Aspetti Epistemologici dell Informatica

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1 Aspetti Epistemologici dell Informatica Prof.ssa Stefania Bandini Dott. Gianluca Colombo Dipartimento di Informatica, Sistemistica e Comunicazione Università di Milano-Bicocca bandini@disco.unimib.it tel gianluca.colombo@disco.unimib.it tel

2 La demarcazione TESI II Realtà 2) L osservazione è carica di Teoria Teorie Scientifiche Osservazione Demarcazione Metafisica Controllo sperimentale Il METODO SCIENTIFICO FALSIFICAZIONISMO Congetture Non è più tra senso e non senso, ma tra Scienza e Metafisica Deduzione di conseguenze osservative Criterio di Falsificabiità Devono essere accettate come scientifiche Ipotesi e Teorie Falsificabili

3 La demarcazione TESI II PROBLEMI Il criterio di falsificabilità mette al riparo dalle stesse obiezioni che Popper mosse alla verificabilità? Sfortunatamente no!! (1) Non esclude asserti metafisici ovvi (2) Esclude i più importanti ed interessanti asserti scientifici

4 La demarcazione TESI II (1) Non esclude asserti metafisici ovvi I pianeti descrivono intorno al Sole orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei fuochi Sia T una Teoria falsificabile (ES: Prima Legge di Keplero) Sia M un asserto metafisico Sia T = T & M Essendo T falsificabile, esiste un asserto osservativo O che segue logicamente da T. Se tramite l osservazione sperimentale noi scoprissimo che O è falso, allora avremmo falsificato T. Ma poiché O segue logicamente da T seguirà anche da T & M. Quindi T è falsificabile Ne segue che se disponiamo di una Teoria falsificabile possiamo sempre aggiungere un asserto metafisico e avere ancora una Teoria falsificabile PARADOSSO DELL AGGIUNZIONE

5 La demarcazione TESI II (2) Esclude i più importanti ed interessanti asserti scientifici Un Esempio: La prima Legge di Newton asserisce che tutti i corpi mantengono il loro stato di quiete o di moto rettilineo uniforme a meno che non vengano sottoposti all azione pertubatrice di una forza Se osserviamo un corpo che non è in stato di quiete nè in moto rettilineo uniforme e che non è apparentemente soggetto all azione di alcuna forza, allora possiamo pur sempre postulare una forza invisibile che agisce su di esso. Ciò è precisamente quanto fece Newton nel caso dei pianeti, i quali descrivono ellissi e non linee rette Newton ipotizzò che tali pianeti fossero sottoposti all azione di una forza invisibile di gravitazione universale. Uno stratagemma di questo tipo potrebbe essere utilizzato nel caso di ogni apparente eccezione alla principio di inerzia, la quale finirebbe per non apparire scientifica secondo il criterio di falsificabilità

6 La demarcazione Anche la falsificabilità come criterio di demarcazione è inadeguata Una possibile soluzione razionale La corroborabilità Una teoria è scientifica se e solo se è capace di acquisire un certo grado di sostegno empirico da qualche eventuale asserto osservativo

7 La demarcazione Anche la falsificabilità come criterio di demarcazione è inadeguata Una possibile soluzione razionale La corroborabilità Una teoria è scientifica se e solo se è capace di acquisire un certo grado di sostegno empirico da qualche eventuale asserto osservativo Classificazione di asserti nei Livelli 0,1,2 e 3 Status Criterio Esempio Livello Metafisico Non corroborabile Atomismo greco 3 Scientifico Corroborabile ma non Falsificabile Prima Legge di Newton 2 Scientifico Corroborabile e Falsificabile Prima Legge di Keplero 1 Asserto osservativo Valore di verità determinabile per mezzo dell osservazione Asserto che registra la posizione di Marte in un dato momento 0

8 La demarcazione TESI II Realtà Linguaggio Livello 0 Teorie Scientifiche Livello 1 Livello 2 Osservazione Corroborabile e Falsificabile Corroborabile ma non Falsificabile Metafisica Controllo sperimentale Il METODO SCIENTIFICO FALSIFICAZIONISMO Congetture Prima Legge di Keplero Prima Legge di Newton Livello 3 Non corroborabile Deduzione di conseguenze osservative I pianeti descrivono intorno al Sole orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei fuochi

9 Estensione del Metodo scientifico La metodologia del Surplus Esplicativo A determinare il grado di corroborazione di un ipotesi non è tanto il numero dei casi corroboranti, quanto piuttosto la severità dei controlli ai quali l ipotesi può essere, ed è stata sottoposta Se e segue logicamente da h ciò automaticamente non significa che e fornisce supporto ad h. Il teorico di successo è come l imprenditore di successo. Per avere successo l imprenditore deve scegliere investimenti per il proprio capitale in modo da ottenere un surplus. Ovvero un eccedenza delle entrate rispetto alle uscite

10 Estensione del Metodo scientifico La metodologia del Surplus Esplicativo A determinare il grado di corroborazione di un ipotesi non è tanto il numero dei casi corroboranti, quanto piuttosto la severità dei controlli ai quali l ipotesi può essere, ed è stata sottoposta Se e segue logicamente da h ciò automaticamente non significa che e fornisce supporto ad h. Analogamente il teorico dovrà scegliere assunzioni teoriche T...Tn in modo da generare un surplus, Ovvero un eccedenza dei fatti spiegati rispetto alle assunzioni teoriche impiegate

11 Estensione del Metodo scientifico La metodologia del Surplus Esplicativo Risolve il paradosso dell aggiunzione Sia T una Teoria falsificabile (ES: Prima Legge di Keplero) Sia M un asserto metafisico I pianeti descrivono intorno al Sole orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei fuochi Sia T = T & M Accettato il principio del Surplus Esplicativo T sarà sostenuta dai fatti sempre meglio di T & M

12 Estensione del Metodo scientifico La metodologia del Surplus Esplicativo Le Leggi di Newton Se Newton avesse spiegato le leggi di Keplero e di Galileo e null altro, egli non avrebbe generato un surplus esplicativo e la sua teoria non sarebbe stata corroborata. In realtà le leggi di Newton spiegano le maree, le irregolarità dei moti lunari, alcune perturbazioni planetarie, etc che Keplero e Galileo non spiegavano Hanno maggior contenuto empirico

13 ...e questo problema?? TESI II...altro problema: quale ipotesi scartare? La prima Legge di Newton non può essere controllata come un ipotesi isolata, ma solo come componente di un sistema di Teorie. Indichiamo con T la prima Legge di Newton. Per ottenere delle conseguenze osservabili dobbiamo aggiungere a T: Ulteriori assunzioni teoriche come la seconda e la terza legge del moto e la legge di gravità (chiamiamo T* la loro congiunzione) Alcune assunzioni ausiliari del tipo: le forze non gravitazionali non hanno effetti apprezzabili sulmoto del Sole e dei pianeti, la massa del Sole è molto superiore alla massa di ciascun pianeta, etc (chiamiamo A la congiunzione di Ipotesi Ausialiri) Da T & T* & A, possiamo dedurre conseguenze osservative Indichiamo con O una di conseguenze osservative Supponiamo di osservare Non-O: cosa è stato falsificato? T, T* o A??? Non si falsifica mai una Congettura e nemmeno una Teoria, bensì un Sistema di Teorie

14 ...e questo problema?? TESI II...altro problema: quale ipotesi scartare? Affronteremo una possibile soluzione razionale nell ultima lezione del modulo!!

15 ...e questo problema?? TESI II...altro problema: quale ipotesi scartare? Passiamo ora a considerare un altro approccio a questi stessi temi: da una visione razionalistica sui temi della demarcazione, ad una visione storicistica dei temi della crescita della conoscenza THOMAS KHUN

16 Questo è il modello razionalistico ad ora definito TESI II Realtà Linguaggio Livello 0 Teorie Scientifiche Livello 1 Livello 2 Osservazione Corroborabile e Falsificabile Corroborabile ma non Falsificabile Metafisica Controllo sperimentale Il METODO SCIENTIFICO FALSIFICAZIONISMO Congetture Prima Legge di Keplero Prima Legge di Newton Livello 3 Non corroborabile Deduzione di conseguenze osservative Surplus Esplicativo

17 La crescita della conoscenza scientifica: la gestione storicista dei fallimenti Quando dalle Teorie popperiane ci si sposta ai paradigmi khuniani L impostazione generale di Thomas Khun Il limite più grave che secondo Khun caratterizza le impostazioni fin ora considerate è costituito dal fatto che in esse sono le esigenze filosofiche a decidere ciò che deve essere il sapere scientifico, molto più di quanto non siano le effettive vicende della scienza a mostrare ciò che la scienza è nella concretezza del suo svolgersi come fenomeno umano Nel corso della seconda metà degli 50 si è affermata la tendenza a studiare la struttura delle teorie scientifiche in forte unione con la struttura del divenire delle scienze, riducendo la rilevanza di considerazioni di carattere normativo

18 La crescita della conoscenza scientifica: la gestione storicista dei fallimenti Questa tendenza ha avuto la prima espressione di alta risonanza nella concezione di Thomas Khun espressa nel libro La struttura delle Rivoluzioni Scientifiche. Qui appare l esplicita convinzione che la teorizzazione scientifica risulta intramata di componenti irrazionali oltre che di componenti razionali e che l affermarsi dell una o dell altra delle sue forme è più una questione di fatto che di diritto Secondo Khun l evoluzione delle scienze avrebbe luogo attraverso un alternarsi di periodi Scienza normale e momenti di Scienza rivoluzionaria La scienza normale è caratterizzata dalla quasi totale accettazione da parte delle scienziati competenti di un certo paradigma

19 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi I paradigmi sono schemi o modelli concettuali di organizzazione di interpretazione della realtà e della esperienza Paradigma Osservazione Verifica sperimentale Ipotesi Deduzione di conseguenze osservative

20 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi I paradigmi sono conquiste scientifiche universalmente riconosciute, le quali, per un certo periodo, forniscono un modello di problemi e soluzioni accettabili a coloro che praticano un certo campo di ricerche. Paradigma Osservazione Verifica sperimentale Ipotesi Deduzione di conseguenze osservative

21 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi 1) Sono sufficientemente nuovi per attrarre uno stabile numero di seguaci, distogliendoli da forme di attività scientifica contrastanti con essi 2) Sono sufficientemente aperti da lasciare la gruppo di scienziati costituitosi su queste basi la possibilità di risolvere problemi di ogni genere Paradigma Osservazione Verifica sperimentale Ipotesi Deduzione di conseguenze osservative

22 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi? Falsificata Teoria Scientifica? Osservazione Controllo sperimentale Il METODO SCIENTIFICO FALSIFICAZIONISMO Congetture Deduzione di conseguenze osservative Popper Surplus Esplicativo

23 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi Khun PARADIGMA Falsificata Teoria Scientifica Osservazione Controllo sperimentale Il METODO SCIENTIFICO FALSIFICAZIONISMO Congetture Deduzione di conseguenze osservative Popper Surplus Esplicativo

24 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi Realtà PARADIGMA Livello 0 Teorie Scientifiche Livello 1 Livello 2 Osservazione Corroborabile e Falsificabile Corroborabile ma non Falsificabile Metafisica Controllo sperimentale Il METODO SCIENTIFICO FALSIFICAZIONISMO Congetture Prima Legge di Keplero Prima Legge di Newton Livello 3 Non corroborabile Deduzione di conseguenze osservative Surplus Esplicativo

25 UN ESEMPIO DI PARADIGMA TRA QUELLI CHE ABBIAMO DISCUSSO IN AULA

26 PARADIGMA La dimensione del ragionamento puro Logica formale Teoria del sillogismo = Come generare ragionamenti veri a partire da premesse vere Metafisica (Qual è il contenuto di verità delle proposizioni) Teoria delle Categorie = la Struttura della Verità DEDUZIONE Teoria delle Forme Teoria delle Cause Estensione delle proposizioni vere sul Mondo proposizioni Principi generali dell Essere Mobile (Realtà) esperienza La dimensione della Scienza Mondo INDUZIONE La dimensione dell opinione Parvenze memoria Osservazione sensazioni La struttura del Mondo in cui domina il cambiamento, è data da un insieme di cause fra loro eterogenee Oggetti sensibili Realtà Sensibile = FALSITA Concetto di Natura Fisica Qualitativa

27 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi Le Rivoluzioni L invisibilità delle Rivoluzioni La scienza normale La pardita nel passaggio di paradigma Rompicapo come criterio di demarcazione

28 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi Rivoluzione Esperienza falsificante Si cambia Teoria?? Teoria Tolemaica Teoria Scientifica Teoria Copernicana Teoria Scientifica Osservazione Osservazione Controllo Il METODO SCIENTIFICO FALSIFICAZIONISMO Congetture Controllo Il METODO SCIENTIFICO FALSIFICAZIONISMO Congetture sperimentale sperimentale Deduzione di Deduzione di conseguenze conseguenze osservative osservative Surplus Surplus Esplicativo Esplicativo

29 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi Le Rivoluzioni scientifiche Nel 1543 Copernico propose di migliorare la precisione e la semplicità delle teorie astronomiche trasferendo al Sole molte funzioni astronomiche attribuite in precedenza alla Terra. Prima della sua proposta, la Terra aveva sempre costituito il centro fisso attorno a cui gli astronomi calcolavano i movimenti delle stelle e dei pianeti. Un secolo dopo il Sole aveva rimpiazzato la Terra, almeno nel campo astronomico, come centro dei moti planetari e la Terra, divenuta uno fra i pianeti in movimento, aveva perso la sua funzione astronomica eccezionale LE RIVOUZIONI SONO EVENTI SPORADICI NELLA STORIA DELLA SCIENZA I mutamenti scientifici non sono il risultato di una lotta di idee, bensì sono il risultato di una lotta tra scienziati che accettano certe idee e credono in esse

30 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi L invisibilità delle Rivoluzioni Un paradigma non è un idea audace o una sfida alla conoscenza di sfondo, ma un idea incarnata in uno o più testi sui quali si formano generazioni di ricercatori Se guardiamo ai testi capostipite ed ai manuali eventualmente derivati per individuare storicamente i vari paradigmi, constatiamo che per un certo lasso di tempo dopo Copernico l insegnamento e la formazione degli esperti venne condotta ancora su testi tolemaici CRITERIO DEL LIBRO Getta luce sul lento emergere del nuovo paradigma e sulla persistenza [TENACIA METODOLOGICA] di quello vecchio e induce lo storico a valorizzare non solo l elemento di rottura presente nei padri fondatori di qualsiasi nuova scienza, ma anche sulle scelte di quei membri della comunità scientifica che ad un certo punto hanno isolato in quel dato testo gli aspetti che giudicavano più innovativi e ne hanno fatto il punto di partenza della loro ricerca rivoluzionaria

31 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi L invisibilità delle Rivoluzioni E la ricognizione dei testi e dei manuali, ovvero il CRITERIO DEL LIBRO, che spiega il fenomeno delle invisibilità delle rivoluzioni Solitamente i manuali mirano ad informare rapidamente uno studente su quello che la comunità scientifica contemporanea crede di sapere In questo modo accade che la deformazione che essi inducono nel lettore consiste nel dare l impressione che anche i ricercatori che hanno operato prima dell avvento di quel particolare paradigma abbiano rivolto i loro sforzi verso li argomenti particolari che in tale paradigma sono stati incorporati. [PROIEZIONE PARADIGMATICA, o FALSO STORICO] Nasce così lo stereotipo della scienza come sapere cumulativo

32 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi L invisibilità delle Rivoluzioni Per quanto dunque nelle stesse opere i padri fondatori cerchino di nascondere la novità, il criterio del libro mostra che il sovvertimento dello status quo è più raro di quanto si creda. Un episodio rivoluzionario richiede in genere un lungo periodo: solo quando un problema resiste un certo lasso di tempo all assalto dei migliori esperti, il paradigma entra in crisi [TENACIA METODOLOGICA] Quando ciò accade cominciano le indagini straordinarie che finiscono col condurre i professionisti ad abbracciare un nuovo insieme di impegni i quali andranno a costituire la base della nuova pratica scientifica La lotta tra sezioni della comunità scientifica è l unico processo storico che abbia effettivamente avuto come risultato l abbandono di una teoria precedentemente accettata o l adozione di una nuova Concettualmente le Rivoluzione sono rotture Storicamente avvengono nell invisibilità omertosa dei manuali

33 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi Un esempio di TENACIA Un Esempio: La prima Legge di Newton asserisce che tutti i corpi mantengono il loro stato di quiete o di moto rettilineo uniforme a meno che non vengano sottoposti all azione pertubatrice di una forza Se osserviamo un corpo che non è in stato di quiete nè in moto rettilineo uniforme e che non è apparentemente soggetto all azione di alcuna forza, allora possiamo pur sempre postulare una forza invisibile che agisce su di esso. Ciò è precisamente quanto fece Newton nel caso dei pianeti, i quali descrivono ellissi e non linee rette Newton ipotizzò che tali pianeti fossero sottoposti all azione di una forza invisibile di gravitazione universale. Uno stratagemma di questo tipo potrebbe essere utilizzato nel caso di ogni apparente eccezione alla principio di inerzia, la quale finirebbe per non apparire scientifica secondo il criterio di falsificabilità Uno stratagemma di questo tipo è invece pienamente compreso dalla definizione di Khun di Tenacia

34 La crescita della conoscenza scientifica: i paradigmi La perdita nel passaggio di paradigma Una rivoluzione è una trasformazione di risultati strumenti e linguaggi preesistenti Per farsi capire dalla comunità del suo tempo Copernico non aveva altri mezzi che l apparato linguistico e di calcolo familiare agli esperti della tradizione tolemaica e sotto questo aspetto egli fu solo l iniziatore della rivoluzione che doveva soppiantare quella particolare tradizione Una perdita è inevitabile!!! INCOMMENSURABILITA

35 La crescita della conoscenza scientifica: la gestione storicista dei fallimenti La scienza normale Paradigma Soluzioni di Rompicapo Osservazione Verifica sperimentale Scienza Normale Ipotesi Deduzione di conseguenze osservative

36 La crescita della conoscenza scientifica: la gestione storicista dei fallimenti In questa fase gli scienziati si dedicano alla soluzione di rompicapo (puzzles), cioè di problemi che possono essere formulati in relazione ai concetti ed agli strumenti propri del paradigma prevalente, e che hanno una soluzione al suo interno. La prevalenza di un paradigma caratterizza una fase di "scienza normale" Criterio di demarcazione khuniano Soluzioni di Rompicapo Osservazione Verifica sperimentale Scienza Normale Ipotesi Deduzione di conseguenze osservative

37 La crescita della conoscenza scientifica: la gestione storicista dei fallimenti Ma la ricerca scientifica guidata da un paradigma può imbattersi in una serie di anomalie in violazione delle aspettative create dal paradigma. Rivoluzione Invisibilità Perdita Criterio del libro Sfondo metafisico Comunità scientifica Anomalie Crisi Il paradigma dominante può così cadere in crisi e si apre la strada alla proliferazione di varianti teoriche. Paradigma Paradigma Soluzioni di Rompicapo Osservazione Osservazione Verifica Scienza Normale Soluzioni di Rompicapo Ipotesi Incommensurabilità Verifica Scienza Normale Ipotesi Deduzione Deduzione

38 La crescita della conoscenza scientifica: la gestione storicista dei fallimenti LEGGIAMO KHUN Nell impresa scientifica la severità dei criteri di controllo è solo una faccia della medaglia: l altra faccia è una tradizione di soluzione di rompicapo. Ecco perché la linea di demarcazione di Popper e la mia coincidono così frequentemente. La coincidenza è tuttavia solo negli esiti. Il processo di applicazione è molto diverso e isola aspetti diversi dell attività circa la quale si deve prendere la decisione: scienza o non-scienza. L astrologia, al contrario di quanto penserebbe qualsiasi razionalista critico, non può venire relegata tra le pseudo-scienze per il modo in cui coloro che la praticano spiegavano i fallimenti, per il fatto cioè che gli astrologi si appellavano alla complessità nel pronosticare il futuro di un individuo ed alla sensibilità della cosa ai più piccoli errori nei dati iniziali: queste stesse scuse sono infatti regolarmente usate oggi per spiegare, per esempio, gli errori in medicina o in meteorologia...

39 La crescita della conoscenza scientifica: la gestione storicista dei fallimenti LEGGIAMO KHUN...Tuttavia, l astrologia non era una scienza. Era invece un arte, una delle arti pratiche, con strette somiglianze con l ingegneria e la medicina come queste discipline erano praticate fino poco più di un secolo fa. Il parallelismo con la medicina più antica e con al moderna psicoanalisi è, credo, particolarmente stretto. In ognuno di questi campi una teoria condivisa era adeguata soltanto per stabilire la plausibilità della disciplina e per fornire un fondamento logico per le varie regole delle arti che governano la pratica. Queste regole hanno dimostrato la loro utilità nel passato, ma nessun professionista ha mai supposto che esse fossero sufficienti per prevenire ricorrenti fallimenti. Una teoria e delle regole più potenti erano necessarie ma sarebbe stato assurdo abbandonare una disciplina plausibile con una tradizione di limitato successo semplicemente perché questi desiderata non erano ancora a disposizione. In mancanza di questi, tuttavia, nè l astrologo nè il medico potevano fare tale ricerca. Benché avessero regole da applicare essi non avevano rompicapo da risolvere e perciò scienza da praticare. [...] E senza rompicapo, capaci, prima di sfidare e poi di testimoniare l ingegnosità del singolo professionista, l astrologia non sarebbe potuta diventare una scienza anche se le stelle avessero controllato il destino umano...

40 La crescita della conoscenza scientifica: la gestione storicista dei fallimenti LEGGIAMO KHUN Benchè gli astrologi facessero predizioni controllabili e riconoscessero che queste predizioni talvolta fallivano, essi non si impegnarono e non poterono impegnarsi nel genere di attività che normalmente caratterizza tutte le scienze riconosciute come tali. Popper ha ragione nell escludere l astrologia dalle scienze, ma la sua superconcentrazione sulle occasionali rivoluzione della scienza [le falsificazioni], gli impedisce di vedere le ragioni più sicure per farlo. Khun non identifica le sue esperienze anomale con le esperienze falsificanti di Popper 1 Nessuna teoria (nel senso di Popper, ovvero insieme di asserti falsificabili) risolve mai i tutti i rompicapo in cui si imbatte 2 Soluzioni proposte ai problemi che affrontano una data teoria sono spesso insoddisfacenti

41 La crescita della conoscenza scientifica: la gestione storicista dei fallimenti Per Khun è assai poco interessante ricercare se una data teoria abbia o no conseguito un accordo perfetto con i fatti pertinenti. Diversamente stanno le cose quando due o più teorie rivali vengono considerate collettivamente. Allora e solo allora per Khun è legittimo chiedersi quale delle due si adatta meglio ai fatti [PROLIFERAZIONE DELLE TEORIE] Quando dalle teorie popperiane si passa ai paradigmi khuniani in cui elementi costitutivi sono non soltanto le teorie intese come sistemi ipotetico deduttivi, ma anche le tecniche osservative e sperimentali adottate dagli specialisti nonché le credenze anche più speculative e i valori che sorreggono la ricerca si scorge con maggiore evidenza che i sostenitori di paradigmi in concorrenza tra loro hanno sempre propositi ed orientamenti almeno leggermente divergenti. Ovvero, nessuna delle scuole riconoscerà come validi tutti i presupposti empirici di cui l altra ha bisogno per sostenere la propria tesi Dunque per Khun la competizione tra paradigmi non è una battaglia il cui esito possa essere deciso sulla base delle dimostrazioni

42 La crescita della conoscenza scientifica: la gestione storicista dei fallimenti Khun e Popper Esperienza falsificante Soluzioni di Rompicapo TENACIA Paradigma Rivoluzione Competizione Osservazione Osserv Controllo sperimentale Il METODO SCIENTIFICO FALSIFICAZIONISMO Severità dei controlli Congetture Controllo sperimentale Il METODO FALSIFI Deduzione di conseguenze osservative Proliferazione Dedu cons osse Surplus Esplicativo Surp Esplic