Riconoscere l'intelligenza non umana

L'intelligenza non è così rara come ci piace credere

“Mastodon in the Stars” di shaunl
“Una volta iniziata la vita penso che la vita intelligente sia un risultato molto probabile. Si è evoluto separatamente più volte sulla Terra. "John Hardy durante la discussione del panel del Breakthrough Prize del 2019," C'è vita altrove nell'universo? "

Si ipotizza (oserei dire accettato?) Che l'intelligenza si è evoluta in modo indipendente più di una volta sulla Terra. Una volta (o tre volte) per mammiferi marini, elefanti e primati. Una volta per la famiglia di corvi di uccelli e pappagalli. E una volta per i cefalopodi, in particolare la Coleoidea senza guscio: polpi, calamari e seppie.

Per me, l'idea che gli animali non umani siano intelligenti è una novità. Sospetto che questo punto cieco sia nato dal desiderio di evitare lo stress emotivo, poiché ho mangiato animali per tutta la vita e ho sacrificato molte migliaia di animali per la ricerca neurobiologica. È difficile fare queste cose riconoscendo che gli animali sono intelligenti. Sono anche una persona focalizzata sulle parole e sulla comunicazione e tendo a escludere gli esseri con cui non posso comunicare, umano o no.

Il mio punto di vista mutevole è iniziato tutto con un assaggio casuale della colonna vertebrale di un libro in biblioteca. Il titolo era "Siamo abbastanza intelligenti da sapere quanto sono intelligenti gli animali?" Di Frans de Waal. Risi. Non l'ho raccolto o letto, ma il titolo è rimasto con me e ho iniziato a considerare la domanda.

Una volta che ho iniziato a cercarlo, le prove dell'intelligenza animale erano ovunque. Vedi, ad esempio, questo eccellente articolo di Jonathan Balcombe su Nautilus, "I pesci possono essere più intelligenti dei primati". Guarda qualsiasi episodio di Pianeta Terra o Pianeta Blu e rimarrai sbalordito dal numero di specie che usano strumenti o uniscono le forze con altri per coordinare gli sforzi verso un obiettivo comune.

In che modo viene definita e misurata l'intelligenza animale, quali pressioni evolutive si ritiene determinino l'intelligenza e che cosa rende gli esseri umani speciali? Di seguito è quello che ho scoperto finora.

Che cos'è l'intelligenza?

Tutti possiamo elencare le caratteristiche dell'intelligenza umana: apprendimento, pianificazione, comportamenti orientati agli obiettivi, processo decisionale, risoluzione dei problemi. Più in generale, chiamiamo questa funzione esecutiva. Crediamo che i nostri poteri cognitivi derivino dalla corteccia cerebrale, lo strato più esterno del cervello.

Guardando il cervello macroscopicamente, notiamo che è una superficie contorta. Gyri e sulci creano creste e valli; più superficie per più neuroni.

Microscopicamente, vediamo che la corteccia è organizzata in file e colonne. Le file sono come una torta a sei strati, ogni strato con i suoi ingredienti e sapori. Le colonne corticali sono singole unità computazionali, ognuna dedicata all'elaborazione di un input sensoriale specifico, come l'angolo in alto a destra del campo visivo o la sensazione del mignolo. Le colonne non sono isolate. Si collegano tra loro e alle strutture cerebrali più profonde del cervello.

Questa è un'ottima informazione. Possiamo elencare alcuni comportamenti che consideriamo come dimostrazioni di intelligenza. Abbiamo un elenco delle parti e una mappa del cervello che vengono annotati in modo più dettagliato ogni giorno. Stiamo persino iniziando a collegare i due, identificando i circuiti neurali sottostanti la percezione, il processo decisionale e il comportamento diretto agli obiettivi.

Tutte queste informazioni non riescono ancora a rispondere alla domanda, che cos'è l'intelligenza, soprattutto in un modo che è generalizzabile ai non umani. Questo è esattamente ciò che dobbiamo capire prima di poter riconoscere l'intelligenza in altri esseri, che non avranno la stessa struttura o comportamento cerebrale come noi.

Sembra che sia i ricercatori di animali che gli sviluppatori di intelligenza artificiale abbiano difficoltà a definire ciò che conta come intelligenza. George M. Church, professore di genetica ad Harvard, ha appena pubblicato un estratto del suo capitolo di "Menti possibili: venticinque modi di guardare l'IA" che penso sia rilevante qui. Egli ammonisce che gli umani hanno difficoltà a riconoscere l'intelligenza artificiale come valida o degna di protezione, e dovrebbero. Sembra molto una discussione sull'intelligenza animale.

Fornisce una visione che può aiutarci a definire l'intelligenza. Sta parlando di algoritmi progettati per i sistemi di intelligenza artificiale qui, ma penso che si applichi più ampiamente all'evoluzione dell'intelligenza.

“Per libero arbitrio, abbiamo algoritmi che non sono né completamente deterministici né casuali ma mirati a un processo decisionale probabilistico quasi ottimale. Si potrebbe sostenere che questa è una conseguenza darwiniana pratica della teoria dei giochi. Per molti (non tutti) giochi / problemi, se siamo totalmente prevedibili o totalmente casuali, tendiamo a perdere. "Vedi l'intero estratto," Una carta dei diritti per l'era dell'intelligenza artificiale: dovremmo essere preoccupati per i diritti di tutti i senzienti mentre emerge una diversità di menti senza precedenti. "
La teoria dei giochi sta spuntando ovunque guardo in questi giorni. Molti campi di ricerca sembrano convergere su questa teoria e modellare il loro sistema di interesse come un gioco multiplayer. Imparalo! Foto di Artur.

Mi piace la sua frase qui che il libero arbitrio, o il processo decisionale probabilistico, è una conseguenza darwiniana. Disimballando un po ', c'è un equilibrio ottimale tra prevedibilità e casualità che consente agli esseri di essere flessibili nel pensiero e nell'azione. È richiesto per l'innovazione. Avere la capacità di provare qualcosa di nuovo in circostanze difficili può fare la differenza tra sopravvivenza ed estinzione.

Penso che il funzionamento probabilistico ottimale sia il meccanismo fondamentale richiesto per l'intelligenza. È una caratteristica a tutti i livelli dell'organizzazione, dal comportamento, ai circuiti neurali sottostanti il ​​comportamento, alle proteine ​​sottostanti alla segnalazione neuronale.

La segnalazione elettrica nel cervello si basa sull'apertura e la chiusura di una serie di canali ionici incorporati nella membrana dei neuroni. Indovina un po? Quell'apertura e chiusura è stocastica. C'è una distribuzione di probabilità che un canale ionico sarà aperto dato un certo stimolo. Anche per i canali ionici in cui la struttura è stata determinata a una risoluzione sub-nanometrica e sono stati individuati i meccanismi fisiologici che causano l'apertura e la chiusura dei canali, nessuno può prevedere con certezza se un singolo canale ionico sarà aperto in un tempo a disposizione.

Esempio di una distribuzione di probabilità che mostra la probabilità che un canale ionico sia aperto a concentrazioni crescenti di X (la tua molecola di interesse). Anche con la massima probabilità di apertura, solo circa l'80% dei canali sarà aperto. Anche nelle code evidenziate della distribuzione, una piccola percentuale di canali ionici sarà aperta.

Il funzionamento probabilistico ottimale è un altro modo di dire che il sistema funziona con una distribuzione di probabilità ideale. Le code della distribuzione si trovano in un punto debole in cui c'è abbastanza casualità, abbastanza rumore, in modo che il sistema possa provare abitualmente schemi di segnalazione alternativi in ​​background senza interrompere il funzionamento del tutto. A volte nuovi schemi di segnalazione generati casualmente producono risultati e sono rinforzati positivamente. A titolo di prova, leggi come il cervello impara a controllare i dispositivi esterni attraverso le interfacce cervello-macchina.

Sembro pazzo o ha più senso di quello che penso? Ok, supponiamo che un'ampia definizione abbia una definizione con una domanda più pratica: in che modo i ricercatori animali misurano l'intelligenza?

Indicatori di intelligenza animale

Struttura del cervello

Esistono diverse caratteristiche della struttura del cervello associate all'intelligenza. Una caratteristica è un grande cervello rispetto alle dimensioni del corpo. Il secondo è la presenza di strutture specializzate associate alla funzione esecutiva, come attenzione, pianificazione e apprendimento. Come accennato, gli esseri umani hanno la corteccia. Gli uccelli hanno il nidopallium e i cefalopodi coleoidici hanno il lobo verticale. Un altro è un'alta densità di interneuroni, essenziale per creare connessioni sia locali che a lungo raggio tra gangli specializzati all'interno del cervello e del sistema nervoso periferico.

Questi indicatori accettati sono influenzati dalla nostra convinzione che gli esseri umani siano l'apice dell'intelligenza sulla Terra. Sono propenso a pensare che il sistema nervoso sia abbastanza flessibile da configurarsi in molti modi diversi per dare origine all'intelligenza e non dovremmo chiudere la nostra mente alle alternative.

I cefalopodi ne sono un buon esempio. Sebbene abbiano tutti gli indicatori sopra elencati, hanno anche caratteristiche cerebrali uniche. I cefalopodi controllano i movimenti di molti arti flessibili con un enorme numero di gradi di libertà. Per fare ciò si basano molto di più sull'elaborazione nei neuroni periferici in modo da poter eseguire movimenti stereotipati senza ricorrere al sistema nervoso centrale. In effetti, non sembrano avere una rappresentazione centrale degli arti come i vertebrati intelligenti (vedi questo articolo sulla locomozione del polpo).

"Il sistema nervoso dei cefalopodi rappresenta un esempio lampante di organizzazione incarnata, in cui il cervello centrale agisce come unità decisionale che integra informazioni sensoriali multimodali e coordina i comandi motori eseguiti dalla periferia." Piero Amodio et al.

Flessibilità comportamentale

Oltre alla morfologia cerebrale, gli scienziati osservano e testano il comportamento degli animali per cercare flessibilità comportamentale o la capacità di un animale di modificare il proprio comportamento in base alle circostanze. Alcuni esempi includono la dimostrazione dell'apprendimento, la risoluzione dei problemi, la pianificazione o l'uso degli strumenti, in particolare l'uso di strumenti innovativi o l'uso simultaneo di più strumenti. Gli animali sociali possono dimostrare la loro intelligenza lavorando insieme per raggiungere il loro obiettivo collettivo. C'è anche un legame tra il coinvolgimento nel gioco e l'intelligenza, anche se c'è un dibattito su ciò che viene prima (gli animali intelligenti giocano o il gioco rende gli animali più intelligenti?).

Al contrario, ecco alcuni comportamenti che non sono considerati intelligenti: comportamenti stereotipati e ripetitivi. Comportamenti di stimolo-risposta “cablati” o addestrati. Prova ed errore per raggiungere un obiettivo, piuttosto che la risoluzione dei problemi.

Si discute se la flessibilità comportamentale sia sufficiente o meno per etichettare una specie come intelligente, poiché tali comportamenti possono essere supportati da semplici circuiti neurali. Ma se c'è un comportamento intelligente, importa che il circuito neurale che lo supporta sia semplice? Intelligente è intelligente.

L'intelligenza si evolve quando diventa necessaria per la sopravvivenza

"Le dimensioni del cervello sono dannate, se è fondamentale per la sopravvivenza di una specie, allora quella specie sarà molto probabilmente brava a farlo." Jonathan Balcombe, "Il pesce può essere più intelligente dei primati"

In un recente articolo su Trends in Ecology, "Crescere in modo intelligente e morire giovani: perché i cefalopodi hanno evoluto l'intelligenza?" Piero Amodio et al. descrivere tre pressioni selettive che si ritiene contribuiscano all'evoluzione dell'intelligenza.

  1. Sfide nella ricerca e trasformazione di alimenti (L'ipotesi dell'intelligenza ecologica).
  2. Sfide della vita di gruppo (L'ipotesi dell'intelligenza sociale).
  3. Sfide delle interazioni predatore-preda.

I cefalopodi sono diversi dalle altre specie intelligenti. Sono invertebrati, hanno una breve durata della vita, si accoppiano solo una volta, non si prendono cura dei loro piccoli e non sono animali sociali. Eppure hanno le strutture cerebrali e la flessibilità comportamentale dei vertebrati intelligenti. Perché hanno evoluto l'intelligenza?

Piero Amodio et al. sostengono che la perdita del loro involucro 275 milioni di anni fa ha causato al gruppo di cefalopodi Coleoidea di evolvere l'intelligenza a causa della maggiore vulnerabilità a un'ampia gamma di predatori.

La vulnerabilità improvvisa ai predatori può guidare una rapida evoluzione

Qualche settimana fa è stato pubblicato un ambizioso esperimento che ha dimostrato la selezione naturale. Vedi il documento di ricerca, "Collegare una mutazione alla sopravvivenza nei topi selvatici", di Rowan DH Barrett et al. in Science, e un ottimo esempio di giornalismo scientifico fatto bene, "The Wild Experiment That Showed Evolution in Real Time", di Ed Yong, nell'Atlantico. Ho particolarmente amato l'articolo di Ed Yong perché ho trascorso del tempo a Valentine, nel Nebraska, dove la ricerca è stata completata, e fornisce una visione divertente ed edificante delle interazioni tra la gente del posto e i ricercatori che riflette la mia esperienza lì.

Per questo esperimento, i ricercatori hanno catturato centinaia di topi selvatici con pellicce di colore diverso e li hanno collocati in grandi recinti costruiti su sabbia chiara o su terreno di colore scuro. Dopo soli tre mesi, molti dei topi con i colori della pelliccia che non si fondevano con il loro ambiente erano stati mangiati dai gufi.

I ricercatori hanno sequenziato il gene Agouti, noto per contribuire al colore della pelliccia, per ogni topo. Hanno scoperto sette mutazioni di Agouti con conseguente variazione del colore del mantello e sono state in grado di correlare ciascuna mutazione con la probabilità di sopravvivenza. Hanno trovato una mutazione che ha reso i topi molto meno probabilità di sopravvivere su un terreno di colore scuro. Non sorprende che la mutazione abbia prodotto una pelliccia più leggera, rendendo questi topi facili da colpire per i gufi su uno sfondo scuro. In una sola generazione, quella mutazione divenne comune nella popolazione sulla sabbia chiara e rara nella popolazione sul suolo scuro. Stanno continuando questo esperimento per vedere come questo si evolve per le generazioni future e per sequenziare l'intero genoma di ciascun topo per cercare altre variazioni genetiche che influenzano la sopravvivenza.

Questo topo di colore scuro su neve bianca è una preda facile. Di Lynn_Bystrom

Diversi tipi di modifiche possono causare improvvisa vulnerabilità ai predatori. Nel caso dei topi di colore chiaro, il loro ambiente è cambiato. In precedenza avevano trovato una nicchia ottimale per la loro sopravvivenza e furono costretti a entrare in una nuova nicchia per la quale non erano geneticamente adatti. Questo mi fa pensare alla triste verità che molte nicchie ambientali vengono distrutte dall'attività umana. Le specie che si sono evolute per sopravvivere in quelle nicchie vengono improvvisamente spostate e molte di loro moriranno.

In generale, un improvviso cambiamento nella disponibilità di nicchie (guadagno o perdita), combinato con un aumento del tasso di mortalità dovuto a predatori, esposizione agli elementi o infezione, può causare un rapido arricchimento di alcuni tratti genetici. Questo funziona solo se c'è una variazione genetica nella popolazione e almeno un piccolo sottoinsieme della popolazione ha tratti che lo aiutano a sopravvivere. Altrimenti, la specie si estinguerà.

Nel caso dei cefalopodi non armati, la loro forma corporea è cambiata. Hanno dovuto utilizzare nuove nicchie precedentemente inaccessibili a loro e sviluppare comportamenti intelligenti per sfuggire alla cattura. Il massiccio decesso che devono aver affrontato probabilmente ha provocato un rapido arricchimento di alcuni tratti genetici favorevoli, compresa l'intelligenza.

Gli esseri umani sono speciali?

Sì, naturalmente. Siamo arroganti nel ritenere che la nostra intelligenza superi di gran lunga quella di altri animali, al punto che abbiamo difficoltà a riconoscere l'intelligenza animale, ma gli esseri umani hanno chiaramente un vantaggio intellettuale. Una domanda interessante è: cosa ci rende diversi dalle altre specie intelligenti?

Credo che la nostra capacità di trasmettere informazioni da una generazione all'altra sia ciò che ci rende in grado di ottenere molto di più. Le informazioni a cui contribuiamo e che curiamo nella nostra vita durano oltre la nostra esistenza biologica, in modo tale che la prossima generazione possa prendere ciò che abbiamo trovato e continuare a costruirci sopra.

In The Only Harmless Great Thing, l'autore Brooke Bolander immagina la vita interiore di elefanti matriarcali intelligenti. Afferma magnificamente l'importanza della saggezza condivisa dal punto di vista di un elefante:

“Senza storie non c'è passato, né futuro, né noi. C'è la morte. Non c'è niente, una notte senza luna o stelle. "
“Elefante fantasy che cammina in nave spaziale” di MATJAZ SLANIC

In effetti, le storie sono un modo per trasmettere informazioni da una generazione all'altra, creando conoscenza comune o "Noi". Gli esseri umani probabilmente hanno iniziato a condividere informazioni attraverso la tradizione orale, passando storie importanti da una generazione all'altra attraverso il passaparola bocca.

Alla fine abbiamo sviluppato tecnologie per preservare storie e informazioni al di fuori della nostra mente. Le prime prove di documenti scritti sono tavolette di pietra incise datate 3500 a.C. Successivamente venne il papiro, datato 2500 a.C. Vai ai giorni nostri, dove la nostra tecnologia informatica non solo registra le informazioni ma aumenta le nostre capacità di ricordare ed elaborare le informazioni ben oltre qualsiasi cosa il nostro cervello possa fare.

L'intelligenza degli esseri umani non è più limitata dalla biologia e il nostro "Noi" è più di quanto ognuno di noi possa imparare in una vita. La notte è piena di stelle che abbiamo mappato e studiato per molte generazioni e che le informazioni sono accessibili a chiunque desideri impararle.

Se un delfino potesse contenere una penna, lo stesso potrebbe essere vero per loro. Naturalmente il precursore delle storie è la lingua. Gli animali comunicano chiaramente. La loro lingua è limitata agli avvertimenti dei predatori, all'attrazione dei compagni e all'ubicazione della prole o hanno altro da dire?

Si ritiene che solo una manciata di specie sia in grado di apprendere nuove vocalizzazioni: umani, delfini, balene, foche, elefanti, pipistrelli e diverse specie di uccelli. Questo numero può aumentare man mano che iniziamo a cercare prove dell'apprendimento vocale in più specie. L'apprendimento vocale è il fondamento dello sviluppo del linguaggio. Solo se siamo in grado di decodificare il linguaggio animale saremo in grado di sapere se hanno storie da raccontare. Se lo fanno, forse possiamo tenere la penna per loro.

Grazie per aver letto

Voglio scrivere libri! Sostieni i miei sforzi iscrivendomi alla mia mailing list. In cambio riceverai una newsletter mensile con collegamenti alle mie ultime storie e contenuti curati solo per te. Iscriviti ora.