4 - Scienze della Formazione

Lezione 4/8
Funzionalismo, problem solving e rilevanza
Avvertenza
Le presenti note sono rivolte solo agli studenti del corso
e non possono essere diffuse senza previa richiesta

Funzionalismo
• I modelli informatici costituiscono un efficace
banco di prova per le teorie semantiche; però
richiedono che tanto il significato quanto la
sua comprensione siano descritti in termini
computazionali.
• Qui entra in gioco l’ipotesi che ogni processo
cognitivo sia (o debba essere rappresentato
come) l’esecuzione di un programma.
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La proporzione silicea
• Poiché i programmi sono algoritmi formali
specificati in linguaggi non meno formali, la
cognizione sembra non aver alcun nesso con lo
specifico supporto materiale utilizzato per far girare
un qualsiasi programma specifico.
Quest’indipendenza è riassunta nello slogan del
funzionalismo:
la mente sta al corpo come il software sta allo hardware.
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Capire l’intelligenza
simulandola artificialmente
• Il test di Turing
• la capacità di risolvere problemi è un criterio basilare
per valutare l’intelligenza di un sistema
• al fine di simulare prestazioni cognitive che
coinvolgono il linguaggio, sono stati elaborati
numerosi “sistemi esperti”
• Gli ostacoli incontrati per questa via hanno fatto
apprezzare la plasticità (con la sua opportuna
modulazione) come una delle caratteristiche
dell’intelligenza umana.
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Aspetti diversi
• Architettura interna della mente
• Logica matematica / logica “naturale”
• Comprensione di quali informazioni sono
rilevanti al contesto
• Sesnbilità, percezione, corporeità, modi
possibili di agire
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IL RAGIONAMENTO
SOGGIACENTE AL
FUNZIONALISMO
• Se la mente è un sistema che elabora informazioni,
le informazioni devono essere codificate
simbolicamente,
cosicché l’attività del pensiero si esercita su simboli
mentali eseguendone varie manipolazioni, in
conformità a regole algoritmiche.
Quindi pensare = manipolare simboli.
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• Da questa stessa idea ha preso avvio il progetto di
un’intelligenza artificiale.
• Più in generale, uno dei tratti caratteristici dalla
scienza cognitiva, così come si è sviluppata dai primi
anni Sessanta è la sua ispirazione computazionale
• questa ispirazione si rivela nell’assumere che i
processi di pensiero non fanno altro che elaborare
simboli di qualche tipo.
• Cioè, le “rappresentazioni mentali” sono
configurazioni simboliche
• e l’elaborazione delle informazioni in esse codificate
è un calcolo in un opportuno linguaggio, in cui sono
compresenti simboli per le informazioni da
elaborare e simboli per le procedure di elaborazione).
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Programmi
• I programmi di computer hanno a che fare con numerali,
quindi con simboli.
• Quello che fanno è computare nuovi numerali a partire da
numerali dati; e se lo fanno nel modo “giusto” (…),
possiamo servircene per simulare efficacemente un qualsiasi
sistema di simbolizzazione.
• Dal momento in cui linguisti e psicologi hanno cominciato a
pensare la mente come un sistema di elaborazione
dell’informazione, l’informatica in genere e i modelli
informatici sviluppati dall'intelligenza artificiale in specie
sono diventati sempre più importanti per la scienza cognitiva
e, in particolare, per la semantica.
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• I programmi sono, appunto, procedure meccaniche,
algoritmiche, scritte in un codice opportuno, le quali
combinano insieme molte regole
• e la grammatica del codice è un altro programma, il
quale specifica come generare espressioni corrette
del codice e come riconoscerne la correttezza.
• Programmi e sottoprogrammi
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Esempio:
programmi per giocare a scacchi
• Un programma per giocare a scacchi dovrà includere un
generatore di mosse, un riconoscitore di mosse (che scarta
quelle illegittime), un selettore di mosse (tra quelle legittime).
• A sua volta, un generatore di mosse ha bisogno di un altro
sottoprogramma incaricato di controllare la posizione dei
pezzi sulla scacchiera.
• Infine ci dovrà essere, per quanto banale, anche un
sottoprogramma il quale stabilisce che le mosse del bianco e
del nero sono alternate.
• Tra tutte queste componenti, l’attenzione dei programmatori
si concentra sul selettore di mosse (altrimenti avremmo
soltanto un arbitro artificiale).
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Ideologia cognitivista e IA
• se le rappresentazioni mentali sono assimilabili a
configurazioni simboliche e a regole per manipolarle in
questo e quel modo, e se tutti i sistemi di simboli sono
traducibili nei termini della teoria della computazione, nella
quale si ha che fare soltanto con numerali, allora …?
• si può fare un passo ancora e ipotizzare che questa stessa teoria ci
fornisca il quadro in cui descrivere come effettivamente
funziona la mente umana.
• Qualche informatico fiducioso nel futuro dell’IA è arrivato a
prevedere che fra trecento anni i computer useranno gli
uomini come animali da compagnia.
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• Se gli esseri umani elaborano simboli, lo fanno
mediante il cervello.
• Ma nell’elaborazione di simboli che un computer
esegue entrano forse i neuroni, le sinapsi, le
distribuzioni di sodio e potassio, l’irrorazione
sanguigna ...?
• Insomma, nei processi interni al computer entra in
gioco la neurofisiologia?
• No. Quel che conta, nella manipolazione di simboli,
è solo il programma o l’insieme dei programmi (il
software) e questo è indipendente dal supporto
materiale (hardware) che “fa girare” il programma, lo
realizza fisicamente, lo “implementa”.
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ECCOCI AL PUNTO
• Questa è stata l’apparente ovvietà alla base di buona
parte delle ricerche nelle scienze cognitive, e ne è
rimasta l’idea-guida per molto tempo:
• si poteva capire il funzionamento della mente senza
bisogno di aspettare i risultati delle ricerche sul
cervello.
• Quest’idea-guida ha anche meritato un nome:
“funzionalismo”.
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PRIMI DUE ESEMPI
• 1. Una melodia eseguita con la chitarra, su nastro
magnetico, su cd. E’ la stessa ma fisicamente i
supporti sono molto diversi.
• 2. Considerate l'operazione della somma di due
numeri, eseguita nei modi seguenti: mentalmente,
con l'abaco, con carta e penna, con una macchina
calcolatrice a ruote dentate, con una calcolatrice
tascabile elettronica.
• È sempre la stessa cosa: la somma aritmetica di due
numeri, e si ottiene sempre lo stesso risultato (se i
vari meccanismi adoperati hanno funzionato bene).
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TERZO ESEMPIO
• 3. Adesso prendiamo un qualunque gioco, come gli
scacchi. Ricordiamoci degli aspetti degli scacchi che
abbiamo elencato parlando degli scacchi come
paradigma di struttura (formale) in relazione alla
linguistica:
• che si giochi con pezzi di legno o di metallo, con
pezzi di forma, colore e dimensione diversa,
muovendoli fisicamente sulla scacchiera o cliccando
sul mouse del computer,
• si tratta sempre dello stesso gioco.
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QUARTO ESEMPIO
• 4. consideriamo il Teorema di Pitagora: pensato la prima
volta da Pitagora, ripetuto da voi alla lavagna quando la
professoressa vi ha interrogato, ottenuto da un programma
di computer.
• È pur sempre lo stesso fatto matematico che viene
espresso. E la situazione si può raffinare tenendo conto
delle diverse dimostrazioni possibili dello stesso teorema.
• La stessa melodia, la stessa operazione, lo stesso gioco, lo stesso
teorema.
• In ciascun caso abbiamo, sì, strutture materiali diverse, procedure
empiriche o teoriche diverse, ma il risultato è una identica struttura
formale.
• Ebbene, il funzionalismo prende spunto da questo tipo di
considerazioni e ne fa la base di una concezione generale della
mente.
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DUNQUE
LA PROPORZIONE SILICEA
• Ecco dunque il punto fondamentale del
funzionalismo:
• così come i programmi sono quel che sono
indipendentemente dalla particolare struttura
materiale del computer su cui li facciamo girare,
analogamente l'informazione elaborata quando
pensiamo è quel che è indipendentemente dai
particolari dell'implementazione cerebrale.
• In breve, la proporzione non aurea ma silicea:
• mente : cervello = software : hardware.
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FALLACIA SIMBOLICA
• C’è o non c’è nella mente un manipolatore
di simboli?
• Se c’è manipola in funzione del significato
o no?
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PROBLEM SOLVING
• Un sistema intelligente è innanzitutto una “entità”
che è capace di risolvere problemi – certamente non
tutti quelli immaginabili in astratto, ma almeno una
determinata gamma di problemi.
• Che cos’è un problema? Potremmo dire che si ha un
problema quando sappiamo che cosa si deve fare, cioè,
quale sarebbe la cosa giusta da fare, ma non sappiamo
come.
• Per esempio, chiunque sappia giocare a scacchi deve
saper riconoscere una posizione di scacco matto, ma
ben altra cosa è sapere come fare a raggiungerla
tenendo il bianco.
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Ci sono casi in cui questa descrizione sommaria
non è adeguata:
quando non sappiamo neanche
in che consiste la cosa giusta da fare
e quando non sappiamo neppure
se c'è una tale cosa giusta.
• “Fare” può stare per: dimostrare, risolvere, raggiungere,
calcolare, costruire, colpire, ecc., e “cosa” può stare per:
teorema, obiettivo, numero, edificio, bersaglio, ecc.
• Così, i problemi possono essere dei tipi più diversi e
riguardare i più diversi tipi di oggetti.
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STRATEGIE
• L’ipotesi di partenza era: la capacità di risolvere un problema
è una misura, per quanto parziale, d’intelligenza; e se una
mente è per definizione qualcosa di intelligente, allora un
sistema totalmente incapace di risolvere problemi non è una
mente.
• La capacità di capire il significato di un discorso complicato
ne è un esempio paradigmatico, ma già la capacità di uscire
da un labirinto è un esempio di intelligenza; si tratta di
“intelligenze” diverse.
• Ma fino a che punto? Come si esplicano queste capacità? Che
cosa le differenzia da un semplice riflesso condizionato?
• La chiave sta nella presenza di strategie.
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ESPLOSIONE
COMBINATORIA
• Quando le possibilità di combinare tra loro, secondo
regole ben precise, un insieme finito di elementi
crescono a ogni passo (per esempio,
esponenzialmente), si parla di esplosione combinatoria.
• L'esempio degli scacchi è emblematico della rapidità
con cui si può verificare l’esplosione combinatoria.
• Quel che vale per gli scacchi si applica a una vasta
classe di problemi, che usualmente non sono
considerati di tipo ludico, come per esempio la
scelta di un verso in una poesia o di una
proposizione in un’inferenza.
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Prendiamo un sistema in cui si
verifica l’esplosione combinatoria
• anche se sappiamo che c'è una soluzione a un dato problema
relativo al sistema, e anche se sappiamo che c'è un algoritmo
che genera la soluzione, sapere tutto questo può non essere
di alcun aiuto pratico a trovarla.
• D'altra parte, non è elencando ed esaminando una a una tutte
le possibili mosse (nostre e dell'avversario) dopo una data
mossa, che ci comportiamo nel giocare a scacchi, così come
nella maggior parte delle nostre attività — tra l’altro chi si
divertirebbe più?
• La semantica COMBINATORIA proposta da Katz va
incontro proprio a questa difficoltà: se per capire il
significato di un enunciato devo avere un registro di tutti i
significati possibili, non arriverò mai a capirne uno.
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EURISTICA
• In pratica, di fronte a un problema da risolvere, quasi mai si
esaminano tutte le possibili alternative e tutte le conseguenze
di ciascuna alternativa. Farlo sarebbe un segno di bruta
stupidità, anche se in tal modo si ottenesse la soluzione.
• Ci mettiamo a esaminare tutte le alternative solo se ce ne sono
abbastanza poche o se siamo riusciti a ridurle a un ventaglio
ridotto di tipi.
• Quando la situazione è complessa e ricca di alternative, come
facciamo allora a gestire l'esplosione combinatoria?
• La risposta è semplice: ci serviamo di un'euristica, che ci fa
scartare rapidamente alcune delle vie possibili e ad
organizzare la ricerca della soluzione restringendo
l’attenzione alla alternative rimaste.
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SPAZIO DEL PROBLEMA:
POTARE I RAMI
• Per avere un comportamento efficiente non occorre essere
onniscenti e non basta seguire le ferree leggi della logica.
• Se non trovate il vostro portafogli, restringete subito
il numero dei posti in cui cercarlo.
• E se non ricordate il nome di battesimo del vostro
professore di informatica, non lo cercate nei libri di
paleontologia.
• Cioè, state restringendo lo spazio virtuale in cui
cercare la soluzione, dopodiché poterete l’albero dei
percorsi possibili per arrivare alla sua soluzione.
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TIPI DI PROBLEMA
• 1) problemi di organizzazione
• 2) problemi di scoperta di struttura
• 3) problemi di trasformazione
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ORGANIZZAZIONE
esempio:
data la configurazione di 12 fiammiferi
formare una figura
con soli tre quadrati
spostando 4 fiammiferi
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SCOPERTA DI STRUTTURA
esempio
• proseguire la serie 1 6 7 1 3 2 0.
• La serie prosegue con ... 33.
• Sapreste dire perché?
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TRASFORMAZIONE
esempio
• Sulla riva di un fiume ci sono 5 missionari e 5 cannibali,
e tutti quanti devono attraversare il fiume. Hanno a
disposizione una barca che contiene al massimo tre
persone. Sulla riva e sulla barca non ci deve mai essere
un numero di missionari inferiore a quello dei cannibali,
se no questi si lasciano andare e ... li mangiano; inoltre,
i cannibali non si mangiano tra loro. Come fanno i
missionari a raggiungere tutti l'altra sponda sani e
salvi?
• Qui ci sono due insiemi fissati: 5M + 5C allo stato iniziale e
5M + 5C allo stato finale (sull’altra sponda). Si tratta di
trasformare lo stato iniziale in quello finale nel rispetto dei
vincoli imposti.
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Spazio del problema ed euristica
• Lo spazio del problema è definito dalla
descrizione dei dati che forniscono lo stato
iniziale e dai vincoli imposti sulle regole da
seguire per trovare la soluzione.
• Resta la questione della scelta ottimale di
strategia: l’insieme delle regole che generano
una strategia risolutiva (che può essere
efficiente o no) definisce infatti un'euristica.
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E se lo spazio del problema
non è fissato?
• I problemi che abbiamo finora considerato sono per lo più
relativi a sistemi di simboli ben definiti e fissati una volta per
tutte.
• Di fatto, un bambino che cerca di risolvere un problema
pratico non dispone di uno spazio del problema bell’e
confezionato in cui semplicemente identificare il percorso
che genera la soluzione.
• Nella vita reale, lo stesso spazio del problema è in fieri e
continuamente modificato nei tentativi di raggiungere lo
scopo.
• Bisogna dunque prendere in considerazione l'attività di
plasmare lo stesso spazio del problema, cioè la mutevole
cornice in cui di volta in volta si sviluppa la trama della
conoscenza.
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Introdurre nuovi oggetti
• L'introduzione di nuovi oggetti, rispetto a quelli menzionati
nelle premesse e nella conclusione di un teorema è una
procedura abituale in molti altri ambiti.
• Il presupposto è che lo spazio cui è ancorata la ricerca della
soluzione del problema, dunque, non comprende solo ciò che
è menzionato nei dati e nell’enunciazione del problema stesso,
ma d'altra parte non comprende ogni cosa.
• Se il problema è semantico e gli oggetti sono significati, in
quello che si è detto c’è una piccola lezione: se rinunciamo
all’olismo, non per questo dobbiamo adottare una posizione
atomistica, come se i dati contenessero tutto ciò di cui abbiamo
bisogno per orientarci nella loro comprensione.
• Viceversa: se dobbiamo aggiungere qualcosa, lo ‘spazio’ in cui è
sufficiente cercare non abbraccia tutto il comprensibile.
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RILEVANZA
• Riprendiamo il discorso sullo spazio virtuale
in cui cercare la soluzione di un problema.
• Storiella famosa: di notte un passante vede un
uomo chino sotto un lampione che cerca
qualcosa. Il passante si avvicina e gli chiede:
“Che cosa sta cercando qui per terra?” L'uomo
risponde: “Ho perduto i miei occhiali in quel
tratto buio di strada”. Il passante ovviamente
chiede allora perché, se li ha perduti laggiù, li sta
cercando qui. E l'uomo: “Perché là c'è buio e
non li potrei vedere, invece qui c'è luce”.
• Meditate ...
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DUE ERRORI:
totale rigidità e totale flessibilità
• I sistemi esperti che abbondano in IA sono
ottusi e poco flessibili, proprio come lo sono i
modelli matematici del linguaggio, ispirati
prima agli standard ideali della logica e poi ai
principi della teoria della computabilità.
• Ma se la rigidità è un difetto lo è anche una
totale flessibilità, priva di alcun vincolo.
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Logica e pragmatica artificiali?
• La rilevanza, o pertinenza, è un tema centrale della
pragmatica e così la relativa logica è per alcuni uno
strumento indispensabile alla pragmatica.
• La maggior parte dei sistemi di IA finalizzati alla
comprensione del linguaggio e alla rappresentazione
delle conoscenze non ne ha tenuto conto in misura
adeguata e si è scontrata con numerosi ostacoli;
• tenendone conto, potremmo dunque aspettarci di
arrivare a un sistema che manipola simboli
(enunciati) in modo più “intelligente”.
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GUAIO
• Il guaio è che, nella pratica, ciò che si suppone
rilevante non resta sempre tale
• e ciò che non era rilevante lo può diventare, via via
che si procede nei tentativi di soluzione di un
problema.
• Gli psicologi hanno accertato che uno stesso quesito
posto in modi diversi, benché ‘logicamente’
equivalenti, conduce a risposte diverse.
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• La ricerca di condizioni formali/generali di
rilevanza è la Terra Promessa?
• Francamente, ne dubito.
• Dubito che le cosiddette logiche della
rilevanza conseguano gli ambiziosi scopi loro
assegnati,
• per il semplice motivo che ciò che è rilevante
in un contesto non lo è in un altro!
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CONDIZIONALI
CONTROFATTUALI
• Se io fossi te, …
• Se tu fossi me …
• Se Firenze fosse in Sicilia, …
• Se la Sicilia comprendesse Firenze, …
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Il “problema della cornice”
e la clausola ceteris paribus
• Se Giovanna fosse una tartaruga, non andrebbe più piano di
come va.
• però: da questa premessa falsa non scende qualunque cosa, per
esempio non scende che Giovanna vola, o che le usuali
tazzine da caffè si sciolgono al sole, quindi non si applica il
principio logico secondo cui da un enunciato falso consegue
qualunque cosa (i logici medioevali dicevano: “ex falso,
quodlibet”).
• Se supponiamo che Giovanna sia una tartaruga, qualcosa nel
nostro modello del mondo cambia, però non cambia mica
tutto. In primo luogo, non cambia la velocità media delle
tartarughe.
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Qualcosa cambia ma non tutto
• Un cambiamento c’è: Giovanna viene ad acquistare
un bel guscio, la sua pelle non è più così serica, le
sue gambe non ce la fanno più a salire le scale, ecc.
• Tuttavia a un certo punto ci si ferma: si ritaglia una
cornice intorno alla variazione introdotta.
• (Kafka fa trasformare il protagonista del celebre
racconto Metamorfosi in un insetto che conserva la
coscienza tipica degli esseri umani.)
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• Raramente, nell'uso quotidiano del linguaggio,
sorgono questioni su dove esattamente è stata
tracciata la cornice
• Ecco un'altra spia caratteristica
dell'intelligenza umana:
• ci intendiamo molto bene senza dover
specificare dov’è la cornice.
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Problema della cornice
e vita quotidiana
• Com’è che gli studiosi di IA si sono imbattuti nel
frame problem?
• Formate a caso una lista costituita da due nomi
comuni femminili (al singolare), un verbo transitivo
(all’infinito), un nome comune maschile al singolare,
un verbo (all’infinito).
• Poi inseriteli, nell'ordine, negli slot vuoti del testo
seguente.
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• Giovanni entrò nel ristorante e chiese una
……… perché aveva una ……… terribile e
voleva ……… qualcosa di caldo. La finì in
tre minuti, ma per gustarla da vero ……..
bisogna cercare di non ……… così in fretta.
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Il risultato è probabilmente una storiella
assurda. Confrontiamo il risultato con il
testo seguente:
• Giovanni entrò nel ristorante e chiese una
bistecca perché aveva una fame terribile e voleva
mangiare qualcosa di caldo. La finì in tre
minuti, ma per gustarla da vero intenditore
bisogna cercare di non mangiare così in fretta.
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LUOGHI COMUNI
• Così, normale, così banale!
• Che cosa invece rende ridicola la storiella costruita a caso?
Regole grammaticali violate?
• No. Sono le nostre comuni aspettative: ciò che sappiamo sui
ristoranti, sui motivi delle azioni umane, ecc.
• Insomma, tutte quelle tacite conoscenze date per buone su
ciò che avviene in un certo contesto sociale. Luoghi comuni,
sì, ma senza l'esistenza di simili luoghi comuni la
comprensione immediata che manifestiamo della storiella,
come del resto di moltissime altre, sarebbe preclusa.
• Capire testi del genere, relativi a ristoranti, clienti affamati ecc.
sarà anche ovvio, ma capire in che consiste la capacità
soggiacente di capire tali testi (e le relative situazioni) è
tutt'altro che ovvio. LA FILOSOFIA DEL LINGUAGGIO
COMINCIA QUI!
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