Interactions between normative systems and software cognitive agents. A formalization in temporal modal defeasible logic and its implementation

Sustainable computer systems require some flexibility to adapt to environmental unpredictable changes. A solution lies in autonomous software agents which can adapt autonomously to their environments. Though autonomy allows agents to decide which behavior to adopt, a disadvantage is a lack of control, and as a side effect even untrustworthiness: we want to keep some control over such autonomous agents. How to control autonomous agents while respecting their autonomy? A solution is to regulate agents’ behavior by norms. The normative paradigm makes it possible to control autonomous agents while respecting their autonomy, limiting untrustworthiness and augmenting system compliance. It can also facilitate the design of the system, for example, by regulating the coordination among agents. However, an autonomous agent will follow norms or violate them in some conditions. What are the conditions in which a norm is binding upon an agent? While autonomy is regarded as the driving force behind the normative paradigm, cognitive agents provide a basis for modeling the bindingness of norms. In order to cope with the complexity of the modeling of cognitive agents and normative bindingness, we adopt an intentional stance. Since agents are embedded into a dynamic environment, things may not pass at the same instant. Accordingly, our cognitive model is extended to account for some temporal aspects. Special attention is given to the temporal peculiarities of the legal domain such as, among others, the time in force and the time in efficacy of provisions. Some types of normative modifications are also discussed in the framework. It is noteworthy that our temporal account of legal reasoning is integrated to our commonsense temporal account of cognition. As our intention is to build sustainable reasoning systems running unpredictable environment, we adopt a declarative representation of knowledge. A declarative representation of norms will make it easier to update their system representation, thus facilitating system maintenance; and to improve system transparency, thus easing system governance. Since agents are bounded and are embedded into unpredictable environments, and since conflicts may appear amongst mental states and norms, agent reasoning has to be defeasible, i.e. new pieces of information can invalidate formerly derivable conclusions. In this dissertation, our model is formalized into a non-monotonic logic, namely into a temporal modal defeasible logic, in order to account for the interactions between normative systems and software cognitive agents.

Models for the Study of Cortical Activity During Cognitive ans Motor Tasks

This thesis is mainly devoted to show how EEG data and related phenomena can be reproduced and analyzed using mathematical models of neural masses (NMM). The aim is to describe some of these phenomena, to show in which ways the design of the models architecture is influenced by such phenomena, point out the difficulties of tuning the dozens of parameters of the models in order to reproduce the activity recorded with EEG systems during different kinds of experiments, and suggest some strategies to cope with these problems. In particular the chapters are organized as follows: chapter I gives a brief overview of the aims and issues addressed in the thesis; in chapter II the main characteristics of the cortical column, of the EEG signal and of the neural mass models will be presented, in order to show the relationships that hold between these entities; chapter III describes a study in which a NMM from the literature has been used to assess brain connectivity changes in tetraplegic patients; in chapter IV a modified version of the NMM is presented, which has been developed to overcomes some of the previous version’s intrinsic limitations; chapter V describes a study in which the new NMM has been used to reproduce the electrical activity evoked in the cortex by the transcranial magnetic stimulation (TMS); chapter VI presents some preliminary results obtained in the simulation of the neural rhythms associated with memory recall; finally, some general conclusions are drawn in chapter VII.

Studio longitudinale sulle capacità cognitive del cane: discriminazione di quantità ed apprendimento per imitazione in relazione all'attaccamento

Il presente studio ha indagato e valutato alcune abilità cognitive del cane: la capacità di discriminare quantità e le capacità di apprendimento mediante imitazione; quest’ultima è poi stata messa in relazione con l’attaccamento nei confronti del proprietario. Per l’esecuzione della prima indagine sono stati messi appunto due test: il primo si è basato esclusivamente sulla presentazione di uno stimolo visivo: diversi quantitativi di cibo, differenti tra loro del 50%, sono stati presentati al cane; la scelta effettuata dai soggetti testati è stata premiata con differenti tipi di rinforzo differenziale o non differenziale. Il secondo test è stato diviso in due parti: sono stati presentati al cane diversi quantitativi di cibo sempre differenti tra loro del 50% ma nella prima parte del test l’input sensoriale per il cane è stato esclusivamente uditivo mentre nella seconda parte è stato sia uditivo che visivo. Ove è stato possibile è stato applicato ai cani un cardiofrequenzimetro al fine di eseguire una valutazione delle variazioni della frequenza cardiaca nel corso del test. Lo scopo è stato quello di valutare se i soggetti testati erano in grado di discriminare la quantità maggiore. La seconda indagine ha analizzato le capacità di apprendimento di 36 soggetti che sono stati suddivisi in cani da lavoro e pet. I soggetti protagonisti dello studio hanno eseguito il Mirror Test per la valutazione dell’apprendimento per imitazione. I soggetti presi in considerazione, sono stati sottoposti a scansione termografica all’inizio ed al termine del test ed è stata rilevata la loro frequenza respiratoria nella fase iniziale e finale del test. In 11 soggetti che hanno eseguito il precedente test è stato possibile eseguire anche il Strange Situation Test per la valutazione dell’attaccamento al proprietario; i test in questione sono stati videoregistrati ed analizzati per mezzo di un software preposto (OBSERVER XT 10).

Ai confini del senso. La schizofrenia tra semiotica, psicopatologia e scienze cognitive

La schizofrenia rappresenta uno dei più grandi enigmi per l’impresa conoscitiva umana: non si conosce la sua eziologia, né le sue basi biologiche e cerebrali. Non è neanche chiaro cosa accada nell’esperienza di chi ne soffre, che sembra vivere in un mondo altro. La scarsa conoscenza dell’esperienza schizofrenica e la distanza tra questa e il senso comune hanno portato molti studiosi a inquadrare questo disturbo come illogico, irrazionale, insensato. Il presente lavoro tenta di confutare tale impostazione, mostrando come il mondo di senso dello schizofrenico si altera, non si disgrega; si trasforma, non si annulla. Il campo di studi all’interno del quale si colloca la ricerca è la semiotica, disciplina che studia i sistemi e i processi di significazione e i modi attraverso cui l’essere umano dà senso al mondo. L’intera indagine è inserita in un quadro interdisciplinare in costante dialogo con la psicopatologia fenomenologica e le scienze cognitive contemporanee, e si sviluppa a partire da numerosi testi autobiografici di pazienti schizofrenici, report psichiatrici, articoli di giornale, film e romanzi sul tema. L’ipotesi su cui si muove il lavoro è che sia possibile comprendere la schizofrenia come un problema costitutivamente semiotico, il cui nucleo è da rintracciarsi in una radicale metamorfosi delle modalità di produrre e interpretare il significato. La scommessa sottesa è che la semiotica possa contribuire in modo sostanziale alla comprensione delle modalità attraverso cui la nostra cultura concettualizza la schizofrenia e dei modi in cui gli schizofrenici danno senso al mondo. Il lavoro indaga, quindi, i legami tra schizofrenia e cultura, la storia del concetto nosografico, e le alterazioni dei processi di significazione nei casi di eloquio disorganizzato, nei racconti autobiografici e nei deliri, cercando anche di fornire strumenti utili alla pratica clinica.