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quattro chiacchiere con Pietro Calandra – fisico, chimico, divulgatore, scrittore

La Natura è più meravigliosa se è almeno in parte compresa – Hugh MacDiarmid

L’intelligenza e materia: legame indissolubile

Forse perchè sempre stato attratto dalla competizione uomo-macchina, l’uomo ha sempre cercato di progettare un’intelligenza artificiale. Elementi come come il parallelismo o una struttura complessa, sembrano indispensabili in un’eventuale macchina pensante. Servono però ancora grossi passi avanti da fare per progettare una struttura così complessa da far emergere una proprietà importante come l’intelligenza. Sopetto, al riguardo, che tra questi vi sia quello del considerare che il nostro apparato neuronale non è solo un hardware, complesso quanto volete, su cui gira un software. Infatti, il funzionamento della nostra stessa architettura neuronale può essere modulato, come sapete, dai neurotrasmettitori, che sono composti chimici deputati alla gestione della propagazione degli impulsi nervosi. A livello più ampio, la nostra impalcatura neuronale viene eretta e gestita, assieme agli altri apparati, dagli ormoni. Ascoltare buona musica causa una produzione di dopamina, il famoso “neurotrasmettitore della gratificazione”, ne abbiamo parlato qui; situazioni stimolanti causano la produzione di adrenalina, un noto ormone, che inserisce la modalità sportiva nella nostra macchina biologica aumentando il livello di attenzione. La lista dei composti chimici può essere davvero lunga e c’è poco da dire: il nostro software è in grado di modulare l’hardware. Conosciamo la poesia di Baudelaire, Verlaine, e altri poeti maledetti che entrarono a far parte del Club des Hashischins dove cercavano di procurarsi allucinazioni tramite droghe. E conosciamo anche la bellissima musica dei Pink Floyd, dei Rolling Stones e di Ozzy Osbourne, tutti belli fatti. Quest’ultimo, in particolare, dovrebbe essere studiato dalla scienza moderna perché non si capisce come mai sia ancora vivo nonostante il massiccio uso di droghe per tutta la sua esistenza[1].

Ma la chimica è varia, e anche i composti inorganici, classi chimicamente diverse dalle droghe, possono modulare la nostra macchina biologica. Il litio, per esempio, è un rinomato stabilizzatore dell’umore. Ben lo sa il poeta Robert Lowell (1917-1977), il fondatore della poesia confessionale che, soffrendo di bipolarismo, ha sperimentato periodi di entusiasmo patologico alternati a periodi di tracollo con umor nero. Tali stati d’animo non possono che essere stati responsabili, almeno in parte, della bellezza letteraria della sua produzione. Quando, nel 1967, venne immesso in commercio il primo stabilizzatore dell’umore a base di litio, il Poeta poté curarsi. Sicuramente più pacato a seguito della cura, il Poeta scrisse poi a uno dei suoi editori:

“Bob, è spaventoso pensare che le mie sofferenze e quelle che ho provocato siano state causate dalla mancanza di un pizzico di un certo sale nel cervello”[2].

Certo è che, da allora, la sua produzione letteraria cambiò: vinse un premio Pulitzer nel 1974 ma i suoi lettori apprezzano tuttora il periodo pre-litio più scoppiettante.

Che un “pizzico di sale” sia importante per l’intelligenza emerge però chiaramente su scenari planetari: dal 1922, infatti, molti Stati hanno man mano iniziato ad adottare la strategia di arricchire artificialmente di iodio il sale da cucina. Lo iodio, infatti, rientra nell’architettura molecolare di una classe di ormoni prodotti dalla tiroide (i famosi ormoni tiroidei, T3 e T4) estremamente importanti perché regolano il metabolismo e la maturazione neuronale. La sua carenza provoca il gozzo, malformazioni congenite e, cosa che ci interessa maggiormente ai fini di questo scritto, problemi nello sviluppo intellettivo fino al cretinismo. Insomma, è un prezioso elemento che deve essere presente nella dieta in maniera adeguata. Inserire artificialmente lo iodo nel sale da cucina è stata considerata una strategia economica ed efficace per far assumere iodio alla popolazione a sufficienza, evitando i danni, anche economici, dovuti dalla sua carenza [3]. Bertrand Russell (1972-1970) filosofo, matematico, attivista e saggista scrive:

“L’energia utilizzata nel pensiero sembra avere origine chimica … Per esempio la carenza di iodio trasformerà un individuo intelligente in un idiota. I fenomeni della mente sembrano legati a doppio filo con la struttura materiale dell’organismo.”

Evidentemente il detto “ha sale in zucca” ha delle basi scientifiche.

Ma l’hardware biologico umano è modificabile dalla chimica non solo per quanto riguarda l’intelligenza, ma anche per quanto riguarda i sentimenti: Michael R. Liebowitz, nei primi anni 80, scrive The chemistry of love cioè La chimica dell’amore. Il sottotitolo della traduzione italiana, pubblicata da Rizzoli, è: “La dinamica dei sentimenti tra il corpo e la psiche”. E’ un titolo oltremodo chiaro direi, che palesa l’intenzione dell’Autore di analizzare i nessi tra la natura biochimica e natura psicologica delle emozioni. Mette in chiaro come l’amore, uno dei sentimenti che avvertiamo come fondamentali per la nostra l’esistenza, sia alla fine collegata con la dinamica di una vasta gamma di composti chimici. C’è un motivo per cui si usa l’espressione “questione di chimica” per indicare un feeling “a pelle” tra due persone. E se, come con le droghe, possiamo assuefarci anche a certi composti chimici prodotti in amore, allora possiamo considerare quelli che chiamiamo “malati d’amore cronici”. Alzi la mano chi di voi non si sia calato una sbarretta sana di cioccolato in circostanze di cuore infranto, prova del fatto che certi alimenti, e non solo circostanze gratificanti e piacevoli, possano innescare la produzione metabolica di endorfine (comunque, alla cioccolata io ho sempre preferito le salsicce).

Gli stati d’animo, le esperienze e l’ambiente influiscono sulla trasmissione dei segnali tra un neurone e un altro cambiando il funzionamento della macchina neuronale tutta[4]. Se tutto ciò potesse avvenire in un calcolatore, il suo software girerebbe su un hardware plastico dando risultati diversi a seconda delle circostanze. Invece, tutto ciò manca nei computer. Ai calcolatori puramente algoritmici manca chiaramente la capacità di interferire fisicamente nei loro stessi componenti: capacitori, transistor, resistenze o circuiti che siano.

Questo preclude l’accesso ad aspetti fondamentali: per fare un esempio, un dispiacere deve fare male, ma un male fisico, per poter essere avvertito come davvero brutto mentre può non bastare la semplice informazione equivalente, magari anche corredata da un punteggio (uno score, come si suol dire) che misuri o indichi la gravità. Nell’uomo il dispiacere logora fisicamente, con danni fisici, nei calcolatori verrebbe elaborato come tutte le altre informazioni.

Possibilità del genere amplierebbero di molto lo scenario di esperienze che un calcolatore potrebbe fare e da cui potrebbe anche imparare.

Il desiderio di essere “carne e ossa” diventa  struggente nel bellissimo romanzo Generazione Proteus di Dean Koontz, nel quale un’intelligenza artificiale domotica che gestisce una casa vi segrega la proprietaria perché se ne invaghisce. Il calcolatore comprende, tra le altre cose, l’importanza della materia come aspetto indissolubile dell’amore e sperimenta anche le brutture degli aspetti distorti di questo sentimento. Gran bel romanzo, ve lo consiglio.

Che il contributo di sostanze chimiche sia necessario per modulare le attività nervose, cerebrali e cognitive è ancora di più dimostrato da un recentissimo studio[5]. La psilocibina, un composto chimico psichedelico che può essere ricavato da parecchi funghi, è capace di rimodellare il cervello. L’attenzione nasce da quando la psilocina è stata indicata come Breakthrough Therapy per il trattamento della depressione dalla Food and Drug Administration nel 2019. Gli autori riportano di aver osservato che questo composto è in grado non solo di aumentare il numero delle connessioni tra i neuroni, ma anche di renderle in media più larghe e quindi più robuste.

E’ oramai chiaro che se vogliamo replicare l’intelligenza umana dobbiamo tenere conto che l’architettura responsabile è plastica e che l’intervento di composti chimici (o di loro alternative, nel caso di calcolatori elettronici) deve giocare un ruolo importante. Credo davvero che questo vada messo nel calderone dei problemi da affrontare se si vuole un computer pensante come noi.

Questo e tante altre osservazioni potrete trovarle in un una raccolta di raccolti che ho curato con Future Fiction Edizioni

Immagine del post tratta dal sito https://www.universomamma.it/2017/05/08/il-cervello-umano-e-il-suo-sviluppo-straordinario-dal-feto-alladulto/ dove è presente un interessante articolo di Valeria Bellagamba


[1] Un breve post che mette in rassegna una serie di scrittori che facevano uso di droghe si trova in http://www.cultora.it/i-capolavori-scritti-sotto-effetto-di-droga/

[2] La frase è presa dall’interessante libro Il cucchiaino scomparso di Sam Kean, che riporta anche vari episodi tragicomici che hanno caratterizzato l’esistenza di Lowell.

[3] Segnalo il mio post https://pietrocalandra.wordpress.com/2019/11/22/il-prezioso-iodio-e-lindia/ dove parlo degli impegni presi dai vari paesi del mondo per combattere gozzo e cretinismo con la semplice aggiunta di iodio nel sale da cucina. In quest’ambito è importante notare come l’India abbia contrastato queste strategie, nonostante gli stessi medici indiani fossero in qualche modo a favore.

[4] Ricordo che in tempi di delusioni amorose giovanili una mia amica psicologa mi suggerì di forzarmi a prendermi cura del mio aspetto e “impuparmi” quotidianamente, anche controvoglia, per superare la tristezza. Aveva ragione. Scoprii a quel punto l’inversione del nesso causa-effetto: gesti spontaneamente compiuti come conseguenza di stati di euforia, possono in realtà essere a loro volta la causa di una predisposizione psicologica positiva, anche se compiuti “artificiosamente”. Evidentemente nella macchina umana pensieri, azioni ed emozioni sono mutualmente collegati.

[5] Shao L-X, Liao C, Gregg I, et al. Psilocybin induces rapid and persistent growth of dendritic spines in frontal cortex in vivo. Neuron. 2021;0(0). doi:10.1016/j.neuron.2021.06.008

Come realizzare un’intelligenza – la complessità

Come poter realizzare una macchina intelligente è, chiaramente, un’altra domanda difficile. Non solo è difficile definire cosa sia l’intelligenza in maniera chiara, ma anche quello che sappiamo sul funzionamento del nostro cervello è troppo poco per suggerire una strada da percorrere. Si parla, per esempio, di diversi tipi di intelligenza: c’è chi ha un’intelligenza “sociale”, che lo porta a “saperci fare” nelle relazioni interpersonali o nei lavori di gruppo, c’è chi ha un’intelligenza più matematico-analitica, o musicale, e così via[1]. Non voglio affrontare questo problemone dal punto di vista psicologico, perché qui si vuole guardare la faccenda con la lente di ingrandimento della fisica dei sistemi complessi, che è quella in mio possesso. Il cervello umano è, certamente, un sistema complesso, perché costituito da un gran numero di elementi fondamentali, interconnessi, e raggruppati a formare zone, anche queste interconnesse e organizzate che acquisiscono così funzionalità diverse. Bene, succede in natura che allorquando si mettano assieme certi elementi, si forma un insieme con proprietà nuove che non possono essere ricondotte alle proprietà dei singoli costituenti. Vi faccio un esempio: un pesciolino piccolo è una preda per il pesce più grosso, lo dice anche il detto che il pesce grosso mangia il pesce piccolo. Ma tanti pesciolini piccoli possono organizzarsi a formare un banco molto grande di pescetti compatti che, agli occhi del predatore, può apparire come un enorme e temibile pescione, anche se di fatto costituito da tanti appetitosi stuzzichini. Bellissime le scene del film Alla ricerca di Nemo, dove un banco di pesci adotta forme diverse a mo’ di cartelloni per comunicare più efficacemente col papà di Nemo. In effetti un banco di pesci si comporta come un superorganismo, cioè come un organismo unico.

L’organizzazione tra elementi si vede anche con gli uccelli in migrazione, i quali adottano la disposizione a V per sfruttare gli effetti di scia aerodinamica durante il volo. Ma anche nella materia inanimata è importante la relazione tra gli elementi: un materiale mostra le proprietà che gli riconosciamo solo perché costituito da un gran numero di atomi che interagiscono tra di loro[2]. Ma c’è di più: gli atomi si aggregano per formare molecole, queste si organizzano a formare le cellule, le cellule si organizzano per formare i tessuti, I tessuti e gli organi sono organizzati per formare gli esseri umani. A ogni livello di aggregazione emerge una proprietà nuova: a livello delle cellule emerge la vita, a livello di essere umano emerge la coscienza ecc. Difficilmente possiamo definirci semplici aggregati di atomi. In realtà lo siamo, è vero, ma non semplici aggregati di questi, ma complessi cioè opportunamente organizzati, quindi con molte altre proprietà in più.

Bene, in una rete neuronale, per avere intelligenza serve una struttura complessa. Innanzi tutto serve un elevato numero di neuroni, in secondo luogo questi devono essere ben organizzati e interconnessi tra di loro o, come si suole dire in fisica, devono essere interagenti. Infine, una struttura gerarchica aiuta, con domini e raggruppamenti, ciascuno con una sua funzionalità e specificità su piccola scala, ma organizzati a formare formazioni superiori fino a costituire l’intero apparato cerebrale. Il requisito del parallelismo, di cui abbiamo parlato all’inizio, mi sembra quindi essere una mera conseguenza della struttura complessa. Però, come vedete, serve anche un’organizzazione superiore. Io non so come possano essere interconnesse le aree del linguaggio, della consapevolezza, della volontà, della coscienza… o se invece siano tutte proprietà emergenti del sistema cerebrale tutto, un po’ come dire che siano aspetti diversi della stessa cosa, ma non è questo il punto. Credo però, se mi lasciate passare il paragone, che un’architettura con soldati, riserve, sergenti, caporali, medici, reggimenti, brigate, divisioni, i cui vari elementi siano organizzati nelle varie sezioni e sottosezioni, sia necessaria per formare un buon esercito. 

Sospetto, a questo punto, che il sistema cerebrale possa non essere il solo protagonista: noi siamo anche il frutto della nostra esperienza quindi ciò che arriva dai nostri sensi deve anche avere un ruolo. D’altronde già Tommaso D’Aquino, secoli fa, affermava che “Principium igitur cuiuslibet nostrae cognitionis est in sensu”, ovvero, “Tutto il conoscere comincia dai sensi”. Così come per alimentare le intelligenze artificiali le macchine raccolgono dati attraverso i sensori (gps, microfoni, accelerometri, sensori, telecamere ecc. ecc.), anche noi organismi biologici abbiamo bisogno di dati che vengano raccolti dai sensi: olfatto, vista, tatto, gusto, udito. Un’intelligenza isolata dal mondo esterno corre il rischio di essere giudicata usando la più classica delle critiche: “quel tipo sarà intelligente ma si capisce solo lui”.

Il resto, lo vedremo nei prossimi post


[1] Howard Gardner, un importante studioso statunitense celebre per le sue teorie sulle intelligenze moltiple,  inizialmente teorizzò l’esistenza di sette intelligenze: linguistica, matematica, intrapersonale, interpersonale, cinestetica, musicale e visivo-spaziale; in seguito aggiunse l’intelligenza naturalistica ed infine ipotizzò l’ intelligenza esistenziale, non escludendo che in futuro se ne potessero individuare altre forme. 

[2] Pochi atomi di un materiale quasi mai formano un gruppo che mostri le stesse proprietà dello stesso materiale allo stato massivo. Le proprietà di un materiale, in genere, emergono quando c’è un insieme organizzato di un numero elevato di elementi. Un pezzo di oro, per esempio, può essere rosso o viola o con altre sfaccettature di colore se sufficientemente piccolo (i cosiddetti Quantum Dots) ma diventa quel giallo che conosciamo solo se fatto di un numero sufficientemente elevato di atomi.

Macchine pensanti: il requisito del parallelismo

                                                                                                              More than iron

                                                                                                              More than lead

                                                                                                              More than gold I need electricity                                                I need it more than I need lamb or pork or lettuce

                                               [or cucumber

                                                                                                              I need it for my dreams.

Nel 1984 dai circuiti di RACTER usciva questa maestosa quanto bizzarra poesia. Il primo generatore di componimenti in versi della storia aveva già capito l’importanza dei sogni.

Questo l’incipit della prefazione di Giorgio Franceschelli al mio libro “Elio era nel Pallone – racconti atomici” (2019) che ricopio qui con piacere. Che i sogni e le emozioni diano un indiscusso valore aggiunto alla vita, è abbastanza scontato. Meno scontato è, invece, capire se queste emozioni possano appartenere ai calcolatori. La poesia di RACTER mette il tarlo del dubbio. Ed è lo stesso dubbio che sorge a noi leggendo un racconto di Andrew Hudson, nella prossima uscita del libro Internetwork pubblicato da FutureFiction.

In questo racconto, infatti, emerge a livelli estremi quello che il genere umano ha sempre cercato di inserire nelle sue creazioni elettroniche: la capacità di emozionare. In un futuro non troppo lontano e non troppo distopico, una brava accompagnatrice compete con un meccanismo algoritmico frutto dell’intelligenza artificiale nell’interfacciarsi agli umani. Scoprirà che sarà un compito davvero arduo. Non voglio spoilerare il racconto, anche perché ci sono tante altre storie dove gli uomini competono con i computer, sia reali, che di immaginazione. In effetti l’intelligenza e l’emotività artificiali sono oggetto di grande attenzione fin da quando ci si è accorti che i computer sono particolarmente veloci a eseguire calcoli. Così, dai primi calcolatori di inizio XX secolo, che occupavano stanze intere per tenere in memoria solo una decina di numeri, di passi avanti ne sono stati fatti, eccome! La possibilità che un calcolatore possa essere intelligente e, perché no, possa anche arrivare ad essere empatico o amare, non sembra poi così remota oggigiorno. Questo ci preoccupa non poco, è vero, ma cerchiamo per quanto possibile di inquadrare il problema e vediamo se sia immaginabile, con qualche riflessione magari azzardata, adottare un punto di vista più positivo.

tipi di calcolo

Ci aspettiamo tutti che un calcolatore, per arrivare a pensare e interagire con noi umani, debba almeno avere una certa potenza. Questa sensazione è molto antica. Già nel 1993, lo ricordo benissimo, la traccia a carattere scientifico della prima prova scritta della maturità scientifica recitava:

“La sorprendente rapidità con cui evolvono le macchine che elaborano dati e risolvono problemi può essere intesa come uno dei modi più tangibili in cui si celebra il trionfo della società tecnologica. La crescente complessità strutturale di tali meccanismi e l’impiego di tecniche sempre più raffinate nella realizzazione delle attività affidate alle macchine delle nuove generazioni inducono alcuni a parlare dell’esistenza di «macchine pensanti». Quali le impressioni del candidato sulla questione? Può mai paventarsi un futuro in cui siano i prodotti dello stesso pensiero ad emarginare e a soppiantare la mente umana? Quali mutamenti nei comportamenti umani può comunque ingenerare la sempre più rapida diffusione dell’automazione elettronica e della telematica?”

Gran brutta bestia, come potete vedere! Ricordo benissimo questa prova perché quell’anno io ero proprio tra gli esaminandi. Come sempre avviene al termine di certe prove, alla fine ci confrontammo, tra compagnetti, l’uno con l’altro. Tutti, tranne me, erano d’accordo che le macchine avrebbero, sì, aiutato l’uomo nello svolgimento dei lavori ma mai e poi lo avrebbero potuto sostituire perché intrinsecamente incapaci di pensare e, ancora di più, di provare emozioni o amare. Alla faccia della diversità di pensiero, tutti bollavano quindi i calcolatori come “per sempre incapaci di pensare”.

A parte il fatto che posizioni così categoriche mi hanno sempre lasciato perplesso, la cosa che mi ha sbalordito di più è che nessuno aveva la capacità di fornire motivazioni al riguardo, anche se, paradossalmente, la capacità di fornire una motivazione per una scelta è requisito fondamentale richiesto a un’intelligenza artificiale, ma lo vedremo dopo. Notai, quindi, che l’incapacità di argomentare nasceva dal fatto che allora i calcolatori venivano visti come macchine intrinsecamente diverse dall’uomo e probabilmente anche incapaci di evolversi oltre un certo punto. I computer sarebbero diventati sempre più veloci e potenti ma sul pensiero e sulle emozioni avrebbero trovato strada sbarrata, quasi per definizione. Non c’era quindi bisogno di argomentare, perché era così e basta.

Curiosamente, in quel periodo alcuni articoli scientifici già avevano trattato il problema. Arrivavano, guarda caso, a conclusioni abbastanza diverse. Non parlo soltanto di articoli di nicchia per addetti ai lavori ma anche di articoli divulgativi pubblicati nella rivista Le Scienze e successivamente raccolti nei suoi quaderni, pubblicati, tra l’altro, qualche annetto prima di quei maledetti esami di maturità.

Quegli articoli spiegavano come ci fosse, a quei tempi, una differenza sostanziale tra il funzionamento di un computer e quello del cervello umano. Il computer, a differenza del cervello, era solito eseguire istruzioni in sequenza, cioè una dopo l’altra o, come si dice in gergo tecnico, in maniera seriale. Era vero, i codici dei programmi allora erano una sequenza di istruzioni che il calcolatore avrebbe eseguito dall’inizio alla fine, in ordine. Vi ricordate il famoso linguaggio di programmazione BASIC? Aveva addirittura le righe numerate! Ogni riga di istruzioni, cioè, aveva un’etichetta numerica che il calcolatore doveva osservare in ordine, dal numero più piccolo al più grande, senza elasticità alcuna. La numerazione era abbastanza inutile ma mostrava chiaramente il funzionamento seriale del calcolatore.

Si sapeva già allora che il cervello umano ha, invece, una struttura complessa con lobi e zone specializzate per specifiche operazioni, che probabilmente possono lavorare autonomamente per poi scambiarsi i risultati finali e decidere sulla base di questi. In gergo tecnico, può lavorare in parallelo. Mi sembra una differenza non di poco conto.

Un’ architettura in parallelo rende tutto più veloce. Ecco il perché: supponiamo di dover sommare i risultati di due operazioni algebriche, per esempio il quadrato di due (che fa quattro) e il quadrato di 3 (che fa nove).  Bene, in maniera seriale il calcolatore dovrebbe compiere , nell’ordine:

  1. calcolare il quadrato di due,
  2. calcolare il quadrato di tre
  3. sommare i due risultati sopra trovati

in un processo a tre step.

Invece, in un meccanismo cosiddetto parallelo, come quello che caratterizza il cervello umano, l’architettura riconosce che le prime due operazioni (le due elevazioni al quadrato) possono essere svolte autonomamente. Questa è la strategia vincente.

Quindi, l’architettura incarica due sub-strutture diverse di calcolare, una ciascuno,  le due elevazioni al quadrato. Queste potenze vengono quindi calcolate autonomamente e in contemporanea, risparmiando tempo. Alla fine basta sommare i risultati che le due sub-strutture avranno consegnato.

In situazioni dove vanno affrontati enormi quantità di calcoli, come per esempio in calcoli di meccanica quantistica oppure nelle previsioni meteorologiche (ma la lista potrebbe essere lunga) saper individuare i calcoli che possono essere fatti in autonomia e in parallelo risparmiando tempo, è determinante. Ma per riuscire a fare questa individuazione serve un’apparecchiatura di gran lunga più sofisticata e complessa di una calcolatrice, seppur velocissima. Se guardiamo già  solo questa caratteristica di base, il calcolatore al confronto con un cervello umano sembra davvero stupido.

sviluppi

Quindi, tornando al tempo dei miei esami di maturità, il calcolatore era davvero intrinsecamente diverso dal cervello umano perché calcolava in maniera seriale. Però il calcolo in parallelo era già in sperimentazione e quindi già pronto a fare il salto di qualità al calcolo parallelo… e a questo punto si sarebbe reso intrinsecamente simile al cervello umano. Avrebbe avuto presto il requisito necessario per evolversi e avvicinarsi a caratteristiche umane.

Così, programmatori e costruttori di processori produssero in breve tempo codici e apparecchiature capaci di svolgere calcoli anche in parallelo. Non credo siano stati spinti solo dalla ricerca di performances computazionali migliori, ma credo piuttosto, o almeno voglio crederlo, che alcuni di loro abbiano voluto iniziare a riprodurre il comportamento del cervello umano, almeno nelle sue basi, in un tentativo pionieristico di creare una sorta di intelligenza artificiale.

Adesso i risultati sono agli occhi di tutti: calcolatori multi-processore oppure processori multi-core sono oramai lo standard finanche nei nostri cellulari. Le velocità di calcolo sono esplose esponenzialmente, anzi ho l’impressione siano aumentate ancora di più rispetto a quanto potesse prevedersi dalla legge di Moore[1].

C’è chi sostiene che siamo prossimi alla fine del potenziamento dei calcolatori, perché l’aumento del numero di componenti elettronici in un circuito integrato a causa della loro miniaturizzazione, che poi è il vero responsabile dell’aumento della sua potenza di calcolo, sta arrivando a un limite fisico: quello delle dimensioni dei mattoni fondamentali della materia, cioè gli atomi. A queste dimensioni le leggi della fisica classica cessano di esistere per lasciare il posto a quelle probabilistiche della meccanica quantistica. Al riguardo, vi suggerisco di leggere il curioso post di un tale Massimo Temporelli, fisico dalle esperienze lavorative interessanti (link: https://www.centodieci.it/empowerment/legge-moore-non-piu-valida/. Sebbene io non sia d’accordo col collega[2], voglio riportare quello che lo stesso Temporelli immagina come possibili piani B alla fine della miniaturizzazione: (i) il quantum computing, cioè il calcolo quantistico di cui si sta parlando molto per ora, e (ii) il cloud computing, per cui calcolatori diversi in rete, sfruttando la potenza di internet, collaborano tra di loro in una rete globale di calcolo. Sono secondo me strade alternative di calcolo che si aggiungono alle tradizionali, spianando la strada a prospettive affascinanti la cui ricerca, a mio avviso, potrà essere di aiuto nell’arrivare a una intelligenza artificiale.

Bene, tutto ciò è molto bello, ma credo ci sentiamo tutti ancora ancora ben lontani dal reputare un calcolatore intelligente. Come mai non ci siamo ancora? Semplice: il requisito del parallelismo è necessario ma non è sufficiente per arrivare a una macchina pensante. ll parallelismo comporta una velocità di calcolo maggiore, ma questo non è sinonimo di intelligenza, affatto. Siamo d’accordo sul fatto che una calcolatrice sia velocissima nell’eseguire calcoli aritmetici ma non per questo ci sentiamo di poterla definire intelligente.

Cos’altro serve, allora?

Bella domanda, davvero, anche perché cosa sia davvero l’intelligenza è ancora da capire bene, e inoltre ci sono aspetti interessanti che accomunano intelligenza artificiale e naturale. Ma questo lo vedremo dopo. Intanto, prendendo spunto dalla competizione del racconto di Hudson, potete vedere com’è andata quando l’uomo si sia realmente trovato in competizione con un’intelligenza artificiale al mio post al riguardo cliccando qui.


[1] Nel 1965 Gordon Moore,  cofondatore della Intel, illustrò come nel periodo 1959-1965 il numero di componenti elettronici che formano un chip fosse raddoppiato ogni anno, ipotizzando che questo andamento si sarebbe conservato nei tempi a seguire. Fino al 1975 la previsione si rivelò corretta ma poi, per tutti gli anni 80, il tempo caratteristico dello step evolutivo si allungò a due anni. Insomma, la forma definitiva, elaborata alla fine degli anni ottanta recita che il numero di transistori nei processori raddoppia ogni anno e mezzo. Questa legge è considerata metro di performances da tutte le aziende che operano nel settore.

[2] Non sono molto d’accordo con questa linea di pensiero per delle semplici considerazioni geometriche: l’aumento del numero di componenti per riduzione del loro volume è tanto più marcato quanto più questi sono piccoli. In altre parole, se riduciamo le dimensioni di componenti circuitali grossolani (ad esempio di un decimo di millimetro) possiamo farcene entrare di più in un circuito, ma l’aumento è moderato. Se invece apportiamo lo stesso rimpicciolimento su elementi già cento volte più piccoli, (un millesimo di millimetro, ovvero un micron), l’incremento di componenti nello stesso circuito sarà molto più alto, cioè di dieci mila volta maggiore. Quando le dimensioni sono ancora più piccole (attualmente siamo nell’ordine dei milionesimi di millimetro) un’ulteriore, anche piccola, riduzione del loro volume porterà a un aumento del numero di componenti nel circuito spaventoso. Si può dimostrare che il numero di componenti  sia proporzionale a L-3 dove L è la lunghezza del componente, che matematicamente sintetizza tutto quanto detto. Quindi di strada davanti ne abbiamo ancora tanta… ma è comunque ovvio che nulla è per sempre: le cose cambieranno in futuro, come in ogni cosa. Ma credo la miniaturizzazione e la legge di Moore saranno seguiti ancora per anni, e su questo credo possiamo dormire sonni tranquilli per un bel po’.

uomo contro intelligenza artificiale: la partita inizia

Si parla tanto di intelligenza artificiale. E’ una minaccia? Iniziamo col vederne gli aspetti competitivi, come in un grande match. Tutto può forse essere riassunto nella celebre sfida uomo-contro-computer che vide più volte davanti una scacchiera il grande scacchista Kasparov contro una calcolatore costruito e preparato ad-hoc per quel match. La vicenda è assolutamente affascinante, come le sfide tra grandi campioni che si rispettino a vicenda: Maradona contro Baresi o Borg contro McEnroe. Nel caso degli scacchi, il campione russo, (ricordiamolo, campione di scacchi per ben 15 anni di fila a partire dal 1985) volle fronteggiare un calcolatore, non riuscendo a trovare avversari della sua altezza. Lo fa quindi per la prima volta nel 1985 , cioè a scettro appena conquistato. Fa fuori tutti i migliori programmi (credo siano stati una quindicina) senza pietà. Ma il progresso dell’elettronica e degli algoritmi è inarrestabile così una decina di anni dopo Kasparov, ancora incontrastato campione, si ritrova davanti al famoso Deep Blue, un cervello elettronico della IBM. Siamo nel 1996 e Kasparov, probabilmente annoiato dal lungo primato (aveva lo scettro in casa da 11 anni sicuramente coperto di polvere), perde clamorosamente consegnando all’opinione pubblica l’idea che la macchina avesse definitivamente vinto l’uomo. Ma kasparov chiede la rivincita e si apre una serie di partite dove il Russo recupera terreno contro il megacircuito pareggiando due partite e vincendo le ultime tre.

Standing ovation.

Ci sono varie osservazioni da fare. La prima è: come ha vinto Deep Blue?

Il computer è stato programmato per immaginare, dietro a ogni sua mossa tutte le possibili contromosse dell’avversario e, per ciascuna di queste, tutte le possibili contro-contromosse che avrebbe potuto effettuare a sua volta e così via. Prevedendo così tutti gli scenari possibili dietro a ogni possibile mossa, il calcolatore avrebbe scelto l’alternativa migliore. E’ quello che si chiama in gergo analisi dell’ albero degli eventi, dove un ramo rappresenta una scelta che a sua volta si dirama in altri rami più piccoli e così via. È un numero mostruoso di possibilità da analizzare, se ci pensiamo:  quante mosse può compiere uno scacchista e, per ciascuna di queste mosse, quante mosse può fare l’avversario? Ci si rende conto che il calcolatore ha analizzato un numero mostruoso di possibilità. Il limite sta nella potenza del calcolatore, il quale, nel tempo che il regolamento gli concede per ogni mossa, non può analizzare l’albero degli eventi all’infinito.

È incredibile anche notare che un bravo scacchista può prevedere tre mosse in un secondo circa, mentre il calcolatore milioni. Mi chiedo quindi, data questa terribile diversità di potenza, come mai il Russo abbia mai potuto vincere qualche partita: evidentemente la velocità di calcolo ha poco a che vedere  con l’intelligenza. E ritorniamo alla famosa calcolatrice: sta un attimo a eseguire operazioni algebriche, una frazione di tempo minima rispetto al tempo che impiegheremmo noi (ditemi voi, poi, se c’è qualcuno che ancora ricorda come eseguire a mano le radici quadrate!), ma mai e poi mai ci sogneremmo di reputare una calcolatrice intelligente!

Un’altra osservazione che faccio è che Kasparov perse il primo incontro, pareggiò i successivi due e vinse i successivi tre. Mi viene da pensare che Kasparov iniziò man mano a “conoscere” l’avversario, e quindi a prevederne il comportamento.

“Se conosci te stesso ma non il nemico, le tue probabilità di vincere e perdere sono uguali. Ma Se conosci il nemico e te stesso, la tua vittoria è sicura”

Recita così, più o meno, Sun Tzu, nel libro L’arte della guerra. Allo stesso modo, il Kasparov ha saputo combattere con saggezza e vincere. E infatti, i media di allora riportavano che il Russo aveva appositamente teso tranelli al calcolatore per indurlo a fare certe azioni (probabilmente perché oggettivamente più razionali) per poi fregarlo con mosse inaspettate  e “imprevedibili” su base razionale. È interessante notare come una piccola componente di “irrazionalità” sia ingrediente prezioso dell’intelligenza, un po’ come il pepe nella carbonara.

Ma un’altra cosa voglio osservare: proprio la limitata potenza di calcolo della mente umana rispetto a un computer innesca meccanismi alternativi e forse più efficaci, come la strategia, la tattica, la fantasia, l’immaginazione, l’intuito…

Di contro, analizzare algoritmicamente in maniera ripetitiva milioni e miliardi di possibili mosse e poi scegliere quella con lo score migliore, e ripetere tutto sto casino per la mossa successiva, e così via fino a fine partita.. ma credete sia divertente? In altre parole, secondo voi, Deep Blue se avesse potuto provare emozioni, si sarebbe divertito in quelle partite? Ma il gioco degli scacchi non nasce proprio per divertirsi? Il calcolatore può anche vincere così, ma si diverte?  Questo è il punto.

Provate a giocare a poker guardando le carte dell’avversario. Potrete anche vincere ma non è più poker.

Ma di questa vicenda è interessante anche il prosieguo, perché l’anno successivo la IBM porta al tavolo una versione potenziata di Deep Blue, chiamata informalmente senza troppa fantasia Deeper Blue, in grado di compiere più di duecento milioni di mosse in un solo secondo grazie a un parallelismo massivo di 480 processori specializzati per il gioco. Ecco che qui viene fuori il parallelismo! Qui la battaglia si fa dura e Deeper Blue si aggiudica per 3.5-2.5 la rivincita su sei partite. Praticamente una vittoria di misura. Ma dietro la richiesta di una rivincita del campione russo, la IBM rifiuta e ritira la macchina. Antisportivo direi, non credete?

Kasparov commenta con termini che incuriosiscono: dichiara che alcune mosse del cervello elettronico gli sono sembrate così creative da non capirle, provando la sensazione di avere di fronte una fantasia di tipo umano, anzi lasciando sorgere questo dubbio. Dubbio lecito, soprattutto perché la macchina non si trovava con Kasparov ma altrove, e i comandi venivano inviati da terzi. Inoltre non furono mai distribuiti i tabulati delle attività del calcolatore, contrariamente agli accordi. Altro aspetto antisportivo che insospettisce.

Comunque sia, sperando che il match si sia disputato lealmente, e tralasciando i dubbi che difficilmente potranno avere una risposta, c’è un fatto che ho scoperto solo recentemente. Scopro, leggendo quelle pagine di storia scacchistica con gli occhi da adulto, che il calcolatore è stato “aggiornato” tra le partite sulla base delle partite man mano disputate con Kasparov. L’operazione era permessa dagli accordi e, immagino, ha introdotto un elemento di “apprendimento” nella macchina. Ora, l’apprendimento rende gli umani intelligenti, ma nel caso di Deep Blue c’è stata una modifica sulla macchina da parte dell’umano, non è stato un apprendimento che la macchina ha saputo compiere. Credo sia una differenza notevole. La macchina quindi, non ha appreso, è stata solo aggiornata dai sistemisti. Praticamente Kasparov si è ritrovato un avversario continuamente diverso durante la sfida. Benintesi, non ho alcun problema nell’ammettere che il calcolatore batta l’umano negli scacchi, cosa che adesso è dato di fatto.

Un’altra vicenda relativa a partite giocate da calcolatori la ricordo in un film molto carino degli anni ’80, Wargames . Lì c’è un  calcolatore (WOPR – War Operation Plan Response), ubicato nella base di Comando della Difesa Aerospaziale del Nord-America, o qualcosa del genere, deputato alla valutazione delle azioni e delle contromosse a un eventuale attacco sovietico. Esso si basa sull’esecuzione di numerosi giochi strategici e simulazioni militari e, tramite intelligenza artificiale, riesce ad apprendere dai propri errori. Senza spoilerare troppo, vi dico soltanto che viene fatto giocare contro se stesso a tris (o “zero-per” come lo chiamavamo da ragazzi). Non so se conoscete il gioco, ma è un gioco molto semplice, quindi basta prestare un po’ di attenzione e non si perderà. Certo, se anche il vostro avversario è attento non vincerete, ma di sicuro non perderete. A tris, infatti, si perde solo se si commettono errori, così le partite giocate con attenzione finiscono sempre in pari. Il gioco è semplice e l’albero degli eventi breve, pertanto, tornando al film, il calcolatore può analizzarlo fino alla fine. Nel match contro se stesso il calcolatore non commette errori e tutte le partite finiscono in pari. Non voglio dire altro perché è un film che va visto, e vi suggerisco di farlo. A me è piaciuto molto.

Se ci facciamo caso, quindi, in un gioco semplice come il tris, non ci si diverte molto, perché basta stare attenti e si finisce sempre in parità, mentre in un  gioco complesso come gli scacchi, proprio perché umanamente non si riesce a considerare tutte le possibili mosse, ci si deve affidare a intuito, strategia, tattiche, fantasia (intelligenza) e ci si diverte molto di più.

Incidentalmente, ne deduco che una cosa è bella se non la si conosce appieno, e che l’intelligenza si muove su questo ambito di informazioni non completamente conosciute o non conoscibili. Se si ha dettagliata conoscenza di tutto, non ci può essere intelligenza, né tantomeno emozioni. I calcolatori sono avvisati.

…to be continued in un saggio che sarà pubblicato da Future Fiction.

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L’Unione Europea decide sul tanto discusso glifosato

Ho avuto l’onore di commentare alle telecamere di RaiNews24 la decisione dell’Unione Europea di concedere una proroga per altri cinque anni all’utilizzo del GLIFOSATO, discusso erbicida. Cerchiamo di mettere chiarezza e di fugare inutili preoccupazioni. Continua a leggere “L’Unione Europea decide sul tanto discusso glifosato”

Sono possibili viaggi nel tempo?

 

La domanda “è possibile compiere viaggi nel tempo?” è lecita, come tutte le domande.
Sebbene gli scienziati più, diciamo, tradizionalisti, possano pensare che sia una domanda balorda, è giusto comunque dare delle risposte a chi se lo chieda. Continua a leggere “Sono possibili viaggi nel tempo?”

Cos’è il tempo

Affrontiamo adesso l’argomento “il tempo”, da sempre oggetto di studio dei più grandi filosofi.
Non il tempo meteorologico, ovviamente ma il tempo inteso come dimensione nella quale si concepisce e si misura il trascorrere degli eventi.
Lo diceva Parmenide che era un assurdo, Zenone che è un illusione, ma i fisici cosa dicono? Continua a leggere “Cos’è il tempo”

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Gli antichi sembravano aver un rimedio per tutto. Le loro pratiche si son tramandate fino ai giorni nostri sotto il nome “rimedi della nonna”. Chissà quanti ne abbiamo sentiti. Ma funzionano davvero? Continua a leggere “Fondamenti scientifici dei rimedi della nonna”

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Ho avuto l’onore di chiarire, a Rai News 24, di che si tratta da un punto di vista scientifico.

Già la domanda più comune “che sostanze sono” mostra che le idee chiare non ce le hanno in molti. Continua a leggere “Mandragora, Listeria, Tallio, chiarezza sui recenti fatti di cronaca.”

I rischi chimici delle tinture per capelli

I rischi chimici delle tinture per capelli

Credo che sia stato, nell’ultimo anno, il quesito più ricorrente da parte delle donne ma non solo. Quelle creme che colorano i capelli in maniera indelebile fanno male? Ci possiamo fidare? Continua a leggere “I rischi chimici delle tinture per capelli”

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