Descrizione della commessa "Modelli bio-computazionali del linguaggio e della cognizione (IC.P02.004)"

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  • Descrizione della commessa "Modelli bio-computazionali del linguaggio e della cognizione (IC.P02.004)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Per obiettivi, metodologie impiegate e risultati conseguiti, le attività della commessa sono naturalmente rivolte a soddisfare bisogni individuali e collettivi riconducibili a quattro settori principali: • scuola ed educazione: messa a punto di piattaforme di supporto alla glottodidattica acquisizionale e al monitoraggio evolutivo di funzioni psico-cognitive di base e della loro interazione in attività educative (memoria seriale, attenzione, lettura ecc.); • scienze della vita: diagnosi precoce e trattamento multi-fattoriale di disturbi evolutivi della comunicazione verbale e non verbale; trattamento e recupero delle funzionalità linguistiche in soggetti afasici; • sviluppo di sistemi robotici: messa a punto di interfacce per la comunicazione uomo-robot in contesti naturalistici di interazione verbale e ambientale anche mediante l'uso di biosensori; • comunicazione: sistemi per il monitoraggio e l'ottimizzazione dell'efficacia della comunicazione verbale e di strumenti di supporto alla verbalizzazione della conoscenza in contesti mono- e multi-mediali. (literal)
Strumentazione
  • • Calcolatori anche multi-processori ad alte prestazioni; • grid computing; • ampia disponibilità di memoria di massa ad accesso rapido; • software dedicato; • dispositivi multi-sensoriali integrati per la raccolta di dati psico-fisiologici di soggetti nello svolgimento di un compito linguistico sia in condizioni controllate che in contesti di interazione naturale; • dispositivi per l'individuazione di correlati cerebrali anatomico-funzionali dei processi di elaborazione linguistica. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Ricerca di base su • fondamenti bio-computazionali dell'acquisizione e dell'uso delle lingue; • modelli probabilistici del linguaggio; • architettura della grammatica e sua interazione col lessico mentale; • processi mnemonici a breve e lungo termine, loro interazione e ruolo nell'elaborazione di serie temporali; • elaborazione linguistica come integrazione parallela di rappresentazioni sub-simboliche multi-modali; Sviluppo di tecnologie strumentali e prototipi applicativi per • interfacce linguistiche avanzate, su base mono- e multi-modale, per sistemi intelligenti integrati; • strumenti didattici multimediali per la glottodidattica acquisizionale; * piattaforme multi-sensoriali integrate per il monitoraggio dell'uso linguistico e dei suoi disturbi; * infrastrutture integrate per il trattamento di disturbi multi-fattoriali della comunicazione verbale e non verbale; * strumenti di ausilio alla semplificazione e ottimizzazione della comunicazione verbale. (literal)
Competenze
  • La commessa intende promuovere l'integrazione di un ampio ventaglio di competenze disciplinari, dalla linguistica teorica e computazionale allo studio dell'acquisizione di L1 e L2, dalla neurofisiologia alla biofisica, dalla dialettologia alla linguistica storica, finalizzandoli al disegno e allo sviluppo di modelli matematici e simulazioni computazionali esplicative delle dinamiche linguistico-cognitive. L'assunto di fondo è che qualsiasi risposta alla domanda \"Cosa conosciamo quando conosciamo una lingua?\" non possa eludere la domanda complementare \"Come perveniamo a questo tipo di conoscenza?\". È ragionevole ipotizzare che le due domande possano e debbano gettare luce l'una sull'altra, definendo vincoli reciproci che contribuiscano a circoscrivere i rispettivi ambiti e spazi delle ipotesi. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • • sviluppo di componenti adattivi per sistemi robotici avanzati; • infrastrutture bio-computazionali integrate per la diagnosi e il trattamento multi-fattoriali di disturbi evolutivi della comunicazione verbale e non verbale (quali ad es. dislessia e autismo); • strumenti per il monitoraggio della fisiologia delle funzioni cognitive in condizioni di riposo, di affaticamento e di stress; • piattaforme interattive di supporto alla glottodidattica acquisizionale; • strumenti di ausilio alla semplificazione e ottimizzazione della comunicazione verbale. (literal)
Tecnologie
  • • simulatori bio-computazionali del lessico mentale e dell'architettura grammaticale della lingua; • modelli quantitativi avanzati dell'uso linguistico; • modelli computazionali della variazione linguistica diatopica e diacronica; • tecnologie interattive di supporto all'acquisizione, all'apprendimento e alla glottodidattica; • modelli di memoria seriale; • modelli neuro-computazionali di compiti di interazione linguistica naturalistica in contesti comunicativi reali monitorati mediante bio-sensori; • infrastrutture bio-computazionali avanzate per la diagnosi e il trattamento multi-fattoriali di disturbi evolutivi della comunicazione verbale e non verbale. (literal)
Obiettivi
  • Obiettivo primario della Commessa è lo sviluppo di una metodologia di ricerca interdisciplinare per lo studio dei fattori che governano comprensione, produzione e acquisizione del linguaggio, l'interazione tra questi fattori, il loro impatto sui processi di variazione linguistica e sullo sviluppo psico-cognitivo del bambino. La Commessa promuove: - lo sviluppo di modelli computazionali dinamici dell'architettura della grammatica di ispirazione neuro-biologica, con particolare attenzione all'interazione tra lessico e grammatica e ai legami tra processi di memorizzazione a breve e a lungo termine ed elaborazione linguistica; - lo sviluppo di modelli computazionali delle dinamiche della variazione linguistica diacronica, diatopica, diamesica e diastratica. La Commessa si propone infine di superare l'attuale scenario tecnologico dell'ingegneria linguistica incentrato su una visione parcellizzata dell'uso linguistico come insieme eterogeneo e scoordinato di abilità settoriali, per promuovere un approccio metodologico innovativo e interdisciplinare volto allo studio integrato di linguaggio, interazione socio-comunicativa e sviluppo cognitivo. (literal)
Stato dell'arte
  • La diffusione di modelli stocastici del linguaggio ha dato nuovo impulso allo sviluppo e alla verifica su base distribuzionale di ipotesi esplicative e modelli teorico-descrittivi della lingua nei suoi vari aspetti. La possibilità di esercitare un controllo accurato sulle variabili quantitative in gioco ha aperto nuove prospettive all'uso di strumenti di Machine Learning nello sviluppo di architetture ibride e adattative per il trattamento del linguaggio. Infine, la crescita esponenziale delle capacità di calcolo dei computer di ultima generazione, ha reso possibile, anche in ambito psico-cognitivo, simulare aspetti dell'uso linguistico non direttamente \"osservabili\" né immediatamente \"traducibili\" in rappresentazioni simboliche, quali ad esempio i processi di auto-organizzazione incrementale del lessico mentale. Le attività della Commessa intendono coniugare questi filoni di ricerca per gettare luce sui fattori che governano i processi di comprensione, produzione, acquisizione e variazione del linguaggio attraverso lo sviluppo di modelli esplicativi basati su architetture computazionali di ispirazione neuro-biologica. (literal)
Tecniche di indagine
  • • Reti neurali artificiali; • metodologie robuste di annotazione linguistica multi-livello di testi scritti e parlati; • tecniche statistiche mono- e multi-variate per l'esplorazione di testi annotati e dati linguistici aggregati; • strumenti stocastici per lo sviluppo di modelli statistici del testo; • tecniche per la mappatura quantitativa di differenze linguistiche, inter-linguistiche, diatopiche e diacroniche; • protocolli di elicitazione sperimentale di dati psicolinguistici in condizioni controllate e di raccolta di dati acquisizionali in contesti di interazione naturale; • piattaforme computazionali avanzate per la raccolta di dati multi-modali, la loro integrazione, strutturazione e annotazione; • tecniche per l'individuazione di correlati cerebrali anatomico-funzionali dei processi di elaborazione linguistica. (literal)
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