La modelación analógica en el descubrimiento científico desde la
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LA MODELACIÓN ANALÓGICA EN EL DESCUBRIMIENTO CIENTÍFICO DESDE LA PERSPECTIVA DE LA COGNICIÓN DISTRIBUÍDA (Nora Alejandrina Schwartz) Según Kuhn, los descubrimientos científicos son episodios extensos, con una estructura que reaparece regularmente: 1) la percepción de la anomalía; 2) la exploración más o menos prolongada de la zona de la anomalía; y 3) un ajuste tal de la teoría del paradigma que hace que la anomalía se convierta en lo esperado. La innovación científica, según Kuhn, supone incorporar ciertas formas (Gestalten) en los procesos neurales que ocurren entre la recepción de estímulos y las sensaciones. Algunos autores investigan la constitución de esas formas y su participación en el cambio conceptual dentro del marco del cognitivismo clásico; otros, como Nancy Nersessian, desde un enfoque ambientalista. El objetivo de este trabajo es examinar hasta qué punto la perspectiva de la cognición distribuída ayuda a comprender los descubrimientos científicos en que intervienen artefactos cognitivos como modelos analógicos. 1. La invención de categorías en el descubrimiento científico Uno de los componentes de la estructura de los descubrimientos científicos sorprendentes es la asimilación del hecho nuevo. Ello requiere “(...) un ajuste más que aditivo de la teoría” (Kuhn: 93). Un ajuste aditivo o acumulativo sería el resultado de una articulación o ampliación de la teoría (Cf. Kuhn: 139). Pero la clase de ajuste que se necesita para asimilar los tipos nuevos y sorprendentes de fenómenos supone la destrucción de un paradigma anterior que, aunque descubre una anomalía, no puede anticipar la novedad; y, además, supone el conflicto del paradigma anterior con otra escuela de pensamiento científico rival que, más tarde, hace que la anomalía resulte normal dentro de nuevas reglas (Cf. Kuhn: 155-156). El ajuste exigido es “(...) un cambio de categorías y procedimientos del paradigma” (Kuhn: 107). El proceso de descubrimiento es similar al de la transición de un paradigma en crisis a otro nuevo. En particular, el cambio de categorías y procedimientos del paradigma que descubre la anomalía es similar a la última etapa del proceso de transición de un paradigma en crisis a otro nuevo; es similar al surgimiento de un nuevo paradigma, a la invención de un individuo de un modo nuevo de ordenar datos totalmente reunidos ya. Este proceso de invención, asevera Kuhn, debe ser estudiado en profundidad por la psicología. La historia de la ciencia no es suficiente para comprenderlo (Cf. Kuhn: 140-141). En La estructura de las revoluciones científicas, Kuhn considera que “La naturaleza de esta etapa final deberá permanecer inescrutable aquí y es posible que ese estado sea permanente” (Kuhn: 146). De todos modos adelanta un rasgo habitual de los “(...) hombres que realizan esos inventos fundamentales de un nuevo paradigma (...) al no estar comprometidos con las reglas tradicionales de la ciencia normal debido a que tienen poca práctica anterior, tienen muchas probabilidades de ver que esas reglas no definen ya un juego que pueda continuar adelante y de concebir otro conjunto que pueda reemplazarlas” (Kuhn: 146-147). En la Posdata: 1969 a La estrucutra de las revoluciones científicas arroja algo de luz sobre el proceso de invención y sobre la posibilidad de comprenderlo. Refiere que el científico adquiere una experiencia eficaz para enfrentar situaciones enigmáticas, algo similar a una forma perceptual (Gestalt). No tiene acceso directo a lo que sabe, su saber es una intuición que permanece tácita. En tanto es eficaz, tal experiencia queda incorporada al aparato neural y transforma los estímulos en sensaciones. La intuición experiencial no es irracional, sino que es analizable en el sentido de que se puede “(...) analizar sus propiedades a un nivel elemental” (Kuhn: 293. Las cursivas son mías). 2. La racionalidad del proceso de invención 2.1. El análisis cognitivista clásico de la modelación mental analógica en la ciencia La teoría de los modelos mentales de Johnson-Laird pretende dar una explicación de los mecanismos involucrados en el razonamiento, sosteniendo que los humanos representan el mundo con el cual interactúan a través de modelos mentales. A partir de esto se postula que el razonamiento científico está basado en modelos (model-based-reasoning). Los modelos mentales constituyen una representación del mundo real o de una situación imaginada específica. La teoría de los modelos mentales de Johnson-Laird limita su investigación a los modelos de discurso y la modelación computacional determina metodológicamente esa investigación ( Cf. Bolumburu). Hay, por lo menos, tres formas de razonamiento basado en modelos, que generan el cambio conceptual en ciencia: la modelación analógica, la modelación visual y el experimento mental (o de pensamiento). El uso sistemático de estos procedimientos heurísticos permite construir nuevas representaciones en respuesta a problemas específicos (Cf. Nersessian, “Creativity in Conceptual Change: The Role of Model-based Reasoning”). La Psicología cognitiva y la Inteligencia artificial han estudiado principalmente la resolución analógica de problemas. En ellas se considera que analogía es un medio primario por el cual transferimos conocimiento de un dominio a otro. Se coincide en que el razonamiento analógico es un proceso de modelación en el que a partir de un dominio fuente se abstraen las estructuras relacionales de los modos de representación existentes y las soluciones de problemas y se las ajusta a las limitaciones del dominio del nuevo problema. La mayor parte de las propuestas computacionales sobre la resolución analógica de problemas son variantes de tres teorías principales: el “mapeo de estructura” (Gentner 1989), la “satisfacción de limitación” (Holyoak y Thagard 1989), y la “analogía derivacional” (Carbonell 1986) (Cf. Nersessian, 1992: 19-20). 2.2. El análisis de la cognición distribuída del descubrimiento científico Las “perspectivas ambientalistas” constituyen un movimiento dentro de la ciencia cognitiva contemporánea que entiende a la cognición en un ambiente (social, cultural y material). En particular, el punto de vista de la cognición distribuída sostiene que el ambiente provee un rica estructura que ayuda a la resolución de problemas. Determinar los artefactos cognitivos de un sistema específico es una parte importante del análisis de quienes defienden este enfoque. Estos objetos, también llamados mediadores epistémicos (L. Magnani), estructuras mediadoras (Hutchins), o andamiajes (A. Clark) son herramientas externas que ayudan a realizar una actividad desde el punto de vista cognitivo. Son representaciones que pueden modificar la clase de computación que un agente humano usa para razonar sobre un problema. No sólo son ayudas memoria. Lorenzo Magnani enumera las siguientes funciones: pueden dar acceso a conocimientos y habilidades que no podrían lograrse con representaciones internas; pueden permitir que los investigadores identifiquen con facilidad ciertos aspectos y que deriven nuevas conclusiones; y también pueden limitar el rango de resultados cognitivos posibles (Cf. Nersessian, 2005). Nancy Nersessian adopta el enfoque ambientalista y modifica la metodología de la teoría de los modelos mentales standard con el fin de comprender mejor la práctica científica y, en especial, con el propósito de dar una explicación de la innovación conceptual. Introduce el método de análisis histórico-cognitivo. Este método es una síntesis de los estudios históricos contemporáneos de las prácticas científicas, por un lado, y de las investigaciones de la ciencia cognitiva de la cognición humana, por el otro. De acuerdo al análisis “histórico-cognitivo” (en coincidencia con el de la psicología experimental), las prácticas de razonamiento o tareas de resolución de problemas que generan una innovación conceptual están basadas en modelos “mentales”. Desde la perspectiva del análisis histórico cognitivo, el problema del cambio conceptual consiste en “(...) entender cómo los científicos combinan sus habilidades cognitivas humanas con los recursos conceptuales disponibles para ellos como miembros de las comunidades científicas- y los contextos sociales más amplios para crear y comunicar nuevas representaciones científicas de un dominio” (Nersessian, 1992: 8). Un modelo mental, en sentido tradicional, es un objeto interno de pensamiento; pero, en el sentido amplio de modelo mental distribuído, abarca tanto el pensamiento interno del agente humano como la representación externa. Un razonamiento basado en modelos distribuídos es una práctica de resolución de problemas a través de la creación y manipulación de modelos distribuídos. El razonamiento basado en modelos mentales distribuídos implica un proceso de coconstruir los modelos “internos” del investigador de los fenómenos y el modelo “externo”, cada uno incompleto. Los modelos “externos” que se construyen durante el proceso de razonamiento son representaciones tales como los diagramas, esquemas y modelos físicos. Algunos artefactos cognitivos son modelos externos. Esas representaciones externas proveen limitaciones y facilitaciones para la resolución de problemas (Cf.Nersessian, 2005). Las nuevas representaciones son construídas en respuesta a problemas específicos debido al uso sistemático de ciertos procedimientos heurísticos. Uno de ellos es la modelación analógica. Nersessian caracteriza la formación de conceptos mediante razonamientos analógicos como “(...) un proceso de abstracción a partir de las representaciones existentes con una satisfacción creciente de limitaciones” (Nersessian, 1992: 24). En la medida en que la resolución de problemas relativa a un dominio de fenómenos se lleve a cabo construyendo, manipulando o recuperando representaciones externas de otro dominio, podría llamarse “modelación analógica distribuída” al procedimiento heurístico empleado. La historia de la ciencia es un nutrido muestrario de descubrimientos que resultaron de una “modelación analógica distribuída”. Así, en el caso del descubrimiento de la “electricidad animal” se pone de manifiesto que Galvani no sólo pensó con conceptos, sino con modelos materiales o con “esquemas de imágenes” de éstos. Galvani efectuó una “modelación analógica” que “recupera” la disposición física del experimento de Leyden; “transfiere” el mecanismo explicativo del arco conductor al dominio de la fisiología animal y, al ajustar esta solución descubre la “electricidad animal”. El hecho de que Galvani llevara a cabo un “razonamiento basado en modelos” del ambiente perceptual le permitió hacer un descubrimiento (Cf. Schwartz, N.). Uno de los componentes de la estructura de los descubrimientos científicos sorprendentes es la asimilación de un hecho nuevo. Esta asimilación supone un proceso de invención que, asevera Kuhn, debe ser estudiado en profundidad por la psicología. En él interviene una intuición experiencial racional. De acuerdo al cognitivismo, la intuición mencionada por Kuhn podría asimilarse a un modelo mental. Hay razonamientos basados en modelos, que generan el cambio conceptual en ciencia. Uno de ellos es la modelación analógica. Nancy Nersessian, desde una perspectiva ambientalista, introduce la noción de modelación distribuída. La historia de la ciencia presenta casos de descubrimientos que fueron producto de la “modelación analógica distribuída”. Bibliografía Bolumburu, Bernardita, “Descubrimiento, abducción y modelos mentales”, II Jornadas “Peirce en Argentina”, 7-8 de septiembre de 2006. Kuhn, T. S., (1971). La estructura de las revoluciones científicas, México, FCE. Nersessian, Nancy, (1992). How Do Scientists Think? Capturing the Dynamics of Conceptual Change in Science. En Giere, R. N. (ed.) Cognitive Models of Science. University of Minnesota Press. Minneapolis, MN. 3-45. ______________“Creativity in Conceptual Change: The Role of Model-based Reasoning”. (Versión digital) http://logica.rug.ac.be/joke/abstract.html ________________ (2005). Interpreting Scientific and Engineering Practices: Integrating the Cognitive, Social, and Cultural Dimensions. En Scientific and Technological Thinking, M. Gorman, R. Tweney, D. Gooding, & A. Kincannon, eds. (Erlbaum), pp. 17-56. Schwartz, Nora, La jarra de Leyden en el pensamiento de Luigi Galvani: un caso de aparato cognitivo. En prensa.
