista: «SAW ((I, WITH (telescope)), (man, ON (hill)))» – (fr:1212). Questa rappresentazione può essere confrontata con diverse analisi sintattiche per risolvere l’ambiguità (fr:1213). Il secondo programma, di Laurent Siklóssy, simula l’apprendimento di una lingua a partire da libri del tipo “Language through Pictures”, dove a ogni pagina un’immagine è accompagnata da frasi nella lingua da imparare (fr:1214-1218). Il programma riceve una rappresentazione interna dell’immagine (già convertita in struttura a lista) e deve produrre la frase appropriata, imparando lessico e sintassi man mano (fr:1226-1230). L’autore nota di passaggio che «Siklóssy’s system refutes John Searle’s notorious ‘Chinese Room Paradox,’ which purports to prove that a computer cannot understand language» – (fr:1231), perché, a differenza della stanza di Searle, il sistema ha finestre sul mondo e abbina parole e frasi alle scene che denotano (fr:1232). Questi esperimenti mostrano come la struttura della memoria postulata per compiti cognitivi semplici sia adatta a spiegare la rappresentazione interna del linguaggio, degli stimoli visivi e il modo in cui linguaggio e significati si uniscono nella mente (fr:1234).

Da qui l’autore trae una conclusione che concilia le due tesi contrapposte: «There is no contradiction, then, between the thesis that a human being possesses, at birth, a competence for acquiring and using language and the thesis that language is the most artificial, hence also the most human of all human constructions» – (fr:1235). L’ambiente interno (la dotazione innata) impone limiti all’elaborazione dell’informazione; la struttura del linguaggio rivela questi limiti e spiega le somiglianze tra le lingue (fr:1236‑1237). Tuttavia, tali limiti sono molto generali, riguardano l’organizzazione e non aspetti sintattici specifici, e si applicano a ogni modalità di rappresentazione interna dell’esperienza (fr:1238‑1239). Questa visione rovescia l’ipotesi di Whorf: non è vero che solo l’esprimibile è pensabile, ma piuttosto «Only the thinkable is expressible» – (fr:1242), prospettiva che l’autore ritiene kantiana.

La tesi fondamentale del capitolo è che «Human beings viewed as behaving systems, are quite simple» – (fr:1243). La complessità del comportamento nel tempo è in gran parte un riflesso della complessità dell’ambiente (fr:1244). Le prove provengono da una varietà di prestazioni: soluzione di problemi criptoaritmetici, acquisizione di concetti, memorizzazione, ritenzione nella memoria a breve termine, elaborazione di stimoli visivi e compiti linguistici (fr:1247). L’evidenza principale riguarda le caratteristiche comuni dell’organizzazione del sistema di elaborazione umano. «The evidence is overwhelming that the system is basically serial in its operation: that it can process only a few symbols at a time and that the symbols being processed must be held in special, limited memory structures whose content can be changed rapidly» – (fr:1250). I limiti più stringenti derivano dalla capacità molto ridotta della memoria a breve termine, pari a circa sette chunk, e dal tempo relativamente lungo – otto secondi – necessario per trasferire un chunk nella memoria a lungo termine (fr:1251).

Di fronte alle critiche mosse dai modelli connessionisti paralleli, l’autore osserva che la serialità è imposta dal collo di bottiglia della memoria a breve termine dopo il riconoscimento degli stimoli (fr:1254); che il livello simbolico di elaborazione, di cui si occupa la psicologia, non dice nulla sulla realizzazione neurale sottostante, che può essere parallela o seriale (fr:1256); e che gran parte dell’attività neurale parallela potrebbe consistere nel mantenimento passivo della memoria, mentre i processi attivi restano seriali e localizzati, come suggerito anche dalle risonanze magnetiche (fr:1258-1259). «Until connectionism has demonstrated […] that complex thinking and problem-solving processes can be modeled as well with parallel connectionist architectures as they have been with serial architectures, and that the experimentally observed limits on concurrent cognitive activity can be represented in the connectionist models, the case for massive parallelism outside the sensory functions remains dubious» – (fr:1261).

Quando si passa a compiti che richiedono il recupero di informazioni dalla memoria a lungo termine, gli studi sulla percezione visiva e sul linguaggio mostrano che la memoria è organizzata in modo associativo, ma con le proprietà delle strutture a lista impiegate in informatica (fr:1263). Queste generalizzazioni sono semplici: «They are simple things, just as our hypothesis led us to expect» e «we should not expect it to become essentially more complex. Only human pride argues that the apparent intricacies of our path stem from a quite different source than the intricacy of the ant’s path» – (fr:1266-1268).

La discussione sull’organizzazione della mente prescinde dalla fisiologia, perché sia il computer sia il cervello, in quanto sistemi adattivi, cercano di modellarsi sull’ambiente del compito (fr:1273). Ma la neurofisiologia resta lo studio dell’ambiente interno e spiega i limiti dell’adattamento: «Why is short-term memory limited to seven chunks; what is the physiological structure that corresponds to a “chunk”; what goes on during the eight seconds that a chunk is being fixated; how are associational structures realized in the brain?» – (fr:1278). Il rapporto tra spiegazione fisiologica e spiegazione in termini di elaborazione dell’informazione sarà analogo a quello tra fisica quantistica e fisiologia, due livelli collegati di spiegazione (fr:1279-1280). Inoltre, la psicologia dell’elaborazione si collegherà, sul versante esterno, alla teoria generale della ricerca in ampi spazi combinatori, ovvero alla teoria del design (fr:1281‑1282).

L’ultima parte del testo introduce il capitolo successivo, dedicato alla memoria come ambiente per il pensiero. I compiti analizzati finora, come quelli criptoaritmetici, richiedevano pochissime conoscenze pregresse (fr:1285-1286). Ben diverso è il caso di un tassista, che per muoversi in una città deve avere in memoria un’enorme quantità di informazioni su nomi e incroci di strade (fr:1287-1289). La ricerca si è quindi spostata verso domini semanticamente ricchi, come il gioco degli scacchi, la diagnosi medica, la soluzione di problemi di fisica e la scoperta di regolarità nei dati (fr:1300). In questi domini, gran parte della ricerca avviene nella memoria a lungo termine ed è guidata dall’informazione che vi si trova (fr:1319). Ciò non comporta necessariamente un aumento di complessità: «More memory does not necessarily mean more complexity» – (fr:1310). La memoria è trattata come una componente dell’ambiente esterno su cui opera un processore semplice: quest’ultimo, dotato di un piccolo repertorio di processi elementari, interagisce con il mondo reale e con un ampio deposito di informazioni, corrette e scorrette, immagazzinate nella memoria a lungo termine e recuperabili per riconoscimento o associazione (fr:1315‑1316). Il capitolo che segue affronterà proprio come questi grandi corpi di informazioni siano immagazzinati e acceduti, mantenendo l’ipotesi di fondo della semplicità dell’architettura cognitiva.

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9 Memoria e intuizione: l’esperienza come riconoscimento

Dall’analisi dei processi mentali degli esperti, l’intuizione emerge non come un mistero, ma come un meccanismo di riconoscimento basato su un vasto repertorio di schemi memorizzati.

Il testo si colloca all’interno di un’analisi più ampia dei processi di risoluzione dei problemi, in particolare in ambito medico e scacchistico. L’assunto di partenza è che l’informazione raccolta in un contesto serva a dirigere la ricerca in un altro: “Information gleaned from one environment is used to guide the next step of search in the other.” - (fr:1334) [Le informazioni raccolte in un ambiente sono usate per guidare il passo successivo della ricerca nell’altro.]. Questo modello, discusso anche in relazione alle strutture di recupero della memoria, trova una sua applicazione concreta nella diagnosi medica. Viene infatti citato l’esistenza di un sistema automatizzato, il Doctor’s Assistant, che opera con successo basandosi proprio su questa logica del processo diagnostico: “There is now on the market a fully automated diagnostic system for internal medicine, Doctor’s Assistant, that is based largely on this model of the diagnostic process and that has performed well in clinical trials.” - (fr:1339) [È ora sul mercato un sistema diagnostico completamente automatizzato per la medicina interna, Doctor’s Assistant, che si basa in gran parte su questo modello del processo diagnostico e che ha ottenuto buoni risultati nelle sperimentazioni cliniche.]. Questa testimonianza attesta il valore pratico e predittivo del modello teorico di riferimento, emerso da studi seminali come quello di Elstein et al. sul problem solving medico.

Il fulcro della riflessione si sposta poi sulla natura dell’intuizione improvvisa che permette a un esperto di giungere a una soluzione senza una ricerca prolungata. L’intuizione viene definita un’etichetta per un processo, non una sua spiegazione: “(I put ‘intuition’ in quotes to emphasize that it is a label for a process, not an explanation of it.)” - (fr:1341) [(Metto “intuizione” tra virgolette per sottolineare che è un’etichetta per un processo, non una sua spiegazione.)]. Il fenomeno viene spiegato in modo lineare: “most intuitive leaps are acts of recognition.” - (fr:1342) [la maggior parte dei salti intuitivi sono atti di riconoscimento.].

Per illustrare questo principio, si ricorre all’esempio del gioco degli scacchi. La strabiliante capacità dei maestri di memorizzare una posizione in pochi secondi non deriva dal ricordare 25 pezzi isolati, ma dal riconoscere la scacchiera come un insieme di cinque o sei configurazioni familiari, o chunks. Ogni chunk è un modello che può contenere una dozzina di pezzi o un gruppo più piccolo di pezzi correlati. Dalla varietà di posizioni possibili in partite di alto livello, si stima che il numero di questi chunks familiari immagazzinati nella memoria a lungo termine di un maestro sia di circa 000 unità: “Several different methods of estimation all lead to numbers of the general magnitude of 50,000.” - (fr:1347) [Diversi metodi di stima conducono tutti a numeri dell’ordine di grandezza di 000.]. Questo dato, paragonabile al vocabolario di riconoscimento di un lettore colto, non va preso come cifra esatta, ma è significativo per comprendere l’ordine di grandezza della conoscenza immagazzinata. La maestria risiede quindi in questi 000 chunks e in un sistema di indicizzazione, basato su test di caratteristiche, che permette di riconoscerli sulla scacchiera e di accedere alle informazioni associate in memoria.

Queste informazioni non descrivono solo la situazione, ma suggeriscono anche l’azione appropriata: “The information associated with familiar patterns may include knowledge about what to do when the pattern is encountered.” - (fr:1349) [Le informazioni associate a schemi familiari possono includere la conoscenza di cosa fare quando lo schema viene incontrato.]. Un giocatore esperto che riconosce una “colonna aperta”, ad esempio, considera immediatamente la possibilità di posizionarvi una torre. Non è detto che sia sempre la mossa migliore, ma è un’opzione che lo schema stesso impone di valutare. Un sistema di test di caratteristiche capace di discriminare 000 elementi può farlo molto rapidamente. Anche ipotizzando test dicotomici, ne basterebbero circa 16 per ogni riconoscimento, un processo che, a 10 millisecondi per test, si completerebbe in meno di 200 millisecondi, ben entro i limiti del riconoscimento umano. Durante una simultanea o una partita lampo, il maestro opera quindi in modo “intuitivo”: “a chess master is operating mostly ‘intuitively,’ that is, by recognizing board features and the moves that they suggest.” - (fr:1360) [un maestro di scacchi opera per lo più “intuitivamente”, cioè riconoscendo le caratteristiche della scacchiera e le mosse che queste suggeriscono.].

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10 Memoria, competenza e apprendimento nei sistemi di elaborazione simbolica

Un’analisi dell’architettura cognitiva umana e artificiale mostra come la memoria non sia solo un magazzino di dati, ma anche un insieme di processi, e come la comprensione e l’apprendimento possano essere ricondotti a meccanismi semplici e invarianti pur nell’enorme estensione delle conoscenze.

Il testo descrive alcuni aspetti centrali della scienza cognitiva e dell’intelligenza artificiale simbolica, soffermandosi sul rapporto tra conoscenza e abilità, sui processi di comprensione dei problemi e su come la memoria cresca senza aumentare la complessità del sistema.

“Memory for Processes Memory has been discussed here as though it consisted mainly of a body of data.” – (fr:1403) [La memoria è stata qui discussa come se consistesse principalmente in un insieme di dati.] Tuttavia, “but experts possess skills as well as knowledge.” – (fr:1404) [ma gli esperti possiedono sia abilità che conoscenze.] Gli esperti, infatti, “acquire not only the ability to recognize situations or to provide information about them; they also acquire powerful special skills for dealing with situations as they encounter them.” – (fr:1405) [Acquisiscono non solo la capacità di riconoscere situazioni o di fornire informazioni su di esse, ma anche potenti abilità speciali per affrontare le situazioni in cui si imbattono.] Il confine tra le due dimensioni è labile: “the boundary between knowledge and skill is subtle.” – (fr:1407) [Il confine tra conoscenza e abilità è sottile.] Lo si vede bene nei programmi informatici: “when we write a computer program in any language except machine language, we are really not writing down processes but data structures.” – (fr:1408) [quando scriviamo un programma per computer in un linguaggio che non sia il linguaggio macchina, in realtà non scriviamo processi ma strutture di dati.] Queste strutture “are then interpreted or compiled into processes that is, into machine-language instructions that the computer can understand and execute.” – (fr:1409) [vengono poi interpretate o compilate in processi, cioè in istruzioni in linguaggio macchina che il computer può comprendere ed eseguire.] Di conseguenza, “whether expertness is stored as data or process, or some combination of both, does not alter what we have said about complexity.” – (fr:1415) [Che l’expertise sia immagazzinata come dati o come processi, o come una combinazione di entrambi, non modifica quanto abbiamo detto sulla complessità.] La conoscenza specializzata e le abilità possono essere considerate come risiedenti nell’ambiente esterno della memoria a lungo termine, richiamabili da processi generali di controllo e ricerca come l’analisi mezzi-fini e il riconoscimento.

“Understanding and Representation Efforts to solve a problem must be preceded by efforts to understand it.” – (fr:1417) [Comprensione e rappresentazione. Gli sforzi per risolvere un problema devono essere preceduti da sforzi per comprenderlo.] Per illustrare questo principio viene introdotto il problema della Cerimonia del Tè himalayana, un rompicapo astratto che coinvolge partecipanti e compiti ordinati per nobiltà. Affinché un General Problem Solver possa affrontarlo, “before a General Problem Solver can go to work on the Tea Ceremony problem, it has to extract from the written statement a description of the problem in terms of constructs that a GPS can deal with: symbol structures, tests for differences between structures, operators that alter structures, and symbolized goals and tests for their achievement.” – (fr:1427) [prima che un General Problem Solver possa mettersi al lavoro sul problema della Cerimonia del Tè, deve estrarre dalla descrizione scritta una rappresentazione del problema in termini di costrutti con cui il GPS può operare: strutture simboliche, test per le differenze tra strutture, operatori che modificano le strutture e obiettivi simbolizzati con relativi test di raggiungimento.] Il programma UNDERSTAND simula questo processo: “a computer program, UNDERSTAND, simulates the processes that people use to generate an internal representation of (to understand) a problem like A Tea Ceremony.” – (fr:1432) [Un programma per computer, UNDERSTAND, simula i processi che le persone usano per generare una rappresentazione interna (per comprendere) un problema come la Cerimonia del Tè.] Dopo l’analisi grammaticale, la fase di costruzione identifica oggetti, relazioni, stati e mosse, producendo strutture a lista e programmi per le mosse legali.

Quando il dominio è semanticamente ricco, come nella fisica, la comprensione richiede conoscenze pregresse. “Understanding Physics In contrast with understanding a problem like A Tea Ceremony, understanding problems in domains that have rich semantics requires prior knowledge of the domain.” – (fr:1445) [Comprendere la fisica. A differenza della comprensione di un problema come la Cerimonia del Tè, la comprensione di problemi in domini ricchi di semantica richiede una conoscenza pregressa del dominio.] Un problema di statica con una scala, un uomo e una corda esemplifica questa differenza: “what distinguishes this kind of problem from A Tea Ceremony is not that it has real-world reference, but that it makes reference to matters that are supposed already to be known.” – (fr:1451) [Ciò che distingue questo tipo di problema dalla Cerimonia del Tè non è che abbia un riferimento al mondo reale, ma che fa riferimento a questioni che si suppone siano già conosciute.] Il programma ISAAC risolve tali problemi perché possiede in memoria schemi di oggetti (scale, leve, masse) con slot da riempire. “When we compare the two understanding programs, we see that UNDERSTAND has to create its problem representation and operators out of whole cloth, guided only by the information in the problem instructions, while ISAAC has to discover a match between the things mentioned in the problem statement and the schemas and physical laws it has stored in memory.” – (fr:1466) [Confrontando i due programmi di comprensione, vediamo che UNDERSTAND deve creare la rappresentazione del problema e gli operatori dal nulla, guidato solo dalle informazioni contenute nelle istruzioni del problema, mentre ISAAC deve trovare una corrispondenza tra gli elementi menzionati nell’enunciato del problema e gli schemi e le leggi fisiche immagazzinati in memoria.] Le rappresentazioni costruite da entrambi i programmi sono esempi di quelle strutture simboliche che la discussione precedente aveva proposto come immagini mentali; a questo proposito, Novak ha scritto una parte di ISAAC che produce anche un disegno della situazione problematica visualizzabile su schermo (fr:1478).

La dimensione della memoria non ne accresce la complessità. “Regardless of the size reached by the memory, however, it continues to be constructed of the same basic components, to be organized and indexed according to the same principles, and to be operated upon by processes having the same basic form.” – (fr:1483) [Indipendentemente dalla dimensione raggiunta dalla memoria, essa continua a essere costruita con le stesse componenti di base, a essere organizzata e indicizzata secondo gli stessi principi, e a essere operata da processi aventi la stessa forma fondamentale.] L’analogia con una biblioteca chiarisce l’idea: “but in terms of the library’s architecture, the growth, however impressive, can hardly be characterized as a growth in complexity.” – (fr:1488) [Ma in termini di architettura della biblioteca, la crescita, per quanto impressionante, difficilmente può essere definita un aumento di complessità.] Perciò “human memory is best regarded as an extension (sometimes a large extension) of the environment in which human thought processes take place and not as an increment in the complexity of these processes.” – (fr:1493) [La memoria umana va considerata soprattutto come un’estensione (talvolta una grande estensione) dell’ambiente in cui si svolgono i processi di pensiero umano, e non come un incremento della complessità di tali processi.] È l’invarianza dei meccanismi di base a consentire al sistema di operare in una vasta gamma di domini usando sempre lo stesso equipaggiamento.

“Learning The external environments of thought, both the real world and long-term memory, undergo continual change. In memory the change is adaptive.” – (fr:1495) [Apprendimento. Gli ambienti esterni del pensiero, sia il mondo reale sia la memoria a lungo termine, subiscono continui cambiamenti. Nella memoria il cambiamento è adattivo.] La teoria scientifica del pensiero deve quindi individuare gli invarianti sottostanti: “if the human cognitive system is truly simple, that simplicity can only be revealed by discovering the invariants that underlie change.” – (fr:1500) [Se il sistema cognitivo umano è veramente semplice, tale semplicità può essere rivelata solo scoprendo gli invarianti che stanno alla base del cambiamento.] Tra questi, i parametri fondamentali della memoria, i processi di controllo e una serie di processi di apprendimento di base. “Learning is any change in a system that produces a more or less permanent change in its capacity for adapting to its environment.” – (fr:1504) [L’apprendimento è qualsiasi cambiamento in un sistema che produce un cambiamento più o meno permanente nella sua capacità di adattarsi al suo ambiente.] La molteplicità delle forme di apprendimento non deve disorientare, perché “they are reducible to a few fundamental species, corresponding to the main components of the cognitive system.” – (fr:1510) [sono riducibili a poche specie fondamentali, corrispondenti ai componenti principali del sistema cognitivo.] Una distinzione primaria è quella tra “acquiring information (stored data structures) and acquiring skills (stored procedures).” – (fr:1511) [l’acquisizione di informazioni (strutture dati memorizzate) e l’acquisizione di abilità (procedure memorizzate).]

Sul piano pedagogico e cognitivo è cruciale la differenza tra apprendimento meccanico e apprendimento significativo. “Every teacher knows that there is a profound difference between a student learning a lesson by rote and learning it with understanding, or meaningfully.” – (fr:1517) [Ogni insegnante sa che c’è una profonda differenza tra uno studente che impara una lezione a memoria e uno che la impara con comprensione, o in modo significativo.] La memorizzazione meccanica permette la ripetizione fedele ma non l’uso come strumento cognitivo. L’apprendimento significativo coinvolge più fattori: un’indicizzazione efficace, la ridondanza che consente la ricostruzione, e soprattutto una rappresentazione orientata ai processi. “Partly it is a matter of representation: meaningful material is stored in the form of procedures rather than ‘passive’ data, or if stored as data, it is represented in such a way that general problem-solving processes and other procedures can readily make use of it.” – (fr:1522) [In parte è una questione di rappresentazione: il materiale significativo viene immagazzinato sotto forma di procedure piuttosto che di dati ‘passivi’, oppure, se immagazzinato come dati, è rappresentato in modo tale che i processi generali di risoluzione dei problemi e altre procedure possano utilizzarlo facilmente.]

Infine, l’architettura del sistema viene arricchita dall’introduzione dei sistemi di produzione. “In the past several decades a new form of program structure has become popular: the production system. What commends it, especially for building systems that learn, is the simplicity and uniformity of its structure.” – (fr:1529) [Negli ultimi decenni è diventata popolare una nuova forma di struttura dei programmi: il sistema di produzione. Ciò che lo rende raccomandabile, soprattutto per la costruzione di sistemi che apprendono, è la semplicità e l’uniformità della sua struttura.] Un sistema di produzione è un insieme di produzioni, ciascuna composta da condizioni e azioni: “each production is a process that consists of two parts a set of tests or conditions and a set of actions. The actions contained in a production are executed whenever the conditions of that production are satisfied.” – (fr:1531-1532) [Ogni produzione è un processo che consiste di due parti: un insieme di test o condizioni e un insieme di azioni. Le azioni contenute in una produzione vengono eseguite ogni volta che le condizioni di quella produzione sono soddisfatte.] Grazie a questa semplicità, diventa più agevole costruire programmi che apprendono aggiungendo nuove produzioni senza dover modificare subroutine complesse. L’intera impalcatura concettuale – dalla rappresentazione della conoscenza all’apprendimento per produzione – mostra come sistemi tanto estesi quanto la memoria umana possano poggiare su una struttura invariante e sorprendentemente semplice.

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11 Sistemi di produzione adattivi e apprendimento da esempi

Dalle regole condizione-azione alla simulazione dell’apprendimento umano: come un sistema di produzioni può acquisire nuove abilità osservando problemi risolti.

Le produzioni sono rappresentate come coppie condizione-azione. “Productions are usually represented by the notation: Condition → Action, which is reminiscent of the familiar S→R pairs of stimulus-response psychology.” – (fr:1534) [Le produzioni sono solitamente rappresentate con la notazione Condizione → Azione, che ricorda le familiari coppie S→R della psicologia stimolo-risposta.] Sebbene siano oggetti più complessi, “it is sometimes possible to use the latter as a metaphor for the former.” – (fr:1535) [è talvolta possibile usare queste ultime come metafora delle prime.] Per simulare la cognizione umana si possono costruire sistemi con due tipi di produzioni: “A system to simulate human cognition might be constructed with productions of two kinds: those in which the conditions are tests on the contents of short-term memory and those in which the conditions are perceptual tests on the outside world.” – (fr:1536) [Un sistema per simulare la cognizione umana potrebbe essere costruito con produzioni di due tipi: quelle in cui le condizioni sono verifiche sul contenuto della memoria a breve termine e quelle in cui le condizioni sono verifiche percettive sul mondo esterno.] In tale architettura “the productions operate in complete independence of each other.” – (fr:1533) [le produzioni operano in completa indipendenza l’una dall’altra.]

Un esempio del primo tipo verifica simboli-obiettivo nella memoria a breve termine (STM): “If your goal is to enter the house, open the door.” – (fr:1537) [Se il tuo obiettivo è entrare in casa, apri la porta.] Qui l’obiettivo è una struttura simbolica nella STM e “STM would be tested for the presence or absence of that structure.” – (fr:1538) [la STM verrebbe verificata per la presenza o assenza di quella struttura.] Una produzione percettiva invece controlla il mondo esterno: “If the door is locked, use your key.” – (fr:1539) [Se la porta è chiusa a chiave, usa la tua chiave.] Qui “the condition is tested in the real world (by determining if the door is locked).” – (fr:1540) [la condizione viene verificata nel mondo reale (determinando se la porta è chiusa).]

I sistemi basati su produzioni percettive sono detti guidati dallo stimolo (stimulus driven) o guidati dai dati; quelli governati da simboli-obiettivo nella STM sono guidati dall’obiettivo (goal driven). “A system whose behavior is governed by perceptual productions is sometimes called stimulus driven or data driven; one governed by goal symbols in STM, goal driven.” – (fr:1543) [Un sistema il cui comportamento è governato da produzioni percettive è talvolta chiamato guidato dallo stimolo o dai dati; uno governato da simboli-obiettivo nella STM, guidato dall’obiettivo.] Un risolutore principalmente goal driven “will give the appearance of working backward from the desired goal.” – (fr:1544) [darà l’impressione di lavorare a ritroso a partire dall’obiettivo desiderato.] Al contrario, uno stimulus driven “will give the appearance of working forward from what it knows toward the desired goal.” – (fr:1545) [darà l’impressione di lavorare in avanti da ciò che conosce verso l’obiettivo desiderato.] Naturalmente i sistemi orientati a uno scopo “will usually employ both productions with perceptual conditions and productions with goals as conditions.” – (fr:1546) [impiegheranno di solito tanto produzioni con condizioni percettive quanto produzioni con obiettivi come condizioni.]

Molte simulazioni cognitive sono state modellate come sistemi di produzione. “Many cognitive simulations have now been modeled as production systems.” – (fr:1547) [Molte simulazioni cognitive sono state ormai modellate come sistemi di produzione.] La loro attrattiva risiede nella facilità con cui possono acquisire capacità di apprendimento, dando luogo ai cosiddetti sistemi di produzione adattivi. “what makes production systems especially attractive for modeling is that it is relatively easy to endow them with learning capabilities to build so-called adaptive production systems.” – (fr:1548) [ciò che rende i sistemi di produzione particolarmente attraenti per la modellizzazione è che è relativamente facile dotarli di capacità di apprendimento per costruire i cosiddetti sistemi di produzione adattivi.] Essendo semplicemente insiemi di produzioni, “they can be modified by deleting productions or by inserting new ones.” – (fr:1549) [possono essere modificati cancellando produzioni o inserendone di nuove.] Le conseguenze possono essere più o meno adattive, ma “there is no question of how the change is to be made.” – (fr:1550) [non c’è dubbio su come effettuare la modifica.]

Il testo introduce l’apprendimento da esempi: “In chapters of science and mathematics textbooks that explain new procedures, one almost always finds examples that have been worked out in detail, step by step.” – (fr:1551) [Nei capitoli dei manuali di scienze e matematica che spiegano nuove procedure, si trovano quasi sempre esempi svolti dettagliatamente, passo dopo passo.] Viene proposto un caso di algebra elementare: 9X + 17 = 6X + 23 → 3X + 17 = 23 (sottrarre 6X da entrambi i lati) → 3X = 6 (sottrarre 17) → X = 2 (dividere per 3). (fr:1552-1553) Tale equazione potrebbe essere risolta dal seguente sistema di produzioni: “If expression has the form, = → Halt.” – (fr:1554) [Se l’espressione ha la forma = → Fermati.]; “If expression has variable term on right side → Subtract variable term from both sides, and simplify.” – (fr:1555) [Se l’espressione ha un termine variabile sul lato destro → Sottrai il termine variabile da entrambi i lati e semplifica.]; “If expression has numerical term on left side → Subtract numerical term from both sides, and simplify.” – (fr:1556) [Se l’espressione ha un termine numerico sul lato sinistro → Sottrai il termine numerico da entrambi i lati e semplifica.]; “If variable term has coefficient other than unity → Divide both sides by coefficient.” – (fr:1557) [Se il termine variabile ha coefficiente diverso da uno → Dividi entrambi i lati per il coefficiente.]

Uno studente accorto che incontri l’esempio senza possedere già la procedura potrebbe apprenderla osservando le trasformazioni. “Now a clever student who encountered the worked-out example in the text, but who had not previously acquired a procedure for solving it, could learn one in the following manner.” – (fr:1558) [Ora, uno studente accorto che incontrasse l’esempio svolto nel testo, ma che non avesse ancora acquisito una procedura per risolverlo, potrebbe apprenderla nel modo seguente.] Esaminando i primi due passaggi nota l’azione eseguita; “He also compares the pairs of equations and notices that the term ‘6X’ has disappeared from the right side and the coefficient of X has been changed on the left.” – (fr:1560) [Confronta anche le coppie di equazioni e nota che il termine “6X” è scomparso dal lato destro e il coefficiente di X è cambiato a sinistra.] Provando l’azione scopre che produce esattamente quell’effetto (fr:1561) e che l’espressione si avvicina alla forma finale (fr:1562). “He now learns a new production, by taking the feature of the initial expression that is eliminated as the condition for the action.” – (fr:1563) [Ora apprende una nuova produzione, prendendo come condizione per l’azione la caratteristica dell’espressione iniziale che viene eliminata.] Questa produzione è la seconda del sistema; confrontando le equazioni successive inferisce e acquisisce anche la terza e la quarta produzione (fr:1564-1565). La prima produzione, che rappresenta la comprensione di cosa sia una soluzione, è già posseduta (fr:1566). Restano aperti dettagli come la scelta del giusto grado di generalizzazione: “I have omitted from this account some essential details, such as how the student selects the proper degree of generalization for his productions (why ‘variable term’ instead of ‘6X’ in the condition and action of the second production?).” – (fr:1567) [Ho omesso da questo resoconto alcuni dettagli essenziali, come il modo in cui lo studente sceglie il giusto grado di generalizzazione per le sue produzioni (perché “termine variabile” invece di “6X” nella condizione e nell’azione della seconda produzione?).] Tuttavia “the simplified example conveys the general idea of how an adaptive production system can acquire new skills.” – (fr:1568) [l’esempio semplificato trasmette l’idea generale di come un sistema di produzione adattivo possa acquisire nuove abilità.]

Lo schema è stato ideato e programmato da David Neves, come indicato in un rinvio a Newell e Simon, Human Problem Solving (fr:1541-1542). “This particular scheme has been devised and programmed by David Neves. A set of highly effective computer tutoring systems in geometry, algebra, and programming (LISP), employing primarily a learning-from-examples paradigm, has been developed by John Anderson and his colleagues and tested successfully in high school classrooms.” – (fr:1569) [Questo particolare schema è stato ideato e programmato da David Neves. Una serie di sistemi di tutoraggio informatico altamente efficaci in geometria, algebra e programmazione (LISP), che impiegano principalmente il paradigma dell’apprendimento da esempi, è stata sviluppata da John Anderson e i suoi colleghi e testata con successo nelle classi delle scuole superiori.]

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[12.1/1-49-1665|1710]

12 La scienza del design: la creazione dell’artificiale

L’attività progettuale, cuore di ogni professione, è stata progressivamente espulsa dalla formazione universitaria in nome del rigore scientifico, ma può tornare a occupare il posto che le spetta solo se si costruisce una scienza del design intellettualmente solida.

Il testo analizza la progressiva marginalizzazione del design – inteso come progettazione di artefatti – all’interno delle scuole professionali e propone una via per recuperarlo come disciplina accademica rigorosa. Il punto di partenza è una definizione ampia e inclusiva: “Everyone designs who devises courses of action aimed at changing existing situations into preferred ones.” – (fr:1666) [Chiunque progetti escogita linee d’azione mirate a trasformare situazioni esistenti in situazioni preferite.] L’attività progettuale non è prerogativa esclusiva degli ingegneri, ma è il tratto distintivo di tutte le professioni: “Design, so construed, is the core of all professional training; it is the principal mark that distinguishes the professions from the sciences.” – (fr:1668) [Il design, così inteso, è il nucleo di ogni formazione professionale; è il segno principale che distingue le professioni dalle scienze.] Scuole di ingegneria, architettura, economia, giurisprudenza, medicina: tutte condividono la stessa essenza progettuale, perché l’attività intellettuale che produce dispositivi materiali non è diversa da quella che formula una terapia o una politica sociale (cfr. fr:1667).

Eppure, proprio nel secolo in cui le professioni sono diventate centrali, si è verificato un paradosso: “it is ironic that in this century the natural sciences almost drove the sciences of the artificial from professional school curricula, a development that peaked about two or three decades after the Second World War.” – (fr:1670) [è ironico che in questo secolo le scienze naturali abbiano quasi espulso le scienze dell’artificiale dai curricula delle scuole professionali, uno sviluppo che raggiunse il culmine due o tre decenni dopo la Seconda guerra mondiale.] Le scuole di ingegneria divennero di fatto scuole di fisica e matematica; quelle di medicina si trasformarono in scuole di scienze biologiche; le business school in scuole di matematica finita (fr:1671). L’aggettivo “applicata” non cambiava la sostanza: si sceglievano dalle discipline scientifiche i temi più vicini alla pratica, ma non si insegnava più a progettare, bensì ad analizzare (fr:1673‑1674). Questo slittamento colpì più profondamente le università forti e i corsi post-laurea, al punto che “few doctoral dissertations in first-rate professional schools dealt with genuine design problems, as distinguished from problems in solid-state physics or stochastic processes.” – (fr:1677) [poche tesi di dottorato in scuole professionali di prim’ordine affrontavano autentici problemi di design, a differenza di problemi di fisica dello stato solido o processi stocastici.]

La causa di un fenomeno tanto universale va cercata nella ricerca di rispettabilità accademica. Assorbite nella cultura universitaria, le scuole professionali aspirarono a una materia “intellectually tough, analytic, formalizable, and teachable” – (fr:1682) [intellettualmente dura, analitica, formalizzabile e insegnabile]. Al contrario, ciò che si sapeva sul design appariva “intellectually soft, intuitive, informal, and cook-booky” – (fr:1683) [intellettualmente molle, intuitivo, informale e manualistico]. Di fronte all’alternativa tra studiare come progettare macchine e studiare fisica dello stato solido, la scelta era scontata. La perdita di competenza progettuale divenne evidente in ingegneria e medicina (fr:1686), anche se alcune scuole giudicarono l’approccio scientifico un progresso rispetto al vecchio professionalismo. In realtà, osserva l’autore, la scelta di allora era obbligata perché “a genuine science of design did not exist even in a rudimentary form” – (fr:1690) [una genuina scienza del design non esisteva neppure in forma rudimentale]. Era quindi naturale, come sostenne Karl Taylor Compton nel discorso inaugurale al MIT del 1930, spingere verso le scienze fondamentali (fr:1706, 1692). Ma quella soluzione, pur essendo un passo avanti, portò le scuole a “nearly abdicated responsibility for training in the core professional skill.” – (fr:1693) [quasi abdicare alla responsabilità di formare nella competenza professionale centrale.]

La sfida consiste oggi nel costruire una scuola professionale capace di tenere insieme, a un alto livello intellettuale, scienze naturali e scienze dell’artificiale (fr:1694). Il nocciolo del problema sta proprio nella natura dell’artificiale: “The artificial world is centered precisely on this interface between the inner and outer environments; it is concerned with attaining goals by adapting the former to the latter.” – (fr:1701) [Il mondo artificiale è centrato proprio su questa interfaccia tra ambiente interno ed esterno; riguarda il raggiungimento di obiettivi adattando il primo al secondo.] Lo studio proprio di chi si occupa di artificiale è il modo in cui si realizza tale adattamento, e al centro di esso sta il processo di design (fr:1702). Le scuole professionali potranno riprendersi le proprie responsabilità solo nella misura in cui sapranno insegnare “a science of design, a body of intellectually tough, analytic, partly formalizable, partly empirical, teachable doctrine about the design process.” – (fr:1703) [una scienza del design, un corpo di dottrina intellettualmente solido, analitico, in parte formalizzabile, in parte empirico e insegnabile, sul processo di progettazione.]

L’autore afferma che una scienza siffatta non solo è possibile, ma è andata emergendo dalla metà degli anni Settanta, e che la prima edizione del libro (1969) ha contribuito a delinearla come appello all’azione (fr:1704‑1705). Un segnale concreto di questa svolta fu la fondazione del Design Research Center alla Carnegie Mellon University intorno al 1975 (fr:1710). Ciò che oggi è necessario non è abbandonare il fondamentale, ma includere nei curricula “the fundamental in engineering along with the fundamental in natural science.” – (fr:1708) [il fondamentale in ingegneria insieme al fondamentale in scienze naturali.] Ciò che non era possibile nel 1930 è diventato possibile: costruire una formazione professionale che non sacrifichi la progettazione sull’altare del rigore analitico, ma la trasformi essa stessa in scienza.

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[13.1/1-47-1737|1782]

13 La logica del design e l’inutilità di una logica speciale per gli imperativi

“Pertanto una logica speciale degli imperativi non è necessaria.” – (fr:1737) [Thus a special logic of imperatives is unnecessary.]

L’estratto sostiene che per la progettazione razionale non occorre una logica deontica separata, perché tutti i requisiti del design possono essere assorbiti dalla logica dichiarativa ordinaria con un modesto adattamento. “Fortunatamente, una tale dimostrazione non è essenziale, perché si può mostrare che i requisiti del design possono essere pienamente soddisfatti con un modesto adattamento della logica dichiarativa ordinaria.” – (fr:1736) [Fortunately, such a demonstration is really not essential, for it can be shown that the requirements of design can be met fully by a modest adaptation of ordinary declarative logic.] L’autore precisa subito che “non necessaria” non equivale a “impossibile”. “Vorrei sottolineare la parola “non necessaria”, che non significa “impossibile”.” – (fr:1738) [I should like to underline the word “unnecessary,” which does not mean “impossible.”] Le logiche modali, per esempio, possono essere esibite proprio come le giraffe, “cioè esibendone qualcuna” – (fr:1739) [namely, by exhibiting some of them], ma la questione non è se esistano, bensì se siano utili per il design. “La questione non è se esistano, ma se siano necessarie, o anche solo utili, per il design.” – (fr:1740) [The question is not whether they exist, but whether they are needed for, or even useful for, design.]

Per individuare la logica adeguata, l’autore propone di osservare quali forme di ragionamento impiegano i progettisti quando sono rigorosi. “Il modo più semplice per scoprire quali tipi di logica siano necessari per il design è esaminare quali tipi di logica usano i progettisti quando sono attenti nei loro ragionamenti.” – (fr:1741) [The easiest way to discover what kinds of logic are needed for design is to examine what kinds of logic designers use when they are being careful about their reasoning.] Tale indagine sarebbe vana se i progettisti fossero sempre approssimativi, vaghi e intuitivi, ma esiste un’ampia area di pratica progettuale in cui gli standard di rigore inferenziale sono elevatissimi: il dominio dei metodi di ottimizzazione. “Mi riferisco al dominio dei cosiddetti ‘metodi di ottimizzazione’, più sviluppati nella teoria delle decisioni statistiche e nella scienza gestionale ma che stanno acquisendo crescente importanza anche nella teoria della progettazione ingegneristica.” – (fr:1745) [I refer to the domain of so-called “optimization methods,” most highly developed in statistical decision theory and management science but acquiring growing importance also in engineering design theory.] Alla messa a punto di questi metodi hanno contribuito non solo progettisti e decisori, ma anche logici e matematici di primissimo piano: “F. P. Ramsey, B. de Finetti, A. Wald, J. von Neumann, J. Neyman, K. Arrow e L. J. Savage sono esempi.” – (fr:1747‑1748) [F. P. Ramsey, B. de Finetti, A. Wald, J. von Neumann, J. Neyman, K. Arrow, and L. J. Savage are examples.]

La logica dei metodi di ottimizzazione viene delineata separando l’ambiente interno del problema – un insieme di alternative d’azione, spesso espresse mediante variabili di comando con domini definiti – dall’ambiente esterno, rappresentato da parametri noti con certezza o tramite distribuzioni di probabilità. L’adattamento tra i due ambienti è regolato da una funzione di utilità, solitamente scalare, e da eventuali vincoli. “Il problema di ottimizzazione consiste nel trovare un insieme ammissibile di valori delle variabili di comando, compatibile con i vincoli, che massimizzi la funzione di utilità per i valori dati dei parametri ambientali.” – (fr:1753) [The optimization problem is to find an admissible set of values of the command variables, compatible with the constraints, that maximize the utility function for the given values of the environmental parameters.] (Nel caso di incertezza, si massimizza il valore atteso.) Un’applicazione tipica di questo paradigma è il cosiddetto problema della dieta, illustrato nella Figura

La Figura 6, intitolata “Il paradigma per la logica imperativa”, presenta il problema della dieta. Qui le variabili di comando sono le quantità dei vari alimenti, i parametri ambientali ne sono i prezzi e i contenuti nutrizionali (calorie, vitamine, minerali) e la funzione di utilità è il costo della dieta, preso con segno negativo, da minimizzare sotto vincoli: “che non contenga più di 000 calorie al giorno, che soddisfi i fabbisogni minimi specificati di vitamine e minerali e che la rutabaga non venga mangiata più di una volta alla settimana. I vincoli possono essere visti come caratterizzanti l’ambiente interno. Il problema è selezionare le quantità di alimenti che soddisferanno i requisiti nutrizionali e le condizioni accessorie ai prezzi dati al costo più basso.” – (fr:1758‑1760) [The utility function is the cost (with a minus sign attached) of the diet, subject to the constraints, say, that it not contain more than 2,000 calories per day, that it … meet specified minimum needs for vitamins and minerals, and that rutabaga not be eaten more than once a week. The constraints may be viewed as characterizing the inner environment. The problem is to select the quantities of foods that will meet the nutritional requirements and side conditions at the given prices for the lowest cost.] Il problema della dieta appartiene a una classe di questioni risolvibili, anche con moltissime variabili, mediante la programmazione lineare.

Una volta formalizzato, un problema di ottimizzazione diventa un normale problema matematico di massimizzazione vincolata. Per dedurne la soluzione si usa quindi la logica del calcolo dei predicati su cui riposa l’intera matematica, senza alcun ricorso a una logica speciale per gli imperativi. “Poiché il problema di ottimizzazione, una volta formalizzato, è un problema matematico standard – massimizzare una funzione soggetta a vincoli – è evidente che la logica usata per dedurre la risposta è la logica standard del calcolo dei predicati su cui si fonda la matematica.” – (fr:1764) [Since the optimization problem, once formalized, is a standard mathematical problem to maximize a function subject to constraints it is evident that the logic used to deduce the answer is the standard logic of the predicate calculus on which mathematics rests.]

Il formalismo aggira la logica imperativa ragionando su insiemi di mondi possibili: prima si considerano tutti i mondi compatibili con i vincoli ambientali, poi si seleziona quello che soddisfa i vincoli dell’obiettivo e massimizza l’utilità. L’operazione equivale a trattare i vincoli dello scopo e il requisito di massimizzazione come nuove “leggi naturali” accanto a quelle già date dall’ambiente. “Semplicemente chiediamo quali valori assumerebbero le variabili di comando in un mondo che soddisfa tutte queste condizioni e concludiamo che questi sono i valori che le variabili di comando dovrebbero avere.” – (fr:1767) [We simply ask what values the command variables would have in a world meeting all these conditions and conclude that these are the values the command variables should have.] L’idea di incorporare la logica degli imperativi in quella dichiarativa tramite i mondi possibili viene fatta risalire almeno a Jørgen Jørgensen e al suo articolo del 1937‑38, nonché al capitolo 3 di Administrative Behavior dello stesso autore. “Le logiche tipate possono essere usate per distinguere, come appartenenti a tipi diversi, enunciati che sono veri in condizioni diverse (cioè in diversi mondi possibili), ma, come mostra il mio esempio, anche questo espediente di solito non è necessario.” – (fr:1781) [Typed logics can be used to distinguish, as belonging to different types, statements that are true under different conditions (i.e., in different possible worlds), but, as my example shows, even this device is not usually needed.]

L’analisi conduce a due pilastri per una scienza del design: una cornice logica per la scelta razionale, data dalla teoria dell’utilità e dalla teoria delle decisioni statistiche, e un insieme di tecniche per calcolare quale alternativa sia effettivamente ottima. Il calcolo dell’ottimo non è però banale, tranne che in casi elementari. Se la teoria dell’utilità deve servire a problemi reali, occorrono strumenti di computazione efficaci. “Il dilemma del giocatore di scacchi razionale è noto a tutti.” – (fr:1774) [The dilemma of the rational chess player is familiar to all.] Nel gioco degli scacchi la strategia ottimale si dimostra facilmente: assegnare +1 alla vittoria, 0 al pareggio, −1 alla sconfitta, enumerare tutte le possibili continuazioni e applicare il principio del minimax. Tuttavia i calcoli richiesti sono astronomici – si cita il numero 10¹²⁰ – e non sono eseguibili né da esseri umani né da alcun computer presente o futuro. “L’unico problema è che i calcoli richiesti sono astronomici (il numero 10^120 è spesso menzionato in questo contesto) e quindi non possono essere eseguiti – non dagli esseri umani, non dai computer esistenti, non dai computer futuri.” – (fr:1777) [The only trouble is that the computations required are astronomical (the number 10120 is often mentioned in this context) and hence cannot be carried out not by humans, not by existing computers, not by prospective computers.] Una teoria del design applicata agli scacchi deve perciò includere procedure praticabili, non limitarsi al principio ideale del minimax.

L’architettura logica descritta – ogni nuovo vincolo riduce progressivamente l’insieme degli stati possibili – rivela come il progetto proceda per progressiva restrizione dei mondi compatibili, fino a isolare l’azione prescritta. “Ogni nuova equazione o vincolo che introduciamo in un sistema riduce l’insieme degli stati possibili a un sottoinsieme di quelli precedentemente possibili.” – (fr:1782) [Each new equation or constraint we introduce into a system reduces the set of possible states to a subset of those previously possible.]

Sul piano storico e testimoniale, il brano esemplifica il programma di Herbert A. Simon per una scienza dell’artificiale, in cui il design razionale viene ricondotto interamente a procedure di ottimizzazione e alla logica dichiarativa, evitando qualsiasi proliferazione di logiche speciali. L’insistenza sulla computabilità effettiva dell’ottimo – con l’esempio limite degli scacchi – segnala la consapevolezza dei limiti della razionalità olimpica e anticipa temi centrali della complessità computazionale e dell’intelligenza artificiale. I rimandi a Jørgensen, Ramsey, de Finetti, von Neumann, Arrow e Savage radicano la proposta in una solida tradizione logico‑matematica, mostrando come la teoria del design possa poggiare su fondamenta già consolidate della teoria delle decisioni e della probabilità.

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[14.1/1-29-1792|1818]

14 Il “satisficing” e i limiti dell’ottimizzazione nella progettazione

“Now no one in his right mind will satisfice if he can equally well optimize; no one will settle for good or better if he can have best. But that is not the way the problem usually poses itself in actual design situations.” – (fr:1795‑1796) [“Ora, nessuno sano di mente si accontenterà di una soluzione soddisfacente se può altrettanto bene ottimizzare; nessuno si accontenterà del bene o del meglio se può avere l’ottimo. Ma non è così che il problema si presenta di solito nelle situazioni progettuali reali.”]

I metodi tradizionali della progettazione ingegneristica si fondano molto più su specifiche di prestazione espresse come disuguaglianze che su massimi e minimi (fr:1791). Le cosiddette figure di merito, osserva l’autore, “consentono il confronto tra progetti in termini di ‘migliore’ e ‘peggiore’, ma raramente forniscono un giudizio di ‘ottimo’” (fr:1792) [“So-called ‘figures of merit’ permit comparison between designs in terms of ‘better’ and ‘worse’ but seldom provide a judgment of ‘best.’”]. Un esempio classico di questa logica sono i metodi del luogo delle radici impiegati nella progettazione dei sistemi di controllo (fr:1793).

Proprio perché la ricerca di soluzioni non deve essere confinata all’ottimizzazione (fr:1790), l’autore ha coniato un termine specifico: “Poiché non esisteva in inglese una parola per i metodi decisionali che cercano soluzioni buone o soddisfacenti anziché ottime, alcuni anni fa introdussi il termine ‘satisficing’ per indicare tali procedure” (fr:1794) [“Since there did not seem to be any word in English for decision methods that look for good or satisfactory solutions instead of optimal ones, some years ago I introduced the term ‘satisficing’ to refer to such procedures.”]. Il punto decisivo è che nella progettazione reale non si sceglie quasi mai tra soluzioni soddisfacenti e soluzioni ottime, perché solo raramente si dispone di un metodo per individuare l’ottimo (fr:1797).

Il problema del commesso viaggiatore serve a illustrare questa impossibilità pratica. Dato un insieme di città, si tratta di trovare il percorso più breve che le tocchi tutte; l’algoritmo di ottimizzazione diretto (provare tutti i percorsi e scegliere il più corto) è subito computazionalmente infattibile – il numero di percorsi per N città è N! (fr:1798‑1799). Nonostante siano state trovate scorciatoie, “nessun algoritmo è stato scoperto abbastanza potente da risolvere il problema del commesso viaggiatore con una quantità tollerabile di calcolo per un insieme, diciamo, di cinquanta città” (fr:1800) [“no algorithm has been discovered sufficiently powerful to solve the traveling salesman problem with a tolerable amount of computing for a set of, say, fifty cities.”]. Piuttosto che lasciare il commesso a casa, si preferisce trovargli un percorso soddisfacente, anche se non ottimo (fr:1801); il buon senso produce in genere un itinerario abbastanza buono, e procedure euristiche possono migliorarlo ulteriormente (fr:1802). Questi problemi, tra cui il “problema della localizzazione dei magazzini”, hanno notevole importanza pratica, per esempio nel posizionamento di centrali elettriche in una rete interconnessa (fr:1810).

Nei casi in cui si ricorre al satisficing perché l’ottimizzazione è impraticabile, l’insieme delle alternative è “dato” solo in un senso astratto – esiste un generatore che le produrrebbe tutte – ma non nel senso concreto e rilevante, perché “non possiamo, entro limiti computazionali praticabili, generare tutte le alternative ammissibili e confrontarne i rispettivi meriti” (fr:1804) [“We cannot within practicable computational limits generate all the admissible alternatives and compare their respective merits.”]; né possiamo riconoscere l’alternativa migliore, anche se avessimo la fortuna di generarla subito, prima di averle viste tutte (fr:1805). Si cerca quindi in modo da trovare una soluzione accettabile con una ricerca moderata (fr:1806).

Una proprietà cruciale del satisficing è che “in molte situazioni di satisficing la durata attesa della ricerca di un’alternativa che soddisfi determinati standard di accettabilità dipende da quanto elevati sono gli standard, ma dipende ben poco dalla dimensione totale dell’universo da esplorare” (fr:1807) [“in many satisficing situations, the expected length of search for an alternative meeting specified standards of acceptability depends on how high the standards are set, but it depends hardly at all on the total size of the universe to be searched.”]. L’analogia del pagliaio rende l’idea: “Il tempo necessario per cercare in un pagliaio un ago abbastanza affilato per cucire dipende dalla densità di distribuzione degli aghi affilati, non dalla dimensione totale del pagliaio” (fr:1808) [“The time required for a search through a haystack for a needle sharp enough to sew with depends on the density of distribution of sharp needles but not on the total size of the stack.”]. Perciò, quando si adottano metodi di satisficing, spesso non importa se l’insieme totale delle alternative sia “dato” da un algoritmo formale ma inutilizzabile, né quanto sia grande quell’insieme (fr:1811‑1812). Questa caratteristica rende i metodi di satisficing estendibili a problemi progettuali in cui l’insieme delle alternative non è “dato” neppure nel senso chimerico in cui lo è per il commesso viaggiatore (fr:1813).

Se le alternative devono essere sintetizzate anziché semplicemente generate, ci si può chiedere se entrino in gioco nuove forme di ragionamento. Quando si ottimizza, la domanda è empirica e si risponde con fatti e logica dichiarativa ordinaria: “fra tutti i mondi possibili … qual è il migliore?” (fr:1816‑1817) [“Of all possible worlds … which is the best?”]. Nel satisficing, invece, dopo aver trovato un candidato, la domanda è semplicemente: “Questa alternativa soddisfa tutti i criteri di progettazione?” (fr:1818) [“Does this alternative satisfy all the design criteria?”]. Anche in questo caso il ragionamento richiesto rimane entro la logica dichiarativa standard (fr:1815‑1817). Il contributo storico del passo sta nell’aver formalizzato il satisficing come strategia razionale in condizioni di razionalità limitata, mostrando che nella maggior parte delle situazioni progettuali la ricerca del “meglio” è irrealistica e che l’accettabilità, non l’ottimalità, è il criterio operativo che guida la sintesi di alternative.

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[15.1/1-34-1828|1859]

15 Il ponte tra percezione e azione: apprendimento, produzioni e ricerca euristica nel General Problem Solver

Il testo illustra come un agente costruisca associazioni tra il mondo sensoriale e quello motorio per agire finalisticamente, modellando tale processo nel programma GPS e mostrando la logica della ricerca e i limiti dell’additività nei contesti reali.

All’inizio della vita, un neonato non possiede quasi alcun collegamento tra informazione sensoriale e azione: “Except for a few built-in reflexes, an infant has no basis for correlating its sensory information with its actions.” – (fr:1827) [“Salvo alcuni riflessi innati, un neonato non ha alcuna base per correlare le proprie informazioni sensoriali con le proprie azioni.”] Di conseguenza, “the world of sense and the motor world are two entirely separate, entirely unrelated worlds.” – (fr:1829) [“il mondo del senso e il mondo motorio sono due mondi completamente separati, completamente indipendenti.”] Solo accumulando esperienza su come elementi dell’uno si rapportano a elementi dell’altro il bambino può agire intenzionalmente sul mondo (fr:1830). Una parte essenziale di questo apprendimento precoce consiste nel riconoscere che “particular actions or sequences of actions will bring about particular changes in the state of the sensed world.” – (fr:1828) [“particolari azioni o sequenze di azioni produrranno cambiamenti specifici nello stato del mondo percepito.”] Nel capitolo 4 dell’opera queste associazioni sono state denominate “produzioni” (fr:1826).

Il programma per computer GPS (General Problem Solver), progettato per modellare alcune caratteristiche fondamentali del problem solving umano, mostra in modo netto come l’azione guidata da scopi dipenda dalla costruzione di un ponte tra il mondo afferente e il mondo efferente (fr:1831). Sul versante afferente, o sensoriale, GPS deve poter rappresentare tanto le situazioni o gli oggetti desiderati quanto la situazione presente (fr:1832), nonché le differenze tra i due stati (fr:1833). Sul versante efferente, deve rappresentare le azioni che modificano oggetti o situazioni (fr:1834). Per comportarsi in modo finalizzato, il sistema seleziona di volta in volta quelle azioni che appaiono in grado di rimuovere le differenze rilevate tra lo stato attuale e quello desiderato (fr:1835). Questa selezione si realizza mediante “a table of connections, which associates with each kind of detectable difference those actions that are relevant to reducing that difference.” – (fr:1836) [“una tabella di connessioni, che associa a ciascun tipo di differenza rilevabile le azioni pertinenti per ridurla.”] Si tratta delle sue associazioni, espresse sotto forma di produzioni, che mettono in relazione il mondo afferente con quello efferente (fr:1837). Poiché raggiungere un obiettivo generalmente richiede sequenze di azioni e alcuni tentativi possono risultare inefficaci, GPS deve anche possedere mezzi per rilevare i progressi (i cambiamenti nelle differenze tra effettivo e desiderato) e per provare percorsi alternativi (fr:1838).

Sotto il profilo logico, GPS è un sistema che esplora selettivamente un ambiente – potenzialmente molto ampio – per scoprire e assemblare sequenze di azioni che conducano da una situazione data a una situazione desiderata (fr:1839). La sua dinamica può essere immaginata come il movimento attraverso un grande labirinto: “The nodes of the maze represent situations, described afferently; the paths joining one node to another are the actions, described as motor sequences, that will transform the one situation into the other.” – (fr:1845) [“I nodi del labirinto rappresentano situazioni, descritte in termini afferenti; i percorsi che uniscono un nodo all’altro sono le azioni, descritte come sequenze motorie, che trasformano una situazione nell’altra.”] In ogni momento GPS si trova di fronte all’interrogativo: “Quale azione provare dopo?” (fr:1846). Poiché la conoscenza delle relazioni tra azioni e cambiamenti nella situazione è imperfetta, si tratta di una scelta in condizioni di incertezza (fr:1847).

La ricerca di alternative genera uno spazio di soluzioni enorme, perché le azioni componenti, benché non necessariamente numerose, possono essere combinate in una quantità sterminata di sequenze (fr:1848-1849). Conviene allora ragionare in termini di azioni componenti anziché di sequenze complete, giacché la situazione, se osservata in chiave afferente, si scompone di solito in componenti che corrispondono almeno approssimativamente alle azioni componenti derivate da una fattorizzazione efferente (fr:1850). Il ragionamento implicito in GPS è il seguente: se la situazione desiderata differisce da quella presente per un insieme di differenze D1, D2, …, Dn, e se l’azione A1 elimina differenze di tipo D1, l’azione A2 elimina differenze di tipo D2, e così via, allora la sequenza A1A2…An trasformerà la situazione presente in quella desiderata (fr:1851). Tuttavia, “This reasoning is by no means valid in terms of the rules of standard logic in all possible worlds.” – (fr:1852) [“Questo ragionamento non è affatto valido secondo le regole della logica standard in tutti i mondi possibili.”] La sua validità richiede ipotesi piuttosto robuste sull’indipendenza degli effetti delle diverse azioni sulle diverse differenze (fr:1853); si potrebbe dire che il ragionamento è valido in mondi che sono “additivi” o “fattorizzabili” in un senso specifico (fr:1854). Gli esempi del gatto-cane e dell’ago-filo, citati altrove, generano un’aria di paradosso proprio per la non additività delle azioni coinvolte: il primo caso mostra rendimenti decrescenti, il secondo rendimenti crescenti (fr:1855-1856).

I mondi reali con cui hanno a che fare i solutori di problemi e i progettisti sono raramente del tutto additivi. Le azioni hanno conseguenze collaterali (possono creare nuove differenze) e talvolta possono essere eseguite solo quando sono soddisfatte determinate condizioni al contorno, che richiedono la rimozione di altre differenze prima che l’azione diventi applicabile (fr:1858). In tali circostanze non si può mai essere certi che una sequenza parziale di azioni che realizza alcuni sotto-obiettivi possa essere estesa fino a fornire una soluzione che soddisfi tutte le condizioni e raggiunga tutti gli obiettivi – fossero anche obiettivi “soddisfacenti” (satisficing) – del problema (fr:1859).

Il brano offre una testimonianza significativa del primo periodo dell’intelligenza artificiale e della psicologia cognitiva, in cui un singolo programma come GPS veniva utilizzato per modellare simultaneamente l’apprendimento infantile, il ragionamento finalizzato e la ricerca euristica. L’idea di ponte afferente-efferente realizzato tramite produzioni anticipa i sistemi di produzione impiegati nelle architetture cognitive, mentre il termine satisficing – qui riferito a obiettivi non massimizzanti ma appunto “soddisfacenti” – incarna il concetto di razionalità limitata introdotto da Herbert Simon.

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[16.1/1-23-1898|1920]

16 Generalizzare gli schemi di guida: dalla ricerca della soluzione all’esplorazione come raccolta di informazioni

Il valore assegnato a un cammino parziale non è una valutazione della soluzione, ma una stima del guadagno atteso dal proseguire la ricerca: una prospettiva che trasforma il processo da semplice ricerca della soluzione a raccolta di informazioni sulla struttura del problema, riutilizzabili in contesti differenti.

Il brano estende il concetto di schema di guida della ricerca oltre l’applicazione specifica alla localizzazione di autostrade e oltre l’approccio bayesiano, generalizzandolo a qualunque programma di risoluzione di problemi. Il programma costruisce e memorizza un albero dei percorsi esplorati e associa a ciascun cammino parziale un numero che vorrebbe esprimerne il “valore”. Tuttavia, parlare di “valore” è in realtà un termine improprio – come nota il testo – perché “un cammino parziale non è una soluzione del problema, e un percorso ha un ‘vero’ valore pari a zero a meno che non conduca a una soluzione” (fr:1902‑1903). È quindi più utile intendere quei numeri come stime del guadagno atteso da ulteriore ricerca lungo il percorso, non come valutazioni in senso diretto.

Per questo può essere desiderabile attribuire un valore relativamente alto a un’esplorazione parziale che potrebbe condurre a una soluzione molto buona ma con bassa probabilità: se la prospettiva svanisce proseguendo, si perde soltanto il costo della ricerca e si può imboccare un percorso alternativo (fr:1905‑1907). La conseguenza è che “lo schema per attribuire valori ai cammini parziali può essere del tutto diverso dalla funzione di valutazione per soluzioni complete proposte” (fr:1908), un punto non ovvio se si considera che la maggior parte dei programmi di scacchi dell’epoca usava procedure di valutazione simili o identiche sia per guidare la ricerca sia per giudicare le posizioni raggiunte al termine dei percorsi (fr:1917).

Riconoscere che lo scopo dell’assegnazione di valori a percorsi incompleti è guidare la scelta del prossimo punto da esplorare porta a una generalizzazione ulteriore. “Tutti i tipi di informazione raccolti nel corso della ricerca possono essere preziosi per selezionare il passo successivo”, e non occorre limitarsi alle valutazioni dei cammini parziali (fr:1909‑1910). Un esempio concreto proviene dal dominio scacchistico: un’esplorazione può generare una mossa di continuazione diversa da quelle proposte dal generatore iniziale. Qualunque sia il ramo dell’albero in cui quella mossa è stata generata, essa può essere “rimossa dal contesto e considerata nel contesto di altre sequenze di mosse” (fr:1912). Baylor introdusse un meccanismo del genere, seppure su base limitata, nel programma MATER per la scoperta di combinazioni di scacco matto, e ciò aumentò significativamente la potenza del programma (fr:1913).

Questa possibilità di riuso conduce a due visioni della ricerca. La prima, quella tradizionale, vede i processi di ricerca come processi per conseguire una soluzione. La seconda, più generale, li considera come “processi per raccogliere informazioni sulla struttura del problema che saranno infine utili per scoprire una soluzione” (fr:1914). Quest’ultimo punto di vista è più potente perché le informazioni ottenute lungo un qualsiasi ramo dell’albero di ricerca possono essere impiegate in molti contesti, non solo in quello che le ha generate (fr:1915). Al momento della stesura del testo, solo pochi programmi si erano mossi, anche modestamente, dalla prospettiva più ristretta a quella più ampia. Per una trattazione formale della scelta ottima dei percorsi di ricerca si rinvia a un lavoro di H. A. Simon e J. (fr:1916, 1920).

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[17.1/1-27-1970|1994]

17 Cambiare rappresentazione per risolvere: dal number scrabble al tic-tac-toe

Un gioco di carte dall’apparenza aritmetica diventa immediatamente trasparente se osservato attraverso la lente di un quadrato magico, mostrando come la rappresentazione possa trasformare un problema opaco in una soluzione evidente.

Il testo descrive un semplice gioco, il number scrabble, e lo utilizza come trampolino per una riflessione profonda sul ruolo della rappresentazione nel problem solving e nella progettazione. Le regole sono essenziali: i giocatori pescano a turno una carta da un insieme di nove, numerate da 1 a 9, con l’obiettivo di formare per primi un «libro», cioè una terna di carte la cui somma sia esattamente “The aim of the game is for a player to make up a ‘book,’ that is, a set of exactly three cards whose spots add to 15, before his opponent can do so.” – (fr:1969) [Lo scopo del gioco è realizzare un “libro”, ossia un insieme di esattamente tre carte la cui somma dei punti sia 15, prima che l’avversario riesca a farlo.] “The players draw alternately, one at a time, selecting any one of the cards that remain in the center.” – (fr:1968) [I giocatori pescano alternativamente, uno alla volta, scegliendo una qualsiasi delle carte rimaste al centro.] Se nessuno riesce a formare un libro dopo aver esaurito le nove carte, la partita è patta: “if all nine cards have been drawn without either player making a book, the game is a draw” – (fr:1970) [se tutte e nove le carte sono state pescate senza che nessun giocatore realizzi un libro, la partita è pari].

Di fronte a queste regole sorge spontaneo chiedersi quale sia una buona strategia. “What is a good strategy in this game?” – (fr:1971) [Qual è una buona strategia in questo gioco?] “How would you go about finding one?” – (fr:1972) [Come procederesti per trovarne una?] La risposta dell’autore è un esempio fulminante di cambiamento di rappresentazione. Invita il lettore a considerare un quadrato magico 3×3 composto dalle cifre da 1 a 9, già introdotto in un capitolo precedente: “The magic square here, which I introduced in the third chapter, is made up of the numerals from 1 through” – (fr:1974) [Il quadrato magico qui, che ho introdotto nel terzo capitolo, è formato dai numeri da 1 a ] La disposizione riportata è “4 9 2 3 5 7 8 1 6 14” – (fr:1975) [4 9 2 3 5 7 8 1 6 14], dove il “14” finale segnala una nota a piè di pagina. In tale quadrato ogni riga, ogni colonna e le due diagonali principali sommano a 15: “Each row, column, or diagonal adds to 15, and every triple of these numerals that add to 15 is a row, column, or diagonal of the magic square.” – (fr:1980) [Ogni riga, colonna o diagonale somma a 15, e ogni terna di questi numeri che somma a 15 è una riga, colonna o diagonale del quadrato magico.]

Il nucleo dell’intuizione è proprio qui: realizzare un «libro» nel number scrabble equivale esattamente a ottenere «tre in fila» nel gioco del tic-tac-toe (filetto). “From this, it is obvious that ‘making a book’ in number scrabble is equivalent to getting ‘three in a row’ in the game of tic-tac-toe.” – (fr:1981) [Da ciò è ovvio che “fare un libro” nel number scrabble equivale a ottenere “tre in fila” nel gioco del tic-tac-toe.] Poiché la maggior parte delle persone sa giocare bene a tic-tac-toe, può semplicemente trasferire la propria strategia abituale al nuovo contesto: “But most people know how to play tic-tac-toe well, hence can simply transfer their usual strategy to number scrabble.” – (fr:1982) [Ma la maggior parte delle persone sa giocare bene a tic-tac-toe, quindi può semplicemente trasferire la propria strategia abituale al number scrabble.]

Questo esempio introduce la tesi generale: il modo in cui un problema è rappresentato incide profondamente sulla facilità con cui lo si risolve. “That representation makes a difference is a long-familiar point.” – (fr:1982, ultima parte) [Che la rappresentazione faccia la differenza è un punto noto da tempo.] Lo si evince banalmente dal fatto che l’aritmetica è diventata più semplice con l’adozione delle cifre arabe e della notazione posizionale rispetto ai numeri romani, “although I know of no theoretic treatment that explains why” – (fr:1983) [sebbene non conosca alcuna trattazione teorica che spieghi perché]. Ma la differenza è evidente anche per una ragione più profonda: in matematica ogni derivazione non fa che rendere esplicito ciò che è già implicito nelle premesse. “Hence all mathematical derivation can be viewed simply as change in representation, making evident what was previously true but obscure.” – (fr:1986) [Quindi ogni derivazione matematica può essere vista semplicemente come un cambiamento di rappresentazione, che rende evidente ciò che prima era vero ma oscuro.] Questa prospettiva può essere estesa all’intera attività di risoluzione dei problemi: “Solving a problem simply means representing it so as to make the solution transparent.” – (fr:1988) [Risolvere un problema significa semplicemente rappresentarlo in modo da rendere trasparente la soluzione.] Se il problem solving potesse essere organizzato in questi termini, la questione della rappresentazione diverrebbe centrale; ma anche qualora questa visione apparisse troppo radicale, una comprensione più profonda di come le rappresentazioni vengono create e di come contribuiscono alla soluzione costituirebbe una componente essenziale della futura teoria del progetto: “a deeper understanding of how representations are created and how they contribute to the solution of problems will become an essential component in the future theory of design” – (fr:1989) [una comprensione più profonda di come le rappresentazioni vengano create e di come contribuiscano alla soluzione dei problemi diventerà una componente essenziale nella futura teoria della progettazione].

Il brano si conclude con l’avvio di una sezione sulla rappresentazione spaziale, rilevante per la progettazione architettonica e ingegneristica: “Since much of design, particularly architectural and engineering design, is concerned with objects or arrangements in real Euclidean two-” – (fr:1990) [Poiché gran parte della progettazione, in particolare quella architettonica e ingegneristica, riguarda oggetti o disposizioni nello spazio euclideo reale a due—]. Il testo si interrompe qui, ma le note a piè di pagina arricchiscono il discorso principale. Viene segnalato che il number scrabble non è l’unico isomorfo del tic-tac-toe: John A. Michon ha descritto un altro gioco, JAM, che è il duale del tic-tac-toe nel senso della geometria proiettiva. “Number scrabble is not the only isomorph of tic-tac-toe.” – (fr:1991) [Il number scrabble non è l’unico isomorfo del tic-tac-toe.] “John A. Michon has described another, JAM, which is the dual of tic-tac-toe in the sense of projective geometry.” – (fr:1992) [John A. Michon ne ha descritto un altro, JAM, che è il duale del tic-tac-toe nel senso della geometria proiettiva.] In JAM le righe, le colonne e le diagonali del tic-tac-toe diventano punti, mentre le caselle diventano segmenti che uniscono i punti; la vittoria si ottiene “inceppando” tutti i segmenti passanti per un punto, muovendo con la cattura di un singolo segmento. “That is, the rows, columns, and diagonals of tic-tac-toe become points in JAM, and the squares of the former become line segments joining the points. The game is won by ‘jamming’ all the segments through a point a move consists of seizing or jamming a single segment.” – (fr:1993-1994) [Cioè, le righe, le colonne e le diagonali del tic-tac-toe diventano punti in JAM, e le caselle del primo diventano segmenti che uniscono i punti. La partita è vinta “inceppando” tutti i segmenti passanti per un punto; una mossa consiste nel catturare o inceppare un singolo segmento.]

Il testo, nel suo complesso, costituisce una testimonianza densa e influente del pensiero di Herbert A. Simon sulla scienza del progetto e sull’intelligenza artificiale. Esso mostra come un banale rompicapo ludico possa incarnare il principio secondo cui cambiare la rappresentazione di un problema – qui, passare da una somma aritmetrica a una configurazione spaziale familiare – equivale a risolverlo, e colloca questa idea al cuore di una futura teoria della progettazione, sostenuta dai riferimenti incrociati ai lavori di Dym e Akin sulla rappresentazione nel design (frasi 1976-1978) e allo studio di Korf sui cambiamenti rappresentazionali in intelligenza artificiale (frase 1979).

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[18.1/1-35-2045|2076]

18 Design, psicologia e l’unità dei saperi

Il capitolo estende la teoria del design oltre la professione del progettista, mostrando come la relazione tra ambiente interno ed esterno possa fornire un nucleo comune di conoscenza per riconnettere le culture frammentate della società.

Il capitolo si colloca esplicitamente nel dominio della psicologia, interpretata sia come rapporto dell’uomo con il suo ambiente biologico interno — già affrontato nei capitoli precedenti — sia come relazione con l’ambiente esterno complesso in cui cerca di sopravvivere e realizzarsi. “The present chapter may also be construed as a chapter on psychology: on man’s relation to the complex outer environment in which he seeks to survive and achieve.” – (fr:2045) [Il presente capitolo può anche essere inteso come un capitolo di psicologia: sul rapporto dell’uomo con l’ambiente esterno complesso nel quale cerca di sopravvivere e realizzarsi.] Questa doppia appartenenza, interna ed esterna, costituisce la base per un discorso che trascende la preparazione tecnica. La teoria del design, infatti, può assumere un significato più ampio: “there is another way in which the theory of design may be viewed in relation to other knowledge.” – (fr:2043) [c’è un altro modo in cui la teoria del design può essere considerata in relazione ad altri saperi.] In questo modo, i tre capitoli acquisiscono una rilevanza che va oltre il lavoro del «designer» in senso stretto: “All three chapters, so construed, have import that goes beyond the professional work of the person we have called the ‘designer’.” – (fr:2046) [Tutti e tre i capitoli, così interpretati, hanno un’importanza che va oltre il lavoro professionale della persona che abbiamo chiamato «progettista».]

L’autore si collega a un malessere diffuso: “Many of us have been unhappy about the fragmentation of our society into two cultures.” – (fr:2047) [Molti di noi sono stati scontenti della frammentazione della nostra società in due culture.] Anzi, la frammentazione appare ancora più profonda: “Some of us even think there are not just two cultures but a large number of cultures.” – (fr:2048) [Alcuni di noi pensano addirittura che non ci siano solo due culture, ma un gran numero di culture.] Se si vuole superare questa divisione, è necessario cercare un nucleo comune di conoscenza condivisibile da tutti, che vada oltre i temi della vita quotidiana o della politica. “If we regret that fragmentation, then we must look for a common core of knowledge that can be shared by the members of all cultures — a core that includes more significant topics than the weather, sports, automobiles, the care and feeding of children, or perhaps even politics.” – (fr:2049) [Se rimpiangiamo quella frammentazione, allora dobbiamo cercare un nucleo comune di conoscenza che possa essere condiviso dai membri di tutte le culture – un nucleo che includa argomenti più significativi del meteo, dello sport, delle automobili, della cura e dell’alimentazione dei bambini, o forse persino della politica.] La proposta è che una comprensione condivisa del rapporto con gli ambienti interno ed esterno, che definiscono lo spazio in cui viviamo e scegliamo, può costituire almeno una parte di quel nucleo significativo. “A common understanding of our relation to the inner and outer environments that define the space in which we live and choose can provide at least part of that significant core.” – (fr:2050) [Una comprensione comune del nostro rapporto con gli ambienti interno ed esterno che definiscono lo spazio in cui viviamo e scegliamo può fornire almeno parte di quel nucleo significativo.]

Per illustrare questa affermazione, che potrebbe sembrare esagerata, il testo ricorre alla musica. “Let me use the realm of music to illustrate what I mean.” – (fr:2052) [Lasciatemi usare il regno della musica per illustrare ciò che intendo.] La musica è presentata come una delle più antiche scienze dell’artificiale, già riconosciuta come tale dai Greci. “Music is one of the most ancient of the sciences of the artificial, and was so recognized by the Greeks.” – (fr:2053) [La musica è una delle più antiche scienze dell’artificiale, e come tale fu riconosciuta dai Greci.] Tutto ciò che è stato detto a proposito dell’artificiale si applica alla musica, alla sua composizione e al suo godimento, esattamente come agli esempi ingegneristici usati in precedenza. “Anything I have said about the artificial would apply as well to music, its composition or its enjoyment, as to the engineering topics I have used for most of my illustrations.” – (fr:2054) [Tutto ciò che ho detto sull’artificiale si applicherebbe altrettanto bene alla musica, alla sua composizione o al suo godimento, quanto agli argomenti ingegneristici che ho usato per la maggior parte delle mie illustrazioni.] La musica possiede uno schema formale e intrattiene pochi, ma importanti, contatti con l’ambiente interno: è capace di evocare forti emozioni, le sue strutture sono rilevabili dagli ascoltatori e alcune relazioni armoniche possono ricevere interpretazioni fisiche e fisiologiche, anche se il loro significato estetico è discutibile. “It has few (but important) contacts with the inner environment; that is, it is capable of evoking strong emotions, its patterns are detectable by human listeners, and some of its harmonic relations can be given physical and physiological interpretations (though the aesthetic import of these is debatable).” – (fr:2056) [Ha pochi (ma importanti) contatti con l’ambiente interno; vale a dire, è capace di evocare forti emozioni, i suoi schemi sono rilevabili dagli ascoltatori umani, e alcune delle sue relazioni armoniche possono ricevere interpretazioni fisiche e fisiologiche (sebbene la loro portata estetica sia discutibile).] Quanto all’ambiente esterno, se si considera la composizione come un problema di design, si incontrano esattamente gli stessi compiti di valutazione, ricerca di alternative e rappresentazione presenti in qualsiasi altro problema progettuale. “As for the outer environment, when we view composition as a problem in design, we encounter just the same tasks of evaluation, of search for alternatives, and of representation that we do in any other design problem.” – (fr:2057) [Quanto all’ambiente esterno, quando consideriamo la composizione come un problema di design, incontriamo esattamente gli stessi compiti di valutazione, di ricerca di alternative e di rappresentazione che abbiamo in qualsiasi altro problema progettuale.] Si può persino applicare alla musica le stesse tecniche di progettazione automatica tramite computer usate in altri campi. Se la musica composta dal computer non ha ancora raggiunto vette estetiche notevoli, essa merita e ha già ricevuto seria attenzione da compositori e analisti professionisti, che non la trovano scritta in linguaggi a loro estranei. “If computer-composed music has not yet reached notable heights of aesthetic excellence, it deserves, and has already received, serious attention from professional composers and analysts, who do not find it written in tongues alien to them.” – (fr:2059) [Se la musica composta dal computer non ha ancora raggiunto vette notevoli di eccellenza estetica, essa merita, e ha già ricevuto, seria attenzione da compositori e analisti professionisti, i quali non la trovano scritta in linguaggi a loro alieni.]

Certo, esistono ingegneri stonati e compositori matematicamente ignoranti, e pochi di loro riescono a intrattenere una conversazione reciprocamente arricchente sui contenuti dei rispettivi lavori professionali. “Few engineers and composers, whether deaf, ignorant, or not, can carry on a mutually rewarding conversation about the content of each other’s professional work.” – (fr:2060) [Pochi ingegneri e compositori, che siano stonati, ignoranti o meno, riescono a sostenere una conversazione reciprocamente arricchente sul contenuto del lavoro professionale altrui.] La proposta, tuttavia, è che possano farlo riguardo al design, cominciando a percepire l’attività creativa comune in cui sono entrambi impegnati e a condividere le esperienze del processo creativo e progettuale. “What I am suggesting is that they can carry on such a conversation about design, can begin to perceive the common creative activity in which they are both engaged, can begin to share their experiences of the creative, professional design process.” – (fr:2061) [Ciò che suggerisco è che essi possano sostenere una tale conversazione sul design, possano cominciare a percepire l’attività creativa comune in cui sono entrambi coinvolti, possano cominciare a condividere le proprie esperienze del processo creativo e progettuale professionale.]

Proprio attorno al computer si è osservata una crescente comunicazione tra discipline intellettuali diverse. Coloro che hanno seguito da vicino lo sviluppo del calcolatore moderno provengono da una grande varietà di campi professionali, tra cui la musica. “Those of us who have lived close to the development of the modern computer through gestation and infancy have been drawn from a wide variety of professional fields, music being one of them.” – (fr:2062) [Quelli di noi che hanno vissuto da vicino lo sviluppo del moderno computer attraverso la gestazione e l’infanzia provengono da un’ampia varietà di campi professionali, e la musica è uno di questi.] Questa comunicazione è stata accolta con favore perché ha aiutato a combattere l’isolamento da culture multiple. “We have welcomed it, because it has brought us into contact with new worlds of knowledge — has helped us combat our own multiple-cultures isolation.” – (fr:2064) [L’abbiamo accolta con favore, perché ci ha messo in contatto con nuovi mondi di conoscenza – ci ha aiutato a combattere il nostro isolamento da culture multiple.] Il superamento dei vecchi confini disciplinari, spesso messo in relazione con i computer e le scienze dell’informazione, non dipende però dall’hardware o dal software in quanto tali. “But surely the computer, as a piece of hardware, or even as a piece of programmed software, has nothing to do directly with the matter.” – (fr:2066) [Ma sicuramente il computer, come pezzo di hardware, o persino come pezzo di software programmato, non ha nulla a che fare direttamente con la questione.] La spiegazione è un’altra: tutti coloro che usano i computer in modo complesso li stanno usando per progettare o per partecipare al processo di progettazione. “The ability to communicate across fields — the common ground — comes from the fact that all who use computers in complex ways are using computers to design or to participate in the process of design.” – (fr:2068) [La capacità di comunicare attraverso i campi – il terreno comune – deriva dal fatto che tutti coloro che usano i computer in modi complessi stanno usando i computer per progettare, o per partecipare al processo di progettazione.] Di conseguenza, i progettisti, o i progettisti di processi di progettazione, sono stati costretti a rendere esplicito come mai prima d’ora che cosa significhi creare un progetto e che cosa accada durante la creazione. “Consequently we as designers, or as designers of design processes, have had to be explicit as never before about what is involved in creating a design and what takes place while the creation is going on.” – (fr:2069) [Di conseguenza noi, come progettisti, o come progettisti di processi di progettazione, abbiamo dovuto essere espliciti come mai prima d’ora su che cosa sia implicato nel creare un progetto e su che cosa accada mentre la creazione è in corso.]

La vera materia del nuovo libero scambio intellettuale tra le molte culture sono dunque i nostri stessi processi di pensiero, di giudizio, di decisione e di scelta. “The real subjects of the new intellectual free trade among the many cultures are our own thought processes, our processes of judging, deciding, … choosing, and creating.” – (fr:2070, fr:2073) [I veri soggetti del nuovo libero scambio intellettuale tra le molte culture sono i nostri stessi processi di pensiero, i nostri processi di giudizio, decisione, scelta e creazione.] Si esportano e importano da una disciplina all’altra idee su come un sistema di elaborazione dell’informazione organizzato serialmente – un essere umano, un computer, o un complesso di uomini, donne e computer in cooperazione organizzata – risolva problemi e raggiunga obiettivi in ambienti esterni di grande complessità. “We are importing and exporting from one intellectual discipline to another ideas about how a serially organized information-processing system like a human being — or a computer, or a complex of men and women and computers in organized cooperation — solves problems and achieves goals in outer environments of great complexity.” – (fr:2074) [Stiamo importando ed esportando da una disciplina intellettuale all’altra idee su come un sistema di elaborazione dell’informazione organizzato in serie – come un essere umano, o un computer, o un complesso di uomini, donne e computer in cooperazione organizzata – risolva problemi e raggiunga obiettivi in ambienti esterni di grande complessità.]

Il capitolo si chiude rovesciando la celebre massima secondo cui lo studio appropriato dell’umanità è l’uomo. L’autore ha argomentato che le persone, o almeno la loro componente intellettiva, possono essere relativamente semplici, e che la maggior parte della complessità del loro comportamento può essere tratta dall’ambiente, dalla loro ricerca di buoni progetti. “But I have argued that people — or at least their intellective component — may be relatively simple, that most of the complexity of their behavior may be drawn from their environment, from their search for good designs.” – (fr:2076) [Ma ho sostenuto che le persone – o almeno la loro componente intellettiva – possono essere relativamente semplici, che la maggior parte della complessità del loro comportamento può essere tratta dall’ambiente, dalla loro ricerca di buoni progetti.] In questa prospettiva, il design diventa la chiave per comprendere non solo gli artefatti, ma la stessa condizione umana.

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19 Razionalità limitata e rappresentazione nella progettazione sociale

I grandi successi della pianificazione umana, dalla missione lunare alla Costituzione americana e al Piano Marshall, mostrano come obiettivi circoscritti e una rappresentazione condivisa del problema siano condizioni indispensabili per agire nella complessità sociale.

Il testo analizza le caratteristiche della progettazione su scala sociale a partire da due esempi che incarnano trionfi della razionalità limitata. La missione Apollo viene giudicata un successo per il raggiungimento del suo scopo dichiarato: “It was a success because people walked on the surface of the Moon.” (fr:2094) [Fu un successo perché delle persone camminarono sulla superficie della Luna]. I benefici collaterali – la rilevanza politica e militare, le ricadute tecnologiche – ebbero un ruolo motivante, ma “once the goal of placing human beings on the Moon had been set, they did not have to enter much into the thoughts of the planners” (fr:2092) [una volta stabilito l’obiettivo di portare esseri umani sulla Luna, non dovettero più occupare i pensieri dei pianificatori]. Proprio per questo, “these by-product benefits and costs are not what we mean when we say the project was a success.” (fr:2093) [questi benefici e costi accessori non sono ciò che intendiamo quando diciamo che il progetto fu un successo]. Né alcuno aveva previsto una delle conseguenze più profonde: “the vivid new perspective we gained of our place in the universe when we first viewed our own pale, fragile planet from space.” (fr:2095) [la vivida nuova prospettiva del nostro posto nell’universo quando vedemmo per la prima volta il nostro pallido, fragile pianeta dallo spazio].

Un successo analogo è riconosciuto alla Costituzione americana. “Almost all of us in the free world regard that document as an impressive example of success in human planning.” (fr:2098) [Quasi tutti noi nel mondo libero consideriamo quel documento un esempio impressionante di riuscita nella pianificazione umana]. La ragione è che “the Constitution, much modified and much interpreted, still survives as the framework for our political institutions, and because the society that operates within its framework has provided most of us with a broad range of freedoms and a high level of material comfort.” (fr:2099) [la Costituzione, molto modificata e molto interpretata, sopravvive ancora come struttura delle nostre istituzioni politiche, e perché la società che opera al suo interno ci ha garantito un’ampia gamma di libertà e un alto livello di benessere materiale].

“Both achievements the voyages to the Moon and the survival of the American Constitution are triumphs of bounded rationality.” (fr:2100) [Entrambe le realizzazioni, i viaggi sulla Luna e la sopravvivenza della Costituzione americana, sono trionfi della razionalità limitata]. Condizione necessaria, benché non sufficiente, fu che “they were evaluated against limited objectives.” (fr:2101) [furono valutate rispetto a obiettivi limitati]. Il punto, già argomentato per la NASA, trova conferma nell’atteggiamento dei padri fondatori: “it is instructive to examine their own views of their goals, reflected in The Federalist and the surviving records of the constitutional convention. What is striking about these documents is their practical sense and the awareness they exude of the limits of foresight about large human affairs.” (fr:2103) [è istruttivo esaminare le loro opinioni sugli obiettivi, riflesse nel Federalista e nei documenti superstiti della convenzione costituzionale. Ciò che colpisce in questi testi è il senso pratico e la consapevolezza che trasmettono dei limiti della previsione nelle grandi questioni umane]. “The authors of The Federalist were Madison, Hamilton, and Jay, but principally the first named.” (fr:2105) [Gli autori del Federalista furono Madison, Hamilton e Jay, ma principalmente il primo] e “Madison’s notes are our chief source on the proceedings of the convention.” (fr:2107) [gli appunti di Madison sono la nostra fonte principale sui lavori della convenzione].

I costituenti “accepted very restricted objectives for their artifact principally the preservation of freedom in an orderly society.” (fr:2104, 2108) [accettarono obiettivi molto ristretti per il loro artefatto, principalmente la preservazione della libertà in una società ordinata]. Inoltre “they did not postulate a new man to be produced by the new institutions but accepted as one of their design constraints the psychological characteristics of men and women as they knew them, their selfishness as well as their common sense.” (fr:2109) [non postularono un uomo nuovo da produrre attraverso le nuove istituzioni, ma accettarono come vincolo progettuale le caratteristiche psicologiche degli uomini e delle donne che conoscevano, il loro egoismo come il loro buon senso]. Nelle caute parole del Federalista n. 55: “As there is a degree of depravity in mankind which requires a certain degree of circumspection and distrust, so there are other qualities in human nature which justify a certain portion of esteem and confidence.” (fr:2110) [Poiché esiste un grado di depravazione nell’umanità che richiede un certo grado di circospezione e diffidenza, così vi sono altre qualità nella natura umana che giustificano una certa dose di stima e fiducia].

Questi esempi illustrano alcune peculiarità della progettazione su scala sociale. “The success of planning on such a scale may call for modesty and restraint in setting the design objectives and drastic simplification of the real-world situation in representing it for purposes of the design process.” (fr:2112) [Il successo della pianificazione su tale scala può richiedere modestia e moderazione nel fissare gli obiettivi progettuali e una drastica semplificazione della situazione reale nel rappresentarla ai fini del processo progettuale]. Anche con questi accorgimenti restano ostacoli ardui, che costituiscono il tema centrale del capitolo: rappresentazione del problema, inadeguatezza dei dati, natura del committente, limiti di tempo e attenzione del pianificatore, ambiguità e conflitto tra obiettivi (fr:2114-2116).

La rappresentazione del problema assume dimensioni nuove nella progettazione sociale. L’esempio del Piano Marshall mostra come l’organizzazione stessa funga da rappresentazione. Nel 1948, “an initial task in carrying out the plan was to shape the ECA organization.” (fr:2119) [un compito iniziale nell’attuare il piano fu dare forma all’organizzazione dell’ECA]. La risposta dipendeva da come si concettualizzava il programma, e “at least six different, and largely contradictory, conceptions were offered for the agency.” (fr:2121) [almeno sei concezioni diverse, e in gran parte contraddittorie, furono proposte per l’agenzia]. C’era chi pensava che il compito fosse “to screen shopping lists proposed by the European nations to make sure the lists contained what was really ‘needed’” (fr:2123) [vagliare le liste della spesa proposte dalle nazioni europee per assicurarsi che contenessero quanto era realmente «necessario»]; chi lo vedeva come “determine the ‘dollar gap’ in each nation’s balance of payments and to authorize funds to close that gap” (fr:2124) [determinare il «dollar gap» nella bilancia dei pagamenti di ciascuna nazione e autorizzare fondi per colmarlo]; chi puntava a “build up a strong deliberative institution in Europe, so that the recipient nations could make their own plans for use of the funds” (fr:2125) [costruire una solida istituzione deliberativa in Europa, affinché le nazioni beneficiarie potessero elaborare propri piani per l’uso dei fondi]; chi proponeva “bilateral agreements between the United States and each of the recipient nations” (fr:2126) [accordi bilaterali tra gli Stati Uniti e ciascuna nazione beneficiaria]; chi riteneva che la parte destinata ai prestiti dovesse essere “handled on a project basis, each project being evaluated for its soundness as an investment” (fr:2127) [gestita su base progettuale, valutando ogni progetto per la sua solidità come investimento]; chi infine immaginava “a policy organ for making broad decisions, then a number of administrative organs for implementing them” (fr:2128) [un organo politico per prendere decisioni generali e poi una serie di organi amministrativi per attuarle].

Tutte queste concezioni avevano qualche fondamento nella legislazione istitutiva, ma “very different assistance plans would result from implementing these different approaches, with very different economic and political consequences.” (fr:2130) [sarebbero derivati piani di assistenza molto diversi, con conseguenze economiche e politiche molto differenti]. “Conceptualizing the problem in a particular way implied organizing the agency in a manner consistent with that conceptualization.” (fr:2131) [Concettualizzare il problema in un certo modo implicava organizzare l’agenzia in maniera coerente con quella concettualizzazione] e di conseguenza “different organizations would lead inevitably to the implementation of quite different programs, emphasizing certain goals and subordinating others.” (fr:2132) [organizzazioni diverse avrebbero portato inevitabilmente all’attuazione di programmi assai diversi, enfatizzando alcuni obiettivi e subordinandone altri]. Nel corso del primo anno, sebbene rimanessero vestigia di tutti e sei gli approcci, “the balance of trade and European cooperation approaches generally prevailed, creating a measure of European economic stability and laying the groundwork for what later became the Common Market and ultimately the European Union.” (fr:2136) [prevalsero in generale l’approccio della bilancia commerciale e quello della cooperazione europea, creando una certa stabilità economica europea e gettando le basi per quello che sarebbe diventato il Mercato Comune e infine l’Unione Europea]. Tentare di attuarli tutti simultaneamente generò quasi una confusione totale; ciò che serviva non era tanto “a ‘correct’ conceptualization as one that could be understood by all the participants and that would facilitate action rather than paralyze it.” (fr:2138) [una concettualizzazione «corretta» quanto una che potesse essere compresa da tutti i partecipanti e che facilitasse l’azione invece di paralizzarla]. L’organizzazione evolutasi fornì una rappresentazione comune del problema entro cui tutti poterono operare.

Un secondo esempio sottolinea l’importanza di identificare la risorsa limitante. Di fronte al congestionamento delle linee di comunicazione del Dipartimento di Stato durante le crisi internazionali, “the teletypes, unable to output messages as rapidly as they were received, would fall many hours behind.” (fr:2142) [le telescriventi, incapaci di emettere messaggi con la stessa rapidità con cui li ricevevano, accumulavano ore di ritardo]. “Important messages to Washington were seriously delayed in transmission.” (fr:2143) [Messaggi importanti diretti a Washington subivano gravi ritardi nella trasmissione]. La scelta della rappresentazione del problema, a partire dall’individuazione della risorsa scarsa – la capacità di elaborazione dei messaggi –, si rivela decisiva per non paralizzare l’azione.

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20 Discrezione professionale e la società come cliente: le sfide del design sociale

Nel design sociale, la definizione del cliente e la gestione delle risposte adattive degli attori coinvolti pongono dilemmi di controllo, motivazione e architettura organizzativa.

Il testo si apre contrapponendo il mondo ipotetico della concorrenza perfetta alla realtà complessa in cui operiamo. Nelle imprese immaginarie della teoria pura della competizione prevarrebbero criteri organizzativi (“In the hypothetical business firms of the pure theory of competition, discussed in chapter 2, organizational criteria would prevail.” – fr:2292 [Nelle imprese ipotetiche della pura teoria della concorrenza, discusse nel capitolo 2, prevarrebbero criteri organizzativi.]), ma nel mondo reale gli ingegneri professionisti godono di un’ampia discrezionalità nel far prevalere considerazioni professionali sugli obiettivi dell’organizzazione (“In the more complex world in which we Page 153 actually live, the professional engineers possess substantial discretion to give professional considerations priority over the goals of the organization.” – fr:2293 [Nel mondo più complesso in cui viviamo effettivamente (Pagina 153), gli ingegneri professionisti possiedono una discrezionalità sostanziale per dare priorità alle considerazioni professionali rispetto agli obiettivi dell’organizzazione.]). Se scelgono di esercitarla, devono stabilire chi sia il cliente e, in particolare, quali esternalità positive e negative vadano incorporate nei criteri di progettazione (“If they choose to exercise that discretion, they must decide who the client is. In particular they must decide which of the positive and negative externalities to which the artifacts they are designing will give rise should be incorporated in the design criteria.” – fr:2294-2295 [Se scelgono di esercitare quella discrezionalità, devono decidere chi sia il cliente. In particolare devono decidere quali esternalità positive e negative – a cui daranno origine gli artefatti che stanno progettando – debbano essere incorporate nei criteri di progettazione.]).

Indicare l’intera società come cliente sembrerebbe una soluzione ovvia, in grado di eliminare ogni ambiguità in un mondo privo di conflitti d’interesse e incertezze professionali (“It may seem obvious that all ambiguities should be resolved by identifying the client with the whole society. That would be a clear-cut solution in a world without conflict of interest or uncertainty in professional judgment.” – fr:2296-2297 [Può sembrare ovvio che ogni ambiguità vada risolta identificando il cliente con l’intera società. Sarebbe una soluzione netta in un mondo senza conflitto d’interesse o incertezza nel giudizio professionale.]). Tuttavia, quando conflitto e incertezza sono presenti, tale scelta abdica il controllo sociale organizzato sui professionisti, lasciando loro il compito di definire obiettivi e priorità sociali (“But when conflict and uncertainty are present, it is a solution that abdicates organized social control over professionals and leaves it to them to define social goals and priorities.” – fr:2298 [Ma quando conflitto e incertezza sono presenti, è una soluzione che abdica il controllo sociale organizzato sui professionisti e lascia a loro il compito di definire obiettivi e priorità sociali.]). Per mantenere una qualche misura di controllo, le istituzioni della società devono condividere con il professionista la ridefinizione degli obiettivi del design (“If some measure of control is to be maintained, the institutions of the society must share with the professional the redefinition of the goals of design.” – fr:2299 [Se si vuole mantenere una qualche misura di controllo, le istituzioni della società devono condividere con il professionista la ridefinizione degli obiettivi del design.]). Il cliente cerca di controllare i professionisti non soltanto definendo gli scopi, ma anche reagendo ai piani che essi propongono (“The client seeks to control professionals not only by defining their goals of design but also by reacting to the plans they propose.” – fr:2300 [Il cliente cerca di controllare i professionisti non solo definendo i loro obiettivi di design ma anche reagendo ai piani che propongono.]).

Questa dinamica svela un nodo motivazionale profondo. È noto che i pazienti spesso non assumono i farmaci prescritti; la società come cliente non è più docile dei pazienti medici (“It is well known that physicians’ patients fail to take much of the medicine that is prescribed for them. Society as client is no more docile than are medical patients.” – fr:2301-2302 [È ben noto che i pazienti dei medici non assumono buona parte dei farmaci loro prescritti. La società come cliente non è più docile di quanto lo siano i pazienti.]). In ogni pianificazione che coinvolga comportamenti umani, questi devono essere motivati, e il richiamo al fatto che «è per il tuo bene» raramente costituisce una motivazione sufficiente (“In any planning whose implementation involves a pattern of human behavior, that behavior must be motivated. Knowledge that”it is for your own good” seldom provides adequate motivation.” – fr:2303-2304 [In ogni pianificazione la cui attuazione coinvolga uno schema di comportamento umano, quel comportamento deve essere motivato. La consapevolezza che «è per il tuo bene» raramente fornisce una motivazione adeguata.]). I membri di un’organizzazione o di una società non sono strumenti passivi; sono essi stessi progettisti che cercano di usare il sistema per perseguire i propri obiettivi (“The members of an organization or a society for whom plans are made are not passive instruments, but are themselves designers who are seeking to use the system to further their own goals.” – fr:2305 [I membri di un’organizzazione o di una società per i quali vengono fatti piani non sono strumenti passivi, ma sono essi stessi progettisti che cercano di usare il sistema per favorire i propri obiettivi.]). La teoria dell’organizzazione affronta il problema motivazionale esaminando l’equilibrio tra gli incentivi offerti ai membri per svolgere i loro ruoli e i contributi che essi forniscono al raggiungimento degli obiettivi organizzativi, e una rappresentazione analoga del processo di pianificazione sociale lo vede come un gioco tra i pianificatori e coloro di cui si vuole influenzare il comportamento (“Organization theory deals with this motivational question by examining organizations in terms of the balance between the inducements that are provided to members to perform their organizational roles and the contributions that the members thereby provide to the achievement of organizational goals.9 A not dissimilar representation of the social planning process views it as a game between the planners and those whose behavior they seek to influence.” – fr:2306 [La teoria dell’organizzazione affronta questa questione motivazionale esaminando le organizzazioni in termini dell’equilibrio tra gli incentivi forniti ai membri per svolgere i loro ruoli organizzativi e i contributi che i membri forniscono in tal modo al raggiungimento degli obiettivi organizzativi. Una rappresentazione non dissimile del processo di pianificazione sociale lo considera come un gioco tra i pianificatori e coloro di cui cercano di influenzare il comportamento.]) – un concetto che, come segnalato, risale alla nozione di Barnard di sopravvivenza organizzativa fondata proprio su tale equilibrio (“The notion of organizational survival and equilibrium depending on the balance of inducements and contributions is due to Chester I. Barnard…” – fr:2308 [La nozione di sopravvivenza ed equilibrio organizzativo dipendente dall’equilibrio tra incentivi e contributi si deve a Chester I. Barnard…]). I pianificatori fanno la loro mossa, e coloro che ne sono influenzati modificano il proprio comportamento per raggiungere i loro scopi nell’ambiente mutato (“The planners make their move (i.e., implement their design), … and those who are affected by it then alter their own behavior to achieve their goals in the changed environment.” – fr:2307, 2309 [I pianificatori fanno la loro mossa (cioè realizzano il loro progetto), … e coloro che ne sono influenzati alterano poi il proprio comportamento per raggiungere i propri obiettivi nell’ambiente modificato.]).

La dimensione di gioco è particolarmente evidente nelle politiche di stabilizzazione economica, dove le risposte adattive di imprese e consumatori possono neutralizzare le politiche monetarie e fiscali (“The gaming aspects of social planning are particularly evident in the domain of economic stabilization policies, where the adaptive response of firms and consumers to monetary and fiscal policies may largely neutralize or negate those policies.” – fr:2310 [Gli aspetti di gioco della pianificazione sociale sono particolarmente evidenti nell’ambito delle politiche di stabilizzazione economica, dove la risposta adattiva di imprese e consumatori alle politiche monetarie e fiscali può in larga misura neutralizzare o negare tali politiche.]). L’assunto dei monetaristi e dei teorici delle «aspettative razionali», secondo cui il governo sarebbe impotente nell’influenzare i livelli occupazionali con gli strumenti keynesiani e ogni tentativo di ridurre la disoccupazione causerebbe solo inflazione, si fonda proprio sull’idea di risposte pubbliche fortemente e rapidamente adattive (“The claims of monetarists, and especially of the”rational expectations” theorists, that government is helpless to influence employment levels by using the standard Keynesian tools of monetary and fiscal policy and that attempts to reduce unemployment can only cause inflation, are based on the assumption that public responses to these measures will be strongly and rapidly adaptive.” – fr:2311 [Le affermazioni dei monetaristi, e specialmente dei teorici delle «aspettative razionali», che il governo sia impotente nell’influenzare i livelli occupazionali usando gli strumenti keynesiani standard di politica monetaria e fiscale e che i tentativi di ridurre la disoccupazione possano solo causare inflazione, si basano sul presupposto che le risposte del pubblico a queste misure saranno fortemente e rapidamente adattive.]). Eppure, al di fuori dell’economia, è ancora raro che la pianificazione sociale includa in modo sistematico le possibili risposte di «gioco» (“Except for economics it is still relatively rare for social planning and policy discussions to include in any systematic way the possible”gaming” responses to plans.” – fr:2312 [Fatta eccezione per l’economia, è ancora relativamente raro che le discussioni di pianificazione e politica sociale includano in modo sistematico le possibili risposte di «gioco» ai piani.]). Per esempio, fino a poco tempo fa si progettavano nuove infrastrutture di trasporto urbano senza immaginare i possibili ricollocamenti della popolazione che le stesse infrastrutture avrebbero prodotto, sebbene tali effetti siano noti da mezzo secolo (“For example, until quite recently it was common to design new urban transit facilities without envisioning the possible relocations of population within the urban area that would be produced by the new facilities themselves. Yet such effects have been known and observed for half a century.” – fr:2313-2314 [Per esempio, fino a tempi molto recenti era comune progettare nuove strutture di trasporto urbano senza immaginare i possibili ricollocamenti della popolazione nell’area urbana che sarebbero stati prodotti dalle strutture stesse. Eppure tali effetti sono conosciuti e osservati da mezzo secolo.]). Le tecniche di pianificazione sociale devono dunque essere ampliate per comprenderli di routine (“Social planning techniques need to be expanded to encompass them routinely.” – fr:2315 [Le tecniche di pianificazione sociale devono essere ampliate per includerli sistematicamente.]).

A questo punto l’attenzione si sposta sulla progettazione delle organizzazioni, introdotta con l’esempio della Costituzione degli Stati Uniti. Configurare organizzazioni – imprese, enti pubblici, associazioni volontarie – è uno dei compiti di design più importanti della società (“In introducing the subject of social design, I used the Constitution of the United States as an example. Configuring organizations, whether business corporations, governmental organizations, voluntary societies or others, is one of society’s most important design tasks.” – fr:2316-2317 [Nell’introdurre il tema del design sociale, ho usato come esempio la Costituzione degli Stati Uniti. Configurare organizzazioni, che siano imprese, organizzazioni governative, società volontarie o altro, è uno dei compiti di design più importanti della società.]). Se fossimo monadi isolate non dovremmo preoccuparcene, ma non lo siamo (“If we human beings were isolated monads small, hermetically sealed particles that had no mutual relations except occasional elastic collisions we would not have to concern ourselves with the design of organizations. But, contrary to libertarian rhetoric, we are not monads.” – fr:2318-2319 [Se noi esseri umani fossimo monadi isolate, piccole particelle ermeticamente sigillate senza relazioni reciproche se non occasionali collisioni elastiche, non dovremmo preoccuparci del design delle organizzazioni. Ma, contrariamente alla retorica libertaria, non siamo monadi.]). Dalla nascita alla morte la nostra capacità di raggiungere obiettivi, perfino di sopravvivere, è strettamente legata alle interazioni sociali (“From birth until death, our ability to reach our goals, even to survive, is tightly linked to our social interactions with others in our society.” – fr:2320 [Dalla nascita fino alla morte, la nostra capacità di raggiungere i nostri obiettivi, persino di sopravvivere, è strettamente legata alle nostre interazioni sociali con gli altri nella nostra società.]). Le organizzazioni impongono regole che limitano le libertà, ma al tempo stesso offrono opportunità e gradi di libertà irraggiungibili con il solo sforzo individuale (“The rules imposed upon us by organizations the organizations that employ us and the organizations that govern us restrict our liberties in a variety of ways. But these same organizations provide us with opportunities for reaching goals and attaining freedoms that we could not even Page 155 imagine reaching by individual effort.” – fr:2321-2322 [Le regole imposte su di noi dalle organizzazioni – le organizzazioni che ci impiegano e le organizzazioni che ci governano – limitano le nostre libertà in vari modi. Ma queste stesse organizzazioni ci forniscono opportunità per raggiungere obiettivi e ottenere libertà che non potremmo neppure (Pagina 155) immaginare di raggiungere con lo sforzo individuale.]). La gran parte dei lettori ha un reddito astronomico rispetto alla media mondiale, e la causa principale va attribuita all’essere nati nel posto giusto al momento giusto, in una società capace di mantenere l’ordine, produrre efficientemente e sostenere le infrastrutture necessarie – il tutto in larga misura grazie alle organizzazioni pubbliche e private (“For example, almost everyone who will read these lines has an income that is astronomical by comparison with the world average. If we were to assign a single cause to our good fortune, we would have to attribute it to being born in the right place at the right time: in a society that is able to maintain order (through public organizations), to produce efficiently (largely through business organizations), and to maintain the infrastructure required for high production (again largely through public organizations).” – fr:2323-2324 [Per esempio, quasi chiunque leggerà queste righe ha un reddito astronomico rispetto alla media mondiale. Se dovessimo assegnare un’unica causa alla nostra buona sorte, dovremmo attribuirla all’essere nati nel posto giusto al momento giusto: in una società capace di mantenere l’ordine (tramite organizzazioni pubbliche), di produrre in modo efficiente (in gran parte tramite organizzazioni imprenditoriali) e di mantenere l’infrastruttura necessaria per un’elevata produzione (ancora in gran parte tramite organizzazioni pubbliche).]).

Nella nostra società e in poche altre, siamo persino riusciti a progettare organizzazioni che non interferiscono in modo flagrante con le libertà di parola e di pensiero (“We have even discovered, in our society and a modest number of others, how to design organizations, business and governmental, that do not interfere egregiously with our freedoms, including those of speech and thought.” – fr:2325 [Abbiamo persino scoperto, nella nostra società e in un modesto numero di altre, come progettare organizzazioni, imprenditoriali e governative, che non interferiscono in modo flagrante con le nostre libertà, incluse quelle di parola e di pensiero.]). Non è questa la sede per una lunga dissertazione, ma non si può passare sotto silenzio il design organizzativo in un capitolo sulle strutture sociali; le organizzazioni sono materia sia di competenza professionale sia di ampio interesse pubblico (“This is not the place to enter into a long disquisition on organizational design, private and public, which has a large literature of its own.10 But one can hardly pass by governments and business firms in complete silence in a chapter on the design of social structures. A society’s organizations are matters not only of specialized professional concern but of broad public concern.” – fr:2326-2327 [Non è questa la sede per una lunga dissertazione sul design organizzativo, pubblico e privato, che ha una sua ampia letteratura. Ma non si può passare completamente sotto silenzio governi e imprese in un capitolo sul design delle strutture sociali. Le organizzazioni di una società sono questioni non solo di interesse professionale specialistico ma di ampio interesse pubblico.]). Oggi, nella nostra società, le organizzazioni – specie quelle governative – godono di una pessima stampa; i termini «politico» e «burocrate» non sono descrittori ma spregiativi (“Today, organizations, and especially governmental organizations, have an exceedingly bad press in our society. The terms”politician” and “bureaucrat” are not used as descriptors but as pejoratives.” – fr:2328-2329 [Oggi le organizzazioni, e specialmente le organizzazioni governative, hanno una stampa estremamente negativa nella nostra società. I termini «politico» e «burocrate» non vengono usati come descrittori ma come spregiativi.]). La reazione inorridita agli attentati di Oklahoma City non si appuntò sugli atteggiamenti antigovernativi espressi, ma sugli omicidi; eppure nel credo americano, sin dai Padri fondatori, persiste più di un poco di anarchismo (spesso declinato come libertarianismo) (“While the events in Oklahoma City surely did not evoke public approval, the general horrified reaction was not to the anti-governmental attitudes that the bombing expressed but to the killings. There is more than a little anarchism (usually phrased as libertarianism) in the current American credo (and for that matter, in our credo since the time of the Founding Fathers).” – fr:2330-2331 [Mentre gli eventi di Oklahoma City non hanno certo suscitato approvazione pubblica, la reazione generale inorridita non era verso gli atteggiamenti antigovernativi espressi dall’attentato ma verso gli omicidi. C’è più di un poco di anarchismo (di solito declinato come libertarianismo) nel credo americano attuale (e, del resto, nel nostro credo fin dall’epoca dei Padri fondatori).]). Proprio per questo, la progettazione organizzativa è una materia che richiede attenzione urgente in qualunque percorso formativo sul design sociale (“Organizational design, then, is a matter for urgent attention in any curriculum on social design.” – fr:2332 [Il design organizzativo, dunque, è una materia che richiede attenzione urgente in qualsiasi curriculum sul design sociale.]).

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21 L’attenzione al futuro: limiti cognitivi e allungamento delle prospettive temporali

Il testo esplora il rapporto tra la mente umana, i suoi limiti computazionali e la percezione del futuro, articolando una riflessione che dalla psicologia della scelta si estende alla definizione di progresso e alla gestione dei problemi ambientali ed energetici. L’analisi prende avvio da una potente metafora visiva: la luce della nostra attenzione illumina vividamente soltanto poche scene del passato – “some Greek warriors camped before Troy, a man on a cross, the painted figure of a deer glimpsed by flickering torchlight on the wall of a limestone cave” (fr:2348) [“alcuni guerrieri greci accampati davanti a Troia, un uomo su una croce, la figura dipinta di un cervo intravista alla luce tremolante di una torcia sulla parete di una grotta calcarea”] – mentre “the light dims even more rapidly in the opposite direction, toward the future” (fr:2350) [“la luce si affievolisce ancora più rapidamente nella direzione opposta, verso il futuro”]. La nostra preoccupazione è centrata sulla mortalità individuale, non su quella remota della Terra (fr:2351), e la capacità di immedesimazione si arresta alla cerchia di genitori, nonni, figli e nipoti: al di là, l’interesse diviene “more curious and intellectual than emotional” (fr:2353) [“più curioso e intellettuale che emotivo”].

Questa limitazione si traduce in un vero e proprio meccanismo di sconto temporale: “the events and prospective events that enter into our value systems are all dated, and the importance we attach to them generally drops off sharply with their distance in time” (fr:2355) [“gli eventi e gli eventi prospettici che entrano nei nostri sistemi di valore sono tutti datati, e l’importanza che attribuiamo loro generalmente cala bruscamente con la loro distanza nel tempo”]. Per esseri a razionalità limitata, ciò è vantaggioso: se ogni decisione dovesse pesare allo stesso modo conseguenze prossime e remote, “we could never act but would be forever lost in thought” (fr:2357) [“non potremmo mai agire ma saremmo per sempre persi nel pensiero”]. Applicare un pesante fattore di sconto riduce i problemi di scelta a dimensioni commisurate alla nostra capacità di calcolo e garantisce che l’integrale degli esiti su futuro e mondo converga (fr:2358-2359). La miopia verso il futuro, tuttavia, non è interamente spiegata dall’evoluzione biologica; essa è “not adaptive, but symptomatic of the limits of our adaptability” (fr:2363) [“non adattativa, ma sintomatica dei limiti della nostra adattabilità”], un vincolo dell’ambiente interno (fr:2364).

L’economista traduce questo sconto in un tasso di interesse: “to find the present value of a future dollar, he applies, backwards, a compound discount rate” (fr:2366) [“per trovare il valore attuale di un dollaro futuro, applica, a ritroso, un tasso di sconto composto”]. Anche un tasso moderato rende i dollari del prossimo secolo irrilevanti per le decisioni odierne. Ampia letteratura cerca di spiegare, non del tutto convincentemente, il tasso di sconto temporale dei risparmiatori – attestatosi attorno al 3% annuo al netto di rischio e inflazione – e quale dovrebbe essere il saggio sociale di scambio tra benessere della generazione presente e quello dei discendenti (fr:2368-2370). Occorre però distinguere il tasso di interesse da un altro fattore che svaluta il futuro: anche se siamo consapevoli di eventi sfavorevoli lontani, potrebbe non esserci nulla da fare oggi (fr:2371-2372). “Our unconcern with a distant future is not merely a failure of empathy but a recognition that (1) we shall probably not be able to foresee and calculate the consequences of our actions for more than short distances into the future and (2) those consequences will in any case be diffuse rather than specific” (fr:2374) [“La nostra noncuranza per il futuro distante non è solo una mancanza di empatia ma il riconoscimento che (1) probabilmente non saremo in grado di prevedere e calcolare le conseguenze delle nostre azioni per più di brevi distanze nel futuro e (2) quelle conseguenze saranno comunque diffuse anziché specifiche”]. Le decisioni importanti riguardano perciò il risparmio e l’investimento, dove la flessibilità – la possibilità di riconvertire strutture e la conoscenza fondamentale non facilmente obsolescente – assicura il valore contro eventi imprevedibili (fr:2375-2377).

Il secolo in corso registra, specie nel mondo industrializzato, un mutamento delle prospettive temporali. L’autore lo illustra scomponendo il problema energetico-ambientale in tre aspetti quasi indipendenti: la dipendenza immediata dal petrolio, da ridurre per sottrarsi al ricatto politico e riequilibrare i pagamenti internazionali; l’esaurimento di petrolio e gas nell’arco di una generazione, affrontabile con carbone e nucleare; e il problema congiunto dell’esaurimento dei combustibili fossili e del loro impatto sul clima, su scala temporale di circa un secolo (fr:2379-2383). “What is remarkable in our age, and relatively novel I believe, is the amount of attention we pay to the third problem” (fr:2384) [“Ciò che è notevole nella nostra epoca, e credo relativamente nuovo, è l’attenzione che dedichiamo al terzo problema”]. Non si tratta di confusione mentale, ma di un genuino abbassamento del tasso di interesse sociale con cui scontiamo eventi remoti (fr:2387). Le cause vanno dalla comunicazione globale e dai trasporti rapidi all’interdipendenza economica e militare, ma il fattore più sottile è il progresso della conoscenza scientifica: archeologia, geologia, antropologia e cosmologia hanno allungato i nostri orizzonti, mentre le tecnologie di laboratorio permettono di rilevare effetti minuscoli e indiretti (fr:2391-2393). Con un’analogia fulminante, l’autore ricorda che “Oscar Wilde once claimed that there were no fogs on the River Thames until Turner, by painting them, revealed them to the residents of London” (fr:2394) [“Oscar Wilde una volta sostenne che non c’erano nebbie sul Tamigi finché Turner, dipingendole, non le rivelò ai residenti di Londra”]; allo stesso modo, la cromatografia e le tecniche analitiche hanno reso visibili sostanze nocive in parti per milione, e il DDT fu considerato insetticida benefico finché non ne fu rilevata la presenza nelle uova di falco e nei pesci (fr:2395-2396). “If eating the apple revealed to us the nature of good and evil, modern analytic tools have taught us how to detect good and evil in minute amounts and at immense distances in time and space” (fr:2397) [“Se mangiare la mela ci rivelò la natura del bene e del male, gli strumenti analitici moderni ci hanno insegnato a rilevare bene e male in quantità minime e a distanze immense nel tempo e nello spazio”]. L’obiezione che le religioni offrano prospettive eterne viene respinta: la vita ultraterrena cristiana o le reincarnazioni orientali riguardano il destino individuale, non le conseguenze mondane delle azioni presenti né la fragilità dell’ambiente (fr:2399-2403). Appare dunque in atto un reale allungamento delle prospettive temporali.

Nel definire il progresso, l’autore constata che la trama sempre più fitta di causa ed effetto sottopone a forti tensioni le nostre procedure di pianificazione. Esiste una corsa continua “between the part of our new science and knowledge that enables us to see more distant views and the part that enables us to deal with what we see” (fr:2406) [“tra la parte della nostra nuova scienza e conoscenza che ci consente di vedere vedute più distanti e la parte che ci consente di affrontare ciò che vediamo”]. Se viviamo talvolta con pessimismo verso la tecnologia, è perché “we have learned to look farther than our arms can reach” (fr:2407) [“abbiamo imparato a guardare più lontano di quanto le nostre braccia possano arrivare”]. Tre possibili criteri di progresso vengono discussi: il soddisfacimento dei bisogni fondamentali (cibo, riparo, salute) registra indubbi successi; l’aumento medio della felicità umana è invece messo in dubbio dalla dinamica dei livelli di aspirazione, per cui una società industriale moderna non appare più favorevole alla felicità di quelle più semplici che l’hanno preceduta, anche se mancano basi empiriche per la nostalgia di un passato più umano (fr:2409-2413). Il terzo criterio è il progresso morale, inteso come capacità di rispondere a valori universali e attribuire uguale peso ai bisogni di tutta l’umanità, presente e futura. L’accresciuta conoscenza può rappresentare tale progresso (fr:2414-2416). Tuttavia, ammonisce il testo, non bisogna essere frettolosi: il Novecento offre esempi terribili di disumanità, e una razionalità allargata a un dominio più vasto potrebbe tradursi in un egoismo più calcolato e non meno pericoloso di quello impulsivo del passato (fr:2417-2419).

L’ultima parte del brano affronta la gestione dell’attenzione in chiave pragmatica: “we are concerned with the future because securing a satisfactory future may require actions in the present” (fr:2420) [“ci preoccupiamo del futuro perché assicurarsi un futuro soddisfacente può richiedere azioni nel presente”]. Ogni interesse che vada oltre questo richiamo all’azione appartiene alla pura curiosità, alla sfera ricreativa anziché a quella lavorativa (fr:2421-2422). La differenza si riflette nitidamente sulle politiche energetiche: la preoccupazione per il breve periodo impone soprattutto la riduzione dei consumi, dato che un aumento consistente dell’offerta immediata è poco realistico; per il medio periodo servono azioni su larga scala per sviluppare e sfruttare tecnologie di conversione del carbone, sabbie e scisti bituminosi, fissione o fusione nucleare sicura; per il lungo periodo, invece, le azioni principali sono programmi di ricerca su fusione nucleare, solare e sulla comprensione approfondita delle conseguenze ambientali di tutte le alternative (fr:2423-2426). In questo modo il testo intreccia la riflessione sui limiti cognitivi dell’uomo con una diagnosi del mutamento storico nella sensibilità verso il futuro, offrendo al contempo una griglia per ordinare le priorità dell’agire collettivo.

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22 L’architettura della complessità: un’introduzione metodologica

Un programma di ricerca sulla complessità organizzata tratto dal capitolo «The Architecture of Complexity: Hierarchic Systems».

Il testo presenta l’apertura di un capitolo dedicato ai sistemi complessi di tipo gerarchico. L’autore annuncia che nel capitolo successivo esaminerà più da vicino proprio l’ultimo degli argomenti elencati in precedenza – i sistemi gerarchici – tra i punti focali allora emergenti: “In the next chapter we will examine the last-named of these more closely.” – (fr:2711) [Nel prossimo capitolo esamineremo più da vicino l’ultimo di questi argomenti.]. Quel panorama comprendeva caos, algoritmi genetici, automi cellulari, catastrofi e sistemi gerarchici, tutti segnali di un mutamento in atto: “More and more, this appears to be just what is happening, with chaos, genetic algorithms, cellular automata, catastrophe, and hierarchical systems serving as some of the currently visible focal points.” – (fr:2710) [Sempre di più, sembra che stia accadendo proprio questo, con caos, algoritmi genetici, automi cellulari, catastrofi e sistemi gerarchici che fungono da alcuni dei punti focali attualmente visibili.].

Il contributo si colloca all’interno di una riflessione più ampia sulla complessità, come attestano le note a piè di pagina che rimandano ai volumi degli Santa Fe Institute Studies in the Sciences of Complexity, tra cui “Artificial Life II. Santa Fe Institute Studies in the Sciences of Complexity, Proceedings, vol. 10 (Redwood City, CA: Addison-Wesley, 1992).” – (fr:2713‑2715) [Artificial Life II. Santa Fe Institute Studies in the Sciences of Complexity, Proceedings, vol. 10 (Redwood City, CA: Addison‑Wesley, 1992).]. Il capitolo stesso è una revisione di un articolo apparso nel 1962 nei Proceedings of the American Philosophical Society, e si apre con un intento dichiarato: “In this chapter I should like to report on some things we have been learning about particular kinds of complex systems encountered in various sciences.” – (fr:2716) [In questo capitolo desidero riferire su alcune cose che abbiamo appreso riguardo a particolari tipi di sistemi complessi incontrati in diverse scienze.].

L’approccio è palesemente astratto. Le teorie discusse, pur nascendo in contesti fenomenici specifici, non si soffermano sui dettagli strutturali: “The developments I shall discuss arose in the context of specific phenomena, but the theoretical formulations themselves make little reference to details of structure.” – (fr:2717) [Gli sviluppi che discuterò sono sorti nel contesto di fenomeni specifici, ma le formulazioni teoriche in sé fanno poco riferimento ai dettagli della struttura.]. Esse guardano piuttosto alla complessità in quanto tale, “without specifying the exact content of that complexity.” – (fr:2718) [senza specificare il contenuto esatto di quella complessità.]. Proprio questa astrazione conferisce loro una potenziale rilevanza interdisciplinare, sebbene l’autore freni subito la parola “applicazione”: “Because of their abstractness, the theories may have relevance application would be too strong a term to many kinds of complex systems observed in the social, biological, and physical sciences.” – (fr:2719) [A causa della loro astrattezza, le teorie possono avere rilevanza – “applicazione” sarebbe un termine troppo forte – per molti tipi di sistemi complessi osservati nelle scienze sociali, biologiche e fisiche.].

L’esposizione procederà evitando tecnicismi, descrivendo ciascuna teoria nel suo contesto d’origine, per poi trarre esempi da ambiti scientifici diversi da quello iniziale: “Then I shall cite some examples of complex systems, from areas of science other than the initial application, to which the theoretical framework appears relevant.” – (fr:2722) [Poi citerò alcuni esempi di sistemi complessi, tratti da aree della scienza diverse dall’applicazione iniziale, ai quali il quadro teorico sembra pertinente.]. L’autore ammette con onestà i propri limiti, dichiarando che nel farlo sconfinerà in campi in cui non è esperto, “perhaps not even literate” – (fr:2723) [forse nemmeno ferrato], e lascia al lettore il compito di distinguere le speculazioni infondate dalle illuminazioni autentiche sul modo in cui la complessità si manifesta in natura: “The reader will have little difficulty, I am sure, in distinguishing instances based on idle fancy or sheer ignorance from instances that cast some light on the ways in which complexity exhibits itself wherever it is found in nature.” – (fr:2724) [Il lettore non avrà difficoltà, ne sono certo, a distinguere esempi fondati su fantasia oziosa o pura ignoranza da esempi che gettano luce sul modo in cui la complessità si manifesta ovunque si trovi in natura.].

Significativamente, l’autore rinuncia a una definizione formale di “sistemi complessi”, rimandando alla distinzione weaveriana tra complessità disorganizzata e complessità organizzata: “I shall not undertake a formal definition of ‘complex systems.’” – (fr:2725) [Non intraprenderò una definizione formale di “sistemi complessi”.], citando W. Weaver che nel 1948 “has distinguished two kinds of complexity, disorganized and organized” – (fr:2728) [ha distinto due tipi di complessità, disorganizzata e organizzata.]. L’attenzione è riservata alla complessità organizzata: “We shall be concerned primarily with organized complexity.” – (fr:2729) [Ci occuperemo principalmente della complessità organizzata.]. Una definizione approssimativa affiora poco oltre, affidata a un’espressione quasi operativa: un sistema complesso è composto da un gran numero di parti che intrattengono molte interazioni – “Page 184 parts that have many interactions.” – (fr:2730) [Page 184 parti che hanno molte interazioni.].

Nel complesso, il brano è una testimonianza storicamente rilevante del programma di ricerca sulla complessità a cavallo tra gli anni Sessanta e i primi Novanta. Pose le basi per uno studio unificante delle architetture gerarchiche, dichiarando fin dall’inizio la tensione tra generalità astratta e radicamento nelle singole discipline, e consacrando la complessità organizzata come oggetto privilegiato d’indagine.

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23 Il principio gerarchico e l’architettura della complessità

La complessità assume spesso una struttura gerarchica, intesa in senso ampio come scomponibilità in sottoinsiemi successivi uniti da relazioni di interazione, concetto che attraversa le scienze fisiche, biologiche, sociali e simboliche.

L’autore chiarisce subito il proprio approccio olistico, definendolo pragmatico per distinguerlo dalla posizione di W. M. Elsasser, e annuncia che il discorso toccherà la complessità tanto nelle scienze naturali quanto nelle arti. “I must emphasize the pragmatism of my holism to distinguish it sharply from the position taken by W. M. Elsasser in The Physical Foundation of Biology” – (fr:2743) [“Devo sottolineare il pragmatismo del mio olismo per distinguerlo nettamente dalla posizione assunta da W. M. Elsasser in The Physical Foundation of Biology”]. “As I go along, I shall have a little to say about complexity in the arts as well as in the natural sciences.” – (fr:2742) [“Strada facendo, avrò qualcosa da dire sulla complessità nelle arti oltre che nelle scienze naturali.”]

Centrale è la riflessione sulla scelta dei sottosistemi elementari. In fisica, osserva, il concetto di “particella elementare” è instabile: “Only a couple of generations ago the atoms themselves were elementary particles; today to the nuclear physicist they are complex systems.” – (fr:2746) [“Solo un paio di generazioni fa gli atomi stessi erano particelle elementari; oggi per il fisico nucleare sono sistemi complessi.”] L’elementarità è relativa allo scopo: “For certain purposes of astronomy whole stars, or even galaxies, can be regarded as elementary subsystems.” – (fr:2747) [“Per certi scopi dell’astronomia intere stelle, o persino galassie, possono essere considerate sottosistemi elementari.”] In biologia accade lo stesso: “In one kind of biological research a cell may be treated as an elementary subsystem; in another, a protein molecule; in still another, an amino acid residue.” – (fr:2748) [“In un tipo di ricerca biologica una cellula può essere trattata come sottosistema elementare; in un altro, una molecola proteica; in un altro ancora, un residuo amminoacidico.”] L’interrogativo che ne scaturisce è “Just why a scientist has a right to treat as elementary a subsystem that is in fact exceedingly complex” – (fr:2749) [“Proprio perché uno scienziato abbia il diritto di trattare come elementare un sottosistema che è in realtà estremamente complesso”], domanda che verrà affrontata più avanti, accettando per ora che gli scienziati più attenti “usually get away with it” – (fr:2750) [“di solito la fanno franca”].

Il termine “gerarchia” viene ridefinito in modo più ampio rispetto all’uso comune. L’etimologia lo lega a un’organizzazione formale con rapporti di autorità: “The term has generally been used to refer to a complex system in which each of the subsystems is subordinated by an authority relation to the system it belongs to.” – (fr:2752) [“Il termine è stato generalmente usato per riferirsi a un sistema complesso in cui ciascun sottosistema è subordinato da una relazione di autorità al sistema a cui appartiene.”] In una gerarchia formale ogni sistema ha un “capo” e ogni sottosistema ha un capo che dipende direttamente dal capo del sistema superiore. Tuttavia l’autore intende includere sistemi con relazioni più complesse e persino sistemi “in which there is no relation of subordination among subsystems” – (fr:2756) [“in cui non vi è alcuna relazione di subordinazione tra i sottosistemi”], ricordando che anche nelle organizzazioni umane la gerarchia formale esiste solo sulla carta, perché “the real flesh-and-blood organization has many inter part relations other than the lines of formal authority” – (fr:2757) [“la vera organizzazione in carne e ossa ha molte relazioni tra le parti diverse dalle linee di autorità formale”]. Propone quindi di usare “gerarchia” in senso esteso per tutti i sistemi complessi analizzabili in successivi insiemi di sottosistemi, riservando l’espressione “gerarchia formale” al concetto specializzato. La “partizione” matematica non basta, perché definisce solo i sottoinsiemi, indipendentemente dalle relazioni tra essi; “By ‘hierarchy’ I mean the partitioning in conjunction with the relations that hold among its parts.” – (fr:2760) [“Con ‘gerarchia’ intendo la partizione congiunta alle relazioni che sussistono tra le sue parti.”]

Il testo percorre diversi domini. Nei sistemi sociali, le imprese, i governi, le università mostrano una struttura di parti dentro parti, ma la gerarchia sociale più comune non è quella formale. “Almost all societies have elementary units called families, which may be grouped into villages or tribes, and these into larger groupings, and so on.” – (fr:2764) [“Quasi tutte le società hanno unità elementari chiamate famiglie, che possono essere raggruppate in villaggi o tribù, e queste in raggruppamenti più ampi, e così via.”] Un metodo operativo per individuare la struttura gerarchica è l’analisi delle interazioni: “If we make a chart of social interactions, of who talks to whom, the clusters of dense interaction in the chart will identify a rather welldefined hierarchic structure.” – (fr:2765) [“Se tracciamo un grafico delle interazioni sociali, di chi parla con chi, i gruppi di interazione densa nel grafico identificheranno una struttura gerarchica piuttosto ben definita.”]

Nei sistemi biologici e fisici la struttura gerarchica è altrettanto evidente. La cellula è l’unità base, organizzata in tessuti, organi, sistemi, e al suo interno contiene sottosistemi come nucleo, membrana, microsomi, mitocondri. A livello microscopico la serie è: particelle elementari, atomi, molecole, macromolecole. A livello macroscopico: sistemi di satelliti, sistemi planetari, galassie. La materia non è distribuita in modo uniforme: persino le distribuzioni più casuali, come i gas, non sono casuali rispetto alle particelle elementari ma rispetto a molecole, che sono già sistemi complessi.

La definizione ampia di gerarchia include una gamma vasta di strutture. Un diamante è gerarchico perché è un cristallo di atomi di carbonio ulteriormente scomponibile in protoni, neutroni ed elettroni, ma è una “very ‘flat’ hierarchy” – (fr:2778) [“gerarchia molto ‘piatta’”], in cui il numero di sottosistemi di primo ordine può essere enormemente grande. Lo stesso vale per un volume di gas molecolare o per un polimero lineare, una lunga catena di monomeri identici. In questi casi si parla di “span of a system” – (fr:2785) [“ampiezza di un sistema”], analogo allo span of control delle organizzazioni, cioè il numero di sottosistemi in cui è partizionato. Una gerarchia è piatta a un dato livello se ha un’ampiezza elevata: il diamante ha ampia span a livello del cristallo, ma non al livello atomico sottostante. La teoria che verrà sviluppata nelle sezioni successive si concentrerà su gerarchie di ampiezza moderata, con qualche commento sull’applicabilità alle gerarchie molto piatte.

Una differenza importante separa le gerarchie fisiche e biologiche da quelle sociali. Le prime sono descritte in termini spaziali: “We detect the organelles in a cell in the way we detect the raisins in a cake they are ‘visibly’ differentiated substructures localized spatially in the larger structure.” – (fr:2791) [“Rileviamo gli organelli in una cellula come rileviamo l’uvetta in un dolce: sono sottostrutture ‘visibilmente’ differenziate e localizzate spazialmente nella struttura più grande.”] Le gerarchie sociali, invece, sono identificate osservando chi interagisce con chi. I due punti di vista possono essere conciliati definendo la gerarchia in termini di intensità di interazione, osservando che nella maggior parte dei sistemi fisici e biologici un’interazione intensa implica prossimità spaziale. Tuttavia, cellule nervose e fili telefonici permettono interazioni forti a grande distanza, sicché “spatial propinquity becomes less determinative of structure” – (fr:2795) [“la prossimità spaziale diventa meno determinante per la struttura”].

L’ultimo esempio riguarda i sistemi simbolici. Un libro è una gerarchia: è generalmente diviso in capitoli, i capitoli in sezioni, le sezioni in paragrafi, i paragrafi in frasi, le frasi in proposizioni e sintagmi, questi in parole. L’omissione di questa classe di sistemi dagli esempi iniziali viene così colmata, mostrando come la nozione allargata di gerarchia si applichi anche ai prodotti della produzione simbolica umana.

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24 La parabola degli orologiai e l’architettura della complessità

Un modello matematico basato su sottoinsiemi stabili mostra come l’organizzazione gerarchica riduca esponenzialmente i tempi di assemblaggio in sistemi complessi, offrendo una chiave per comprendere la fattibilità dell’evoluzione biologica.

Il testo presenta la celebre parabola di Hora e Tempus, due orologiai immaginari. Entrambi realizzavano orologi di alta qualità, ciascuno composto da circa mille parti. “Entrambi erano molto stimati, e i telefoni nei loro laboratori squillavano di frequente: nuovi clienti li chiamavano costantemente.” (fr:2805) [Both of them were highly regarded, and the phones in their workshops rang frequently new customers were constantly calling them.] Tuttavia, il loro destino fu opposto: Hora prosperò, mentre “Tempus divenne sempre più povero e infine perse la sua bottega.” (fr:2806) [Tempus became poorer and poorer and finally lost his shop.]

La ragione del fallimento di Tempus non risiedeva nella qualità degli orologi, ma nell’architettura del processo di assemblaggio. Tempus costruiva i suoi orologi in modo tale che, se veniva interrotto—ad esempio, per rispondere al telefono—l’orologio parzialmente assemblato “cadeva immediatamente a pezzi e doveva essere riassemblato dagli elementi.” (fr:2809) [if he had one partly assembled and had to put it down to answer the phone, say it immediately fell to pieces and had to be reassembled from the elements.] Questo creava un circolo vizioso: più i clienti erano soddisfatti, più telefonate riceveva, e meno tempo ininterrotto aveva per completare un orologio.

Hora, invece, produceva orologi non meno complessi, ma progettati secondo una logica gerarchica. Aveva scomposto il problema in sottogruppi stabili di circa dieci elementi ciascuno. Dieci di questi sottogruppi formavano un’unità più grande, e un sistema di dieci di queste ultime costituiva l’intero orologio. L’effetto di questa struttura modulare è cruciale: “quando Hora doveva mettere giù un orologio parzialmente assemblato per rispondere al telefono, perdeva solo una piccola parte del suo lavoro, e assemblava i suoi orologi in una frazione delle ore lavorative impiegate da Tempus.” (fr:2814) [when Hora had to put down a partly assembled watch to answer the phone, he lost only a small part of his work, and he assembled his watches in only a fraction of the man-hours it took Tempus.]

Il testo procede con un’analisi quantitativa che formalizza questa intuizione. Si introduce una probabilità p che un’interruzione avvenga mentre si aggiunge una parte a un assemblaggio incompleto. Per Tempus, la probabilità di completare un orologio senza interruzioni è un numero infinitesimale pari a (1-p)^1000. “A meno che p non sia 001 o meno.” (fr:2815) [unless p is 001 or less.]

Il confronto con Hora è impietoso. Egli deve completare 111 sottoinsiemi da dieci parti ciascuno, e la probabilità di non essere interrotto durante l’assemblaggio di uno di essi è molto più alta. Ipotizzando un p di circa 01—una probabilità su cento di interruzione durante l’aggiunta di ogni singolo pezzo—la differenza nella quantità di lavoro perso a ogni interruzione è enorme: in media, 100 parti per Tempus contro 5 per Hora. La combinazione dei tre fattori descritti (il numero di assemblaggi da completare, la quantità di lavoro perso per interruzione e la probabilità di successo di un singolo tentativo) produce un risultato sconvolgente. La probabilità che Tempus completi un assemblaggio è di soli 44 tentativi riusciti su un milione, mentre Hora ne completa nove su dieci. Di conseguenza, Tempus deve compiere un numero di tentativi per assemblaggio completato ventimila volte superiore a quello di Hora.

Il prodotto finale di questi rapporti porta alla stima conclusiva: “un calcolo semplice mostra che Tempus impiegherà in media circa quattromila volte il tempo di Hora per assemblare un orologio.” (fr:2818) [a straightforward calculation shows that it will take Tempus on the average about four thousand times as long to assemble a watch as Hora.] Una nota a margine sintetizza il calcolo: “1/111 × 100/5 × 99^10/0.991000 = 1/111 × 20 × 000 ~ 000.” (fr:2835)

La parabola non è fine a sé stessa, ma funge da modello per un problema ben più vasto: il tempo richiesto per l’evoluzione biologica. Il testo menziona le iniziali speculazioni di H. Jacobson, il quale, applicando la teoria dell’informazione, aveva stimato una probabilità di comparsa della vita così bassa da rendere l’evento evolutivo quasi impossibile. L’errore di Jacobson consisteva nel non aver introdotto la nozione di livelli e sottogruppi stabili. Usando il medesimo approccio formale si può interpretare l’informazione, come neghentropia, quale logaritmo dell’inverso di una probabilità, un’“improbabilità”. Di conseguenza, il tempo atteso per raggiungere un certo stato cresce esponenzialmente con la sua quantità di informazione. Tuttavia, introducendo nel modello l’esistenza di forme intermedie stabili—proprio come i sottoinsiemi di Hora—le stime del tempo necessario per l’evoluzione crollano, diventando plausibili. “La nostra analisi, condotta allo stesso modo, ma con attenzione alle forme intermedie stabili, produce stime molto più piccole.” (fr:2834) [Our analysis, carried through in the same way, but with attention to the stable intermediate forms, produces very much smaller estimates.]

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25 Architettura della complessità: gerarchia, stabilità e rapidità dell’evoluzione

L’organizzazione gerarchica in sottoassiemi stabili e quasi-indipendenti non è solo una metafora orologiera, ma una condizione che rende l’evoluzione dei sistemi complessi sorprendentemente rapida, senza violare leggi fisiche e senza ricorrere a finalismi.

Il brano – tratto da un classico delle scienze della complessità – pone al centro la relazione fra struttura gerarchica e tempo evolutivo. L’assunto di partenza è che “the time required for the evolution of a complex form from simple elements depends critically on the numbers and distribution of potential intermediate stable forms” – (fr:2843) [il tempo necessario perché una forma complessa evolva da elementi semplici dipende in modo essenziale dal numero e dalla distribuzione delle possibili forme intermedie stabili]. Pur non potendo prendere alla lettera una stima numerica precisa, l’autore rivendica che “the lesson for biological evolution is quite clear and direct” – (fr:2842) [la lezione per l’evoluzione biologica è limpida e diretta].

Il modello formale immagina una gerarchia di “sottoassiemi” stabili. Se a ogni livello della gerarchia lo span s è pressoché costante, il tempo richiesto per assemblare un singolo sottoassieme è simile a ogni livello – proporzionale a 1/(1–p)s –, e “the time required for the assembly of a system of n elements will be proportional to log_s n, that is, to the number of levels in the system” – (fr:2845) [il tempo necessario per assemblare un sistema di n elementi sarà proporzionale a log_s n, cioè al numero di livelli del sistema]. Ciò conduce a una conseguenza di grande forza intuitiva: “the time required for the evolution of multi-celled organisms from single-celled organisms might be of the same order of magnitude as the time required for the evolution of single-celled organisms from macromolecules” – (fr:2846) [il tempo richiesto per l’evoluzione di organismi pluricellulari da unicellulari potrebbe essere dello stesso ordine di grandezza del tempo necessario per l’evoluzione di organismi unicellulari a partire da macromolecole]. Lo stesso argomento, nota il testo, può applicarsi alle proteine dagli amminoacidi, alle molecole dagli atomi, agli atomi dalle particelle elementari (fr:2847).

Prima di addentrarsi oltre, l’autore liquida quattro obiezioni ricorrenti. La prima riguarda il rischio di teleologia insito nella metafora dell’orologiaio: il modello non presuppone alcun meccanismo finalistico. “The complex forms can arise from the simple ones by purely random processes” – (fr:2851) [le forme complesse possono sorgere da quelle semplici attraverso processi puramente casuali]. La direzione è fornita dalla stabilità delle forme complesse una volta che queste compaiono: “this is nothing more than survival of the fittest – that is, of the stable” – (fr:2854) [non è altro che la sopravvivenza del più adatto, ovvero del più stabile].

La seconda obiezione osserva che non tutti i grandi sistemi appaiono gerarchici: polimeri lineari come il nylon sono semplici catene di monomeri identici. Il testo risponde considerando tali strutture come “a hierarchy with a span of one – the limiting case” – (fr:2857) [una gerarchia con span uguale a uno, il caso limite], perché una catena di qualsiasi lunghezza rappresenta comunque uno stato di equilibrio relativo.

La terza obiezione chiama in causa il secondo principio della termodinamica. L’evoluzione di sistemi complessi da elementi semplici non dice nulla sul cambiamento entropico dell’intero sistema. “If the process absorbs free energy, the complex system will have a smaller entropy than the elements; if it releases free energy, the opposite will be true” – (fr:2859) [se il processo assorbe energia libera, il sistema complesso avrà un’entropia minore degli elementi; se rilascia energia libera, sarà vero il contrario]. Nella maggior parte dei sistemi biologici vale la prima alternativa, e l’afflusso netto di energia libera deve provenire dal sole o da un’altra sorgente affinché il secondo principio non sia violato (fr:2860). Per l’evoluzione descritta, gli stati intermedi hanno bisogno solo di stabilità locale, e possono essere stabili soltanto in regime stazionario, finché esiste una fonte esterna di energia libera a cui attingere (fr:2861). In ogni caso, l’entropia fisica in gioco è trascurabile: “the amount of entropy, measured in physical units, involved in the formation of a one-celled biological organism is trivially small – about –10^-11 cal/degree” – (fr:2871) [la quantità di entropia, misurata in unità fisiche, coinvolta nella formazione di un organismo unicellulare è irrilevante – circa –10^-11 cal/grado]. La cosiddetta “improbabilità” dell’evoluzione non ha nulla a che vedere con questa quantità di entropia, che ogni cellula batterica produce a ogni generazione. L’argomento è rafforzato dal fatto che “exactly as much information is required to ‘copy’ a cell through the reproductive process as to produce the first cell through evolution” – (fr:2872) [per “copiare” una cellula tramite il processo riproduttivo serve esattamente la stessa quantità di informazione richiesta per produrre la prima cellula tramite evoluzione]. La presenza di forme intermedie stabili esercita quindi un effetto drammatico paragonabile a quello dei catalizzatori sulla velocità di reazione e sulla distribuzione dei prodotti in sistemi aperti, e in nessuno dei due casi la variazione di entropia guida il comportamento del sistema (fr:2873).

La quarta obiezione riguarda l’evoluzione degli organismi pluricellulari. Sebbene la metafora dell’assemblaggio di sottosistemi semplici sembri non adattarsi a casi come la moltiplicazione e specializzazione cellulare a partire da un sistema unico, “systems that evolve through specialization acquire the same kind of boxes-within-boxes structure … as is acquired by systems that evolve by assembly of simpler systems” – (fr:2884) [i sistemi che evolvono per specializzazione acquisiscono lo stesso tipo di struttura a scatole cinesi … che si ottiene nei sistemi che evolvono per assemblaggio di sistemi più semplici]. Vengono citati esempi come l’apparato digerente (bocca, laringe, esofago, stomaco, intestino tenue e crasso, colon) o il sistema circolatorio (cuore, arterie, vene, capillari).

Il testo si sposta così verso il concetto di sistemi quasi scomponibili. “It proposes that it is not assembly from components, per se, but hierarchic structure produced either by assembly or specialization, that provides the potential for rapid evolution” – (fr:2886) [propone che non sia l’assemblaggio di componenti in sé, bensì la struttura gerarchica – prodotta per assemblaggio o per specializzazione – a fornire il potenziale per un’evoluzione rapida]. La condizione di quasi-scomponibilità è precisa: “the potential for rapid evolution exists in any complex system that consists of a set of stable subsystems, each operating nearly independently of the detailed processes going on within the other subsystems, hence influenced mainly by the net inputs and outputs of the other subsystems” – (fr:2887) [il potenziale per un’evoluzione rapida esiste in ogni sistema complesso formato da un insieme di sottosistemi stabili, ciascuno operante in modo quasi indipendente dai processi dettagliati interni agli altri sottosistemi, e quindi influenzato principalmente dagli ingressi e dalle uscite nette degli altri]. Quando la condizione è soddisfatta, “the efficiency of one component (hence its contribution to the organism’s fitness) does not depend on the detailed structure of other components” – (fr:2888) [l’efficienza di un componente – e quindi il suo contributo alla fitness dell’organismo – non dipende dalla struttura dettagliata degli altri componenti].

Storicamente, queste pagine – tratte da The Architecture of Complexity (1962) di Herbert A. Simon – hanno segnato un punto di svolta. Hanno fornito una spiegazione elegante del perché l’evoluzione di sistemi complessi possa avvenire in tempi sorprendentemente brevi, senza invocare disegni provvidenziali né violare la termodinamica. L’enfasi sulla gerarchia stabile e sulla quasi-indipendenza dei sottosistemi ha anticipato e nutrito interi filoni di ricerca sulla modularità in biologia, sull’evoluzione di strutture computazionali e sulla progettazione di organizzazioni umane complesse. Il brano mostra in trasparenza il modo di ragionare di Simon: costruire modelli semplici e falsificabili, rispondere punto per punto alle obiezioni degli specialisti, e infine distillare principi architetturali che valgono dalla fisica delle particelle all’organizzazione sociale.

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26 L’architettura della complessità: gerarchie e sistemi quasi scomponibili

Dall’analisi dell’evoluzione per tentativi ed errori alla spiegazione della presenza ubiquitaria di strutture gerarchiche in natura, il testo delinea i vantaggi selettivi delle forme intermedie stabili e introduce il concetto di sistema quasi scomponibile come strumento per trattare le interazioni deboli fra sottosistemi.

Il brano si apre con un rimando a uno studio precedente: “A. Newell and H. A. Simon,”Computer Simulation of Human Thinking,” Science, 134(December 22, 1961):2011 “ – (fr:2934) [A. Newell e H. A. Simon, “Simulazione al computer del pensiero umano”, Science, 134(22 dicembre 1961):2011-2017], segnalato dalla nota ”11.” – (fr:2933) [11.] e dalle pagine “107” – (fr:2932) [107 ]. Subito dopo, seguendo l’argomentazione, si osserva che se un problema è simile a uno già risolto, “Page 196 similar to one that has been solved before.” – (fr:2935) [Pagina 196 simile a uno che è stato risolto in precedenza.]. In tal caso, “Then, by simply trying again the paths that led to the earlier solution, or their analogues, trial-and-error search is greatly reduced or altogether eliminated.” – (fr:2936) [Allora, semplicemente ripercorrendo i cammini che condussero alla soluzione precedente, o i loro analoghi, la ricerca per tentativi ed errori viene notevolmente ridotta o del tutto eliminata.]. Il testo si interroga quindi su cosa, nell’evoluzione organica, corrisponda a questa capacità di sfruttare l’esperienza passata: “What corresponds to this latter kind of information in organic evolution?” – (fr:2937) [Che cosa corrisponde a quest’ultimo tipo di informazione nell’evoluzione organica?]. La risposta è immediata: “The closest analogue is reproduction.” – (fr:2938) [L’analogo più prossimo è la riproduzione.]. Una volta raggiunto il livello dei sistemi che si auto-riproducono, un sistema complesso può essere moltiplicato indefinitamente. “Reproduction in fact allows the inheritance of acquired characteristics, but at the level of genetic material, of course; that is, only characteristics acquired by the genes can be inherited.” – (fr:2940) [La riproduzione, di fatto, consente l’ereditarietà dei caratteri acquisiti, ma al livello del materiale genetico, beninteso; vale a dire, solo i caratteri acquisiti dai geni possono essere ereditati.]. L’autore preannuncia che tornerà sul tema: “We shall return to the topic of reproduction in the final section of this essay.” – (fr:2941) [Torneremo sul tema della riproduzione nella sezione finale di questo saggio.].

Il discorso si allarga poi a un’altra classe di sistemi complessi, con la sezione “On Empires and Empire Building” – (fr:2942) [Sugli imperi e la costruzione degli imperi]. L’argomento dell’orologiaio viene applicato alla storia: “We have not exhausted the categories of complex systems to which the watchmaker argument can reasonably be applied.” – (fr:2942) [Non abbiamo esaurito le categorie di sistemi complessi a cui l’argomento dell’orologiaio può essere ragionevolmente applicato.]. Viene portato l’esempio di Filippo il Macedone: “Philip assembled his Macedonian empire and gave it to his son, to be later combined with the Persian subassembly and others into Alexander’s greater system.” – (fr:2943) [Filippo assemblò il suo impero macedone e lo diede a suo figlio, per essere poi combinato con il sottoassieme persiano e altri nel più vasto sistema di Alessandro.]. Alla morte di Alessandro, “his empire did not crumble to dust but fragmented into some of the major subsystems that had composed it.” – (fr:2944) [il suo impero non si ridusse in polvere ma si frammentò in alcuni dei principali sottosistemi che lo avevano composto.]. La lezione è che “The watchmaker argument implies that if one would be Alexander, one should be born into a world where large stable political systems already exist.” – (fr:2945) [L’argomento dell’orologiaio implica che, se si vuole essere Alessandro, si dovrebbe nascere in un mondo dove esistono già grandi sistemi politici stabili.]. Dove questa condizione non era soddisfatta, “as on the Scythian and Indian frontiers, Alexander found empire building a slippery business.” – (fr:2946) [come sulle frontiere scitiche e indiane, Alessandro trovò che costruire un impero era un’impresa scivolosa.]. Analogamente, “T. E. Lawrence’s organizing of the Arabian revolt against the Turks was limited by the character of his largest stable building blocks, the separate, suspicious desert tribes.” – (fr:2947) [L’organizzazione della rivolta araba contro i turchi da parte di T. E. Lawrence fu limitata dal carattere dei suoi più grandi blocchi stabili, le tribù separate e diffidenti del deserto.]. Il brano riconosce il diverso statuto epistemico della storia: “The profession of history places a greater value upon the validated particular fact than upon tendentious generalization.” – (fr:2948) [La professione storica attribuisce maggior valore al fatto particolare convalidato che alla generalizzazione tendenziosa.]. Perciò l’autore si astiene dall’elaborare oltre: “I shall not elaborate upon my fancy therefore but shall leave it to historians to decide whether anything can be learned for the interpretation of history from an abstract theory of hierarchic complex systems.” – (fr:2949) [Non elaborerò quindi la mia congettura, ma lascerò agli storici decidere se dallo studio di una teoria astratta dei sistemi complessi gerarchici si possa apprendere qualcosa per l’interpretazione della storia.].

La conclusione formula la spiegazione evolutiva della gerarchia. “We have shown thus far that complex systems will evolve from simple systems much more rapidly if there are stable intermediate forms than if there are not.” – (fr:2950) [Abbiamo mostrato finora che i sistemi complessi evolvono da sistemi semplici molto più rapidamente se esistono forme intermedie stabili di quanto avvenga se non ce ne sono.]. Ne discende che “The resulting complex forms in the former case will be hierarchic.” – (fr:2951) [Le forme complesse risultanti nel primo caso saranno gerarchiche.]. Basta rovesciare l’argomento per spiegare ciò che osserviamo: “We have only to turn the argument around to explain the observed predominance of hierarchies among the complex systems nature presents to us.” – (fr:2952) [Non dobbiamo far altro che capovolgere l’argomento per spiegare la predominanza osservata delle gerarchie tra i sistemi complessi che la natura ci presenta.]. Tra le forme complesse possibili, “hierarchies are the ones that have the time to evolve.” – (fr:2953) [le gerarchie sono quelle che hanno il tempo di evolvere.]. L’ipotesi non distingue tra gerarchie molto piatte, “The hypothesis that complexity will be hierarchic makes no distinction among very flat hierarchies, like crystals and tissues and polymers, and the intermediate forms.” – (fr:2954) [L’ipotesi che la complessità sarà gerarchica non fa distinzione tra gerarchie molto piatte, come cristalli, tessuti e polimeri, e le forme intermedie.]. In natura compaiono entrambe: “Indeed in the complex systems we encounter in nature examples of both forms are prominent.” – (fr:2955) [In effetti, nei sistemi complessi che incontriamo in natura esempi di entrambe le forme sono prominenti.]. Una teoria più completa dovrebbe spiegare le determinanti dell’ampiezza del controllo in questi sistemi: “A more complete theory than the one we have developed here would presumably have something to say about the determinants of width of span in these systems.” – (fr:2956) [Una teoria più completa di quella che abbiamo sviluppato qui avrebbe presumibilmente qualcosa da dire sulle determinanti dell’ampiezza di controllo in questi sistemi.].

L’ultima parte introduce i sistemi quasi scomponibili. “In hierarchic systems we can distinguish between the interactions among subsystems, on the one hand, and the interactions within subsystems that is, among the parts of those subsystems on the other.” – (fr:2957) [Nei sistemi gerarchici possiamo distinguere tra le interazioni fra sottosistemi, da un lato, e le interazioni all’interno dei sottosistemi, cioè tra le parti di quei sottosistemi, dall’altro.]. Tali interazioni “may be, and often will be, of different orders of magnitude.” – (fr:2958) [possono essere, e spesso saranno, di ordini di grandezza diversi.]. Si portano esempi concreti: “In a formal organization there will generally be more interaction, on the average, between two employees who are members of the same department than between two employees from different departments.” – (fr:2959) [In un’organizzazione formale vi sarà generalmente più interazione, in media, tra due impiegati membri dello stesso dipartimento che tra due impiegati di dipartimenti diversi.]; “In organic substances intermolecular forces will generally be weaker than molecular forces, and molecular forces weaker than nuclear forces.” – (fr:2960) [Nelle sostanze organiche le forze intermolecolari saranno generalmente più deboli delle forze molecolari, e le forze molecolari più deboli delle forze nucleari.]; “In a rare gas the intermolecular forces will be negligible compared to those binding the molecules we can treat the individual particles for many purposes as if they were independent of each other.” – (fr:2961) [In un gas raro le forze intermolecolari saranno trascurabili rispetto a quelle che legano le molecole: per molti scopi possiamo trattare le singole particelle come se fossero indipendenti le une dalle altre.]. Si può descrivere tale sistema come scomponibile: “We can describe such a system as decomposable into the subsystems comprised of the individual particles.” – (fr:2962) [Possiamo descrivere un tale sistema come scomponibile nei sottosistemi costituiti dalle singole particelle.]. All’aumentare della densità, “molecular interactions become more significant.” – (fr:2963) [le interazioni molecolari diventano più significative.], ma per un certo intervallo possiamo considerare il caso scomponibile come limite e prima approssimazione: “We can use a theory of perfect gases, for example, to describe approximately the behavior of actual gases if they are not too dense.” – (fr:2965) [Possiamo usare, per esempio, una teoria dei gas perfetti per descrivere approssimativamente il comportamento dei gas reali se non sono troppo densi.]. Come seconda approssimazione si passa a una teoria dei sistemi quasi scomponibili, “in which the interactions among the subsystems are weak but not negligible.” – (fr:2966) [in cui le interazioni fra i sottosistemi sono deboli ma non trascurabili.]. Almeno alcuni sistemi gerarchici possono essere approssimati con successo come sistemi quasi scomponibili. I principali risultati teorici si riassumono in due proposizioni: “(1) in a nearly decomposable system the short-run behavior of each of the component subsystems is approximately independent of the short-run behavior of the other components; (2) in the long run the behavior of any one of the components depends in only an aggregate way on the behavior of the other components.” – (fr:2968) [(1) in un sistema quasi scomponibile, il comportamento di breve periodo di ciascun sottosistema componente è approssimativamente indipendente dal comportamento di breve periodo degli altri componenti; (2) nel lungo periodo, il comportamento di un qualsiasi componente dipende solo in modo aggregato dal comportamento degli altri componenti.]. Segue un esempio concreto: un edificio le cui pareti esterne forniscono isolamento termico perfetto. “We shall take these walls as the boundary of our system. The building is divided into a large number of rooms, the walls between them being good, but not perfect, insulators.” – (fr:2970-2971) [Prenderemo queste pareti come confine del nostro sistema. L’edificio è diviso in un gran numero di stanze, e le pareti tra di esse sono buoni, ma non perfetti, isolanti.]. Infine, “The walls between rooms are the boundaries of our major subsystems.” – (fr:2972) [Le pareti tra le stanze sono i confini dei nostri principali sottosistemi.].

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27 La quasi scomponibilità come proprietà universale dei sistemi gerarchici

La struttura gerarchica, osservabile in ambiti disparati, poggia sulla netta differenza di forza tra legami interni ai componenti e legami tra componenti, separando le dinamiche rapide da quelle lente e rendendo comprensibile e percorribile l’evoluzione della complessità.

Il concetto di quasi scomponibilità (near decomposability) attraversa l’intero brano come chiave di lettura dei sistemi complessi. La tesi centrale è che i sistemi gerarchici presentino legami molto più intensi all’interno dei loro componenti che non tra un componente e l’altro. Ciò produce una separazione tra le dinamiche ad alta frequenza, che riguardano la struttura interna dei sottosistemi, e quelle a bassa frequenza, che descrivono le interazioni tra i sottosistemi. L’autore, dopo averlo illustrato con esempi termici, estende il principio all’economia, alle organizzazioni sociali, ai sistemi fisico-chimici, agli organismi biologici e infine alla descrizione stessa della complessità.

Nelle dinamiche economiche le variabili principali sono prezzi e quantità delle merci. “In economic dynamics the main variables are the prices and quantities of commodities.” – (fr:3004) [Nella dinamica economica le variabili principali sono i prezzi e le quantità delle merci.] Tuttavia il prezzo di una data merce e il tasso al quale viene scambiata dipendono in modo significativo solo dai prezzi e dalle quantità di poche altre merci, insieme ad alcune grandezze aggregate come il livello medio dei prezzi o una misura complessiva dell’attività economica (fr:3005). I grandi coefficienti di accoppiamento corrispondono ai flussi principali di materie prime e semilavorati dentro e tra le industrie. Una matrice input-output dell’economia rivela appunto questa struttura quasi scomponibile, con un’importante qualificazione: esiste un sottosistema di consumo che è fortemente legato a variabili della maggior parte degli altri sottosistemi, il che obbliga ad adattare la nozione di scomponibilità per tenere conto del ruolo speciale del consumo nell’analisi dinamica (fr:3007‑3009).

Anche nelle dinamiche dei sistemi sociali la quasi scomponibilità è molto evidente. “In the dynamics of social systems, where members of a system communicate with and influence other members, near decomposability is generally very prominent.” – (fr:3010) [Nella dinamica dei sistemi sociali, dove i membri di un sistema comunicano e si influenzano a vicenda, la quasi scomponibilità è generalmente molto marcata.] Ciò appare chiarissimo nelle organizzazioni formali, dove l’autorità formale lega ogni membro a un superiore immediato e a pochi subordinati. Certo, molte comunicazioni seguono canali diversi dalle linee gerarchiche ufficiali, ma la maggior parte di questi canali connette un individuo a un numero molto limitato di superiori, subordinati e colleghi. Di conseguenza i confini dipartimentali svolgono un ruolo analogo alle pareti nell’esempio dello scambio di calore (fr:3011‑3014). L’architettura sociale fissa limiti all’interazione simultanea di grandi numeri di sottosistemi: l’essere umano è un elaboratore di informazioni più seriale che parallelo, può sostenere una sola conversazione alla volta, e la maggior parte dei ruoli richiede impegni che consumano tempo, cosicché, per esempio, non si può interpretare il ruolo di “amico” per un numero elevato di persone (fr:3051‑3055). Anche nel sociale le dinamiche a frequenza più alta sono associate ai sottosistemi e quelle a frequenza più bassa ai sistemi più ampi; si ritiene generalmente che l’orizzonte di pianificazione dei dirigenti sia tanto più lungo quanto più alta è la loro collocazione nella gerarchia, e che sia la durata media di un’interazione sia l’intervallo medio tra interazioni crescano con il livello gerarchico (fr:3058‑3060).

Nei sistemi fisico‑chimici la struttura è altrettanto visibile. Prendendo i nuclei atomici come parti elementari e costruendo una matrice delle forze di legame, si trovano elementi di matrice di ordini di grandezza molto diversi. I legami covalenti sono i più forti (energie tipiche dell’ordine di 80‑100 kcal/mole), poi vengono i legami ionici, i legami a idrogeno (circa 10 kcal/mole) e infine le forze di van der Waals, ancora più deboli (fr:3018, 3023‑3024). Scegliendo un ε appena inferiore all’energia di un legame covalente, il sistema si scompone in sottosistemi che sono le molecole costituenti; i legami più deboli corrispondono alle forze intermolecolari. Così le vibrazioni di alta energia e alta frequenza competono ai sottosistemi più piccoli, mentre quelle di bassa frequenza competono ai sistemi più grandi in cui i sottosistemi sono assemblati. L’autore riporta una tabella di numeri d’onda tipici (proporzionali alla frequenza): vibrazioni molecolari 10²‑10³ cm⁻¹, elettroni planetari 10⁴‑10⁵ cm⁻¹, rotazioni nucleari 10⁹‑10¹⁰ cm⁻¹, mostrando che i sistemi molecolari sono quasi scomponibili, con dinamica di breve periodo legata alla struttura interna dei sottosistemi e dinamica di lungo periodo legata alle loro interazioni (fr:3020‑3021, 3026). Molte importanti approssimazioni in fisica (termodinamica dei processi irreversibili, calcoli quantistici in cui le interazioni deboli sono trattate come perturbazioni) si fondano proprio sulla quasi scomponibilità dei sistemi studiati (fr:3027‑3028).

Per comprendere perché l’ampiezza delle gerarchie sia talvolta molto estesa (come nei cristalli) e talvolta ristretta, occorre esaminare il modo in cui l’interazione tra pochi sottosistemi esclude l’interazione di questi con altri. La riflessione parte da un gas di molecole identiche capaci di formare legami covalenti. Se il numero di legami esterni che una combinazione di atomi può mantenere è uguale a quello degli atomi singoli, l’aggregazione può proseguire indefinitamente; se è minore, il processo si arresta. Le molecole di O₂ hanno valenza zero perché l’ossigeno atomico ha valenza due ma il legame multiplo satura la capacità di interazione, mentre catene indefinite di atomi di carbonio a legame singolo conservano una valenza esattamente due (fr:3032‑3044). In presenza di capacità di interazione sia forti che deboli, si formano sottosistemi finché tutta la capacità di legame forte è utilizzata, dopodiché i sottosistemi si connettono tramite i legami deboli di secondo ordine. L’acqua possiede essenzialmente valenza zero (tutti i legami covalenti sono saturati dall’interazione tra idrogeno e ossigeno), ma la sua geometria crea un dipolo elettrico che consente interazioni deboli con i sali disciolti, dando luogo alla conduttività elettrolitica. Analogamente, le forze elettriche, pur essendo molto più intense di quelle gravitazionali, sono “esaurite” nei legami dei sottosistemi più piccoli, mentre su scala astronomica domina la gravità proprio perché non si accumulano squilibri netti di carica macroscopici (fr:3045‑3050).

La proprietà della quasi scomponibilità viene poi applicata all’evoluzione biologica degli organismi pluricellulari. Un organo esegue un insieme specifico di funzioni, richiedendo interazioni continue tra le sue parti componenti; riceve materie prime da altre parti dell’organismo e consegna prodotti, ma questi scambi dipendono solo in modo aggregato da ciò che accade all’interno di ciascun organo. “Like a business firm in an economic market, each organ can perform its functions in blissful ignorance of the detail of activity in other organs, with which it is connected by the digestive, circulatory, and excretory systems and other transport channels.” – (fr:3068) [Come un’impresa in un mercato economico, ciascun organo può svolgere le sue funzioni nella beata ignoranza dei dettagli dell’attività degli altri organi, ai quali è connesso tramite i sistemi digerente, circolatorio, escretore e altri canali di trasporto.] Dunque gli organismi biologici sono quasi scomponibili: le interazioni entro unità a qualsiasi livello sono rapide e intense rispetto alle interazioni tra unità allo stesso livello. Nel breve periodo, singole unità (ad esempio singoli organi) operano quasi indipendentemente dai dettagli operativi delle altre unità (fr:3066‑3072). Nel quadro darwiniano la fitness si misura sul numero di discendenti dell’intero organismo, non su quella dei singoli tessuti. Se la fitness di un gene dipendesse da quali alleli di tutti gli altri geni sono presenti, la combinatoria sarebbe ingestibile. Con la quasi scomponibilità, invece, l’efficienza relativa di due diversi progetti per lo stesso organo è approssimativamente indipendente dalle varianti presenti negli altri organi, così che la fitness totale è una misura additiva dei contributi quasi indipendenti dei singoli organi. Si ottiene così il vantaggio del “cliccare la cassaforte”: la regolazione corretta di ciascun quadrante (i geni che governano i processi di un organo) può essere determinata indipendentemente dalla posizione attuale degli altri quadranti; la ricerca diventa una ricerca di insiemi efficaci di organi anziché di singoli geni (fr:3073‑3079). Oggi si sa che l’architettura del genoma possiede una struttura di controllo gerarchica che mappa abbastanza fedelmente la gerarchia dei processi nell’organismo, sebbene vi siano anche geni per i processi metabolici comuni a tutte le cellule, operanti a un livello gerarchico inferiore e anch’essi quasi indipendenti da quelli specializzati (fr:3080‑3087).

Infine, la descrizione della complessità rispecchia la stessa logica gerarchica. Quando si chiede a una persona di disegnare un volto, essa procede dapprima delineando il contorno, poi aggiunge occhi, naso, bocca, orecchie, capelli; se sollecitata, sviluppa dettagli per ciascun tratto (pupille, palpebre, ciglia…). L’informazione sull’oggetto è immagazzinata nella memoria in modo gerarchico, come uno schema per argomenti. Mettere le informazioni in forma di schema facilita l’inserimento delle relazioni tra le parti principali e delle relazioni interne a ciascuna sotto‑parte, mentre le informazioni dettagliate sulle relazioni tra sotto‑parti appartenenti a parti diverse non trovano posto nello schema e vanno perdute. Questa perdita di informazione, con la conservazione principalmente dell’ordine gerarchico, distingue il disegno di un bambino o di una persona non addestrata da quello di un artista capace di rappresentazione (fr:3088‑3095).

In sintesi, le gerarchie possiedono la proprietà della quasi scomponibilità, con legami intra‑componente generalmente più forti di quelli inter‑componente, fatto che separa la dinamica ad alta frequenza (struttura interna dei componenti) da quella a bassa frequenza (interazione tra componenti). È proprio questa separazione a permettere di descrivere, comprendere e far evolvere i sistemi complessi senza dover fronteggiare una combinatoria che altrimenti sarebbe proibitiva (fr:3061‑3064).

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28 Il programma genetico come metafora computazionale dell’ontogenesi

La riproduzione su stampo del DNA è solo una parte del processo con cui l’informazione ereditaria dirige il metabolismo e lo sviluppo: l’organismo è costruito seguendo un programma che ricapitola, per modificazioni successive, le tappe evolutive.

Il testo propone una riflessione sul modo in cui l’informazione ereditaria viene codificata e utilizzata, passando dalla classica idea di stampo molecolare a una visione più ampia in cui il genoma agisce come un vero e proprio programma. Il punto di partenza è la teoria della duplicazione del DNA:
“One of the most plausible current theories, for example, of the reproduction of deoxyribonucleic acid (DNA) proposes that a DNA molecule, in the form of a double helix of matching parts (each essentially a ‘negative’ of the other), unwinds to allow each half of the helix to serve as a template on which a new matching half can form.” – (fr:3193) [«Una delle teorie attualmente più plausibili, per esempio, sulla riproduzione dell’acido desossiribonucleico (DNA) sostiene che una molecola di DNA, in forma di doppia elica con parti complementari (ciascuna essenzialmente un “negativo” dell’altra), si srotola per permettere a ciascuna metà dell’elica di fungere da stampo su cui una nuova metà complementare può formarsi.»]

La modalità più semplice per riprodurre un sistema complesso è che esso serva da stampo per una copia – “Perhaps the simplest possibility is for the complex system to serve as a description of itself a template on which a copy can be formed.” (fr:3192) [«Forse la possibilità più semplice è che il sistema complesso serva da descrizione di se stesso, uno stampo su cui si può formare una copia.»] – ma il controllo del metabolismo rivela che la duplicazione per stampo non esaurisce le funzioni del materiale genetico. Il DNA, secondo la teoria prevalente, funge da stampo per sé e per l’RNA; l’RNA a sua volta serve da stampo per le proteine. Tuttavia le proteine non operano per stampo: “proteins according to current knowledge guide the organism’s metabolism not by the template method but by serving as catalysts to govern reaction rates in the cell.” (fr:3197) [«le proteine, in base alle conoscenze attuali, guidano il metabolismo dell’organismo non con il metodo dello stampo ma fungendo da catalizzatori per governare le velocità di reazione nella cellula.»]

Da questa distinzione nasce una contrapposizione concettuale: “While RNA is a blueprint for protein, protein is a recipe for metabolism.” (fr:3198) [«Mentre l’RNA è un progetto per le proteine, le proteine sono una ricetta per il metabolismo.»] L’informazione contenuta nei cromosomi non sarebbe cioè una descrizione di stato dell’organismo ma una serie di «istruzioni» per la sua costruzione e manutenzione a partire da nutrienti – concetto che l’autore aveva già espresso con la metafora della ricetta e che ora estende al programma informatico: “I have already used the metaphor of a recipe; I could equally well compare it with a computer program, which is also a sequence of instructions governing the construction of symbolic structures.” (fr:3203) [«Ho già impiegato la metafora della ricetta; potrei altrettanto bene paragonarlo a un programma per calcolatore, che è anch’esso una sequenza di istruzioni che governa la costruzione di strutture simboliche.»]

Considerare il materiale genetico come un programma porta a riconoscergli due proprietà peculiari: è un programma che si autoriproduce ed è un programma plasmato dall’evoluzione darwiniana. In quanto tale, molti suoi antenati dovevano essere programmi vitali – programmi per i sottoassiemi dell’organismo. Da qui la domanda se si possano formulare altre congetture sulla struttura di questo programma. Il richiamo a una celebre generalizzazione biologica – “ontogeny recapitulates phylogeny” (fr:3210) [«l’ontogenesi ricapitola la filogenesi»] – fornisce una chiave interpretativa. L’embrione umano che sviluppa archi branchiali per poi modificarli per altre funzioni è un esempio classico del fatto che “The individual organism in its development goes through stages that resemble some of its ancestral forms.” (fr:3211) [«L’organismo individuale, nel suo sviluppo, attraversa stadi che somigliano ad alcune delle sue forme ancestrali.»]

Benché i biologi sottolineino oggi i limiti del principio e ne riconoscano solo una validità approssimativa e grossolana, esso riassume un insieme significativo di fatti. La spiegazione proposta è che, per risolvere un problema complesso, convenga ridurlo a un problema già risolto, mostrando i passi che conducono dalla vecchia soluzione alla nuova. L’esempio storico della trasformazione di un carro in automobile – rimuovere il timone e aggiungere motore e trasmissione – illustra lo stesso meccanismo: “Similarly a genetic program could be altered in the course of evolution by adding new processes that would modify a simpler form into a more complex one to construct a gastrula, take a blastula and alter it!” (fr:3218) [«Analogamente un programma genetico potrebbe essere stato alterato nel corso dell’evoluzione aggiungendo nuovi processi che modificano una forma più semplice in una più complessa: per costruire una gastrula, prendi una blastula e modificala!»]

La descrizione genetica di una singola cellula assume così una forma diversa da quella che assembla le cellule in un organismo pluricellulare. La moltiplicazione per divisione cellulare richiederebbe come minimo una descrizione di stato (il DNA) e un processo interpretativo semplice che la copi. Ma un simile meccanismo non basterebbe per il differenziamento cellulare durante lo sviluppo. Appare più naturale concettualizzare quel meccanismo come fondato su una descrizione di processo e su un processo interpretativo più complesso che produce l’adulto attraverso una sequenza di stadi, in cui ogni nuovo stadio rappresenta l’effetto di un operatore sullo stadio precedente. L’autore riconosce la difficoltà di concettualizzare l’interrelazione tra descrizione di stato e descrizione di processo, interrelazione resa necessaria dai meccanismi gene-enzima che hanno un ruolo centrale tanto nel metabolismo cellulare quanto nello sviluppo. L’unico indizio ricavato dalla discussione è che la descrizione complessiva possa essere gerarchica, o quasi scomponibile: i livelli inferiori governano le dinamiche veloci, ad «alta frequenza», della singola cellula, mentre le interazioni di livello superiore governano le dinamiche lente, a «bassa frequenza», dell’organismo pluricellulare in via di sviluppo (fr:3225).

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