Le primitive linguistiche : verso un modello bioispirato per l'apprendimento del linguaggio in robotica cognitiva

The use of natural language in robotics has always been seen as a separate problem, which was born with the aim to obtain a more direct interaction between man and machine. However, language is not only a powerful means of communication: it is in fact deeply linked to the inner organization of the mind and it guides its development. The aim of this thesis is to take a first step towards a model of language which can be integrated with the robot’s diverse abilities, thus leading to its cognitive development and to the speeding up of its learning capacity. To achieve this result, the Model of Language Primitives has been elaborated which follows the same principles of the motor primitives, in order to develop language abilities with a biologically inspired approach, imitating the learning process which takes place in the brain of a few months old babies, in the phase of canonical babbling. The obtained results, compared to the experimental data, extracted from the observation of real children, validate the model and confirm its correctness, even from a biological point of view. The elaborated system has been finally integrated with IDRA, a biologically inspired architecture which simulates the functioning of the brain and manages sensory stimuli and movement, in order to unify the language system with the other components of the agent’s mind.

L’utilizzo del linguaggio naturale in robotica è stato sempre visto come un problema a parte, nato con lo scopo di ottenere interfacce più dirette tra l’uomo e la macchina. Tuttavia il linguaggio non è unicamente un potente mezzo di comunicazione: esso è infatti profondamente legato all’organizzazione interna della mente stessa e ne guida lo sviluppo. Lo scopo della tesi è quello di compiere un primo passo verso un modello di linguaggio integrabile con le altre capacità dei robot, che possa guidare lo sviluppo cognitivo ed accelerarne l’apprendimento. Per ottenere questo risultato è stato progettato il modello delle Primitive Linguistiche che sfrutta gli stessi principi delle primitive motorie per sviluppare le abilità linguistiche in modo bioispirato, imitando il processo di apprendimento che avviene nel cervello dei bambini di pochi mesi, nella fase di canonical babbling. I risultati ottenuti, confrontati con i dati sperimentali ricavati dall’osservazione di bambini reali, validano il modello e ne confermano la correttezza anche da un punto di vista biologico. Il sistema così realizzato è stato infine integrato con IDRA, un’architettura bioispirata che simula il funzionamento del cervello e gestisce stimoli sensoriali e movimento, così da unire il sistema linguistico alle altre componenti della mente dell’agente.