PRIMO PIANO PROSPETTIVE 3Corriere del TicinoMERCOLEDÌ 18 GIUGNO 2014PRIMO PIANO PROSPETTIVE2 Corriere del Ticino

MERCOLEDÌ 18 GIUGNO 2014

Intelligenza artificialeAnche le macchine imparanodalla «propria» esperienzaL’IstitutoDalleMolle inserisce «ricordi» sinteticidi tipomediconei supercomputerEquesti sono ingradodi formularenuovediagnosi sucasimaiesaminatiprima

Non è chiaro se il nostro domani sarà più simile a unmondo iper-efficiente esupertecnologico o, piuttosto, ad un incubo distopico alla Blade Runner. Lacosa certa è che il rapporto uomo-macchina è destinato a farsi sempre piùstretto, tanto più che la ricerca nella robotica e nell’intelligenza artificiale èorientata ad integrare e sviluppare le capacità fisiche e cognitive dell’essereumano.Secondomolti scienziatie intellettualicontemporaneistiamoentran-doa tutti gli effettinell’eradelPostUmanesimoodell’Umanitàespansa: l’Ho-moSapiens,adifferenzadialtrespecie,continuerànelsuopercorsoevolutivograzieallosviluppotecnologico.L’IstitutoDalleMolledistudisull’intelligenzaartificiale (IDSIA)diMannoè inquestosensounafinestra sul futuro: ci siamoaffacciati per scrutare l’uomoed ilmondodidomani.

PAGINE DIELEONORA BIONDI e UMBERTO BACCINI

zxyNel secolo scorso, le più grandi inno-vazioninel campodell’intelligenzaarti-ficiale (IA) hanno riguardato più gliaspetti legati al calcolo rispetto a quellilegati all’intelligenza generale che ca-ratterizza maggiormente le abilità delcervelloumano. Inquestiprimiannidelnuovo secolo, la percezione è che le co-se stiano subendo un cambiamentoprofondo. Grazie ai progressi della ma-tematica, della probabilità e dell’infor-matica, le macchine intelligenti di oggisono in grado di elaborare autonoma-mente la soluzione di problemi com-plessi basandosi anche sull’esperienza.Un risultato sorprendente, che ha aper-to nuove frontiere in ambiti ad alta spe-cializzazione, come la medicina, in cuile macchine hanno ottenuto prestazio-ni persino superiori a quelle dell’uomo.

Nuove prospettiveFino a ieri, le macchine si limitavano asvolgerecalcoli. Eracompitodell’uomooccuparsi delle fasi precedenti al calco-lo: formalizzare in terminimatematici ilfenomeno da studiare e individuare glistrumenti teorici utili a farlo risolveread un computer. Oggi, i progressidell’informatica e della matematicahanno permesso agli scienziati di rea-lizzare macchine con un’intelligenzadinamica, capacidimettereautonoma-

mente in atto le strategie migliori perrisolvere problemi relativi a fenomenidi natura e ambiti diversi. Piuttosto chesvolgere soltanto ciò che viene coman-dato loro, le IApiùavanzate sonocapacidi «ragionare» da sole, sulla base dimetodologie generali, molto spessoprobabilistiche, di cui sono state dotatedagli scienziati. Insieme alle capacitàdellemacchine, quindi, è cambiato an-che il ruolo dei ricercatori. Questo ap-proccio alla risoluzione dei problemi,caratterizzato da grande generalità, de-ve poi essere indirizzato alla soluzionedi problemi specifici.

Diagnostica avanzataCome insegna la vita di tutti i giorni,spesso la teoria non basta: l’esperienzaè una fonte di apprendimento fonda-mentale per l’uomo e uno strumentodecisivo per comprendere i fatti e glieventi più complessi. È per questo chele capacità teoriche fornite dai ricerca-tori all’IA spesso non sono altro che ca-pacità di apprendimento dall’esperien-za. A tal fine questemacchine vengonodotate di una sorta di «memoria» sullabase della quale possono contare perelaborare risposte ai fenomeni di inte-resse. Un esempio concreto di questotipo di IA è rappresentato dall’esperi-mento condotto con successo dai ricer-catori dell’Istituto Dalle Molle nell’am-bito della diagnostica. I ricercatoridell’IDSIA hanno creato un’esperienza

analizzata, così come quelli del singoloindividuo. Queste analisi sono prezioseper le strategie di marketing aziendali oper i partiti politici, poiché permettonodi comprendere in tempo reale i «senti-menti», le preferenze e le reazioni digruppi di persone a specifici argomentio eventi, come il lancio di unprodotto ounapropostadi legge.Magli stessi algo-ritmi si possono applicare con piccolevariazioni adaltri ambiti, come lamedi-cina, lameteorologia, la finanza, la logi-stica e tanti altri campidi applicazione.

La ricerca applicata nel territorioNon sorprende quindi che queste ricer-cheabbiano frequenti ricadute sull’eco-nomia: grazie ai programmi della Con-federazione che finanziano collabora-zioni tra enti di ricerca e aziende, questiprodotti dell’IDSIA risultano interes-

santi ed innovativi per le aziende ticine-si. Tra questi troviamo l’aggregazioneintelligente di articoli di giornale sulweb, algoritmiper la stimadella visibili-tà di un prodotto su Internet a fini dimarketing, laprevisionedellevenditedibeni di consumo, la stima della proba-bilitàdi rimborsodicrediti, lavalutazio-ne di strumenti finanziari. Partendo dainformazioni raccoltesulcampol’IDSIAcollaboraconaziende ticinesiancheneisettori dell’ottimizzazione della produ-zione e dello spostamento di beni e dipersone e nell’ottimizzazione dell’uso eproduzione quotidiana dell’energiaelettrica. Sono anche attivi progetti conenti della Confederazione come Arma-suisse e MeteoSvizzera. Un altro esem-pio è l’importante collaborazione tral’IDSIAe i ricercatori dell’IstitutoOnco-logico di Ricerca ticinese (IOR), tesa

ancora una volta ad analizzare grandimolididatiperapprendereautomatica-mente modelli matematici – compostida milioni di variabili – che simulino ecomprendano i meccanismi genomiciche causano l’insorgenza di alcuni tipidi tumore, identificandone cause, svi-luppoepossibilità di contrasto.

L’Istituto Dalle Molle di studi sull’intelligen-za artificiale (IDSIA, www.idsia.ch), attivosin dal 1988, prende il nome dal suo fonda-tore, l’imprenditore e mecenate italiano An-gelo Dalle Molle. È affiliato al Dipartimentotecnologie innovative della SUPSI ed allafacoltà di informatica dell’USI. Diretto daLuca Maria Gambardella, l’IDSIA oggi contaoltre 60 persone in organico ed offre Masterin sistemi intelligenti ed informatica appli-cata e programmi dottorali.

sintetica in una macchina, mostrandoagli occhi elettronici del sistema intelli-gente una serie di tac e radiografie cheillustravano lapresenzadicancromam-mario e altre in cui non vi era alcunaformazione tumorale, insegnando allamacchina a riconoscere tali patologiedalle immagini. Sulla base dell’espe-rienza, l’IA in seguito è stata capace diutilizzare tali «ricordi» sintetici formu-lando nuove diagnosi su casi mai ana-lizzati prima. In un test internazionalesvoltosi recentemente, l’IA messa apuntodall’IDSIAèriuscitaa identificarecasi di tumore in immagini diagnosti-chemaiosservate inprecedenzaconunmargine di errore inferiore a quello dimedici specialistici, ottenendo così laperformancemigliore rispettoai sistemiintelligentidi vari altri centridi ricercaalmondochepartecipavanoal test.

La ricerca di regolarità nei dati è unadelle strade maestre attraverso cui i si-stemi intelligenti apprendono e studia-no la realtà.MarcoZaffalon, professoreSUPSI presso l’IDSIA, con il suo gruppodi ricerca inprobabilitàe«datamining»,sfrutta questa idea per creare algoritmiche estraggono conoscenza in enormiquantità di dati «grezzi». I dati possonoesserenumericioanchetestuali emoltoeterogenei («non strutturati»), come icommenti pubblicati dagli utenti suisocial network e le attività sui motori diricercadiunapopolazionedi riferimen-to distinguibile per età, gusti musicali,nazionalità o sesso. L’IA dei modernisupercomputer riesce autonomamentea organizzare, classificare, raggrupparee quantificare tali dati grezzi; in altreparole, riesce ad apprendere dai dati igusti e le opinioni della popolazione

IL NOSTRO CERVELLO IN FORMA ELETTRONICAzxy Potrà mai essere costruita una mac-china capace di replicare l’uomo tal-mentebenedaesseredefinita,essastes-sa, una macchina «pensante»? In lineateorica, se è lecito pensare all’uomo co-me ad una macchina, allora non do-vrebbe esserci alcun limite alla creazio-ne di sistemi somiglianti in tutto e pertutto all’essere umano.Già, in linea teo-rica.Perché ilnostrocervelloè talmentecomplesso da non essere stato ancoracompreso integralmente, e tantomenoriprodotto in modo artificiale. Ad oggi,dunque, siamo ancora molto lontanidalla realizzazione dimacchine dall’in-telligenza assimilabile a quella dell’uo-mo, anche se, perLucaMariaGambar-della eMarcoZaffalon, nel futuro que-sto approdononèpernulla escluso.

Riprodurre l’intelletto umanoÈveroche le IA sviluppate sinoaora rie-scono a utilizzare gli strumenti analitici

di cui sono dotate e ad apprendere inmodo autonomo, ma lo fanno limitata-mente ai compiti ed agli ambiti per cuisono state progettate: nessuna IA, at-tualmente, sarebbe in grado di appren-dere e comprendere senza essere statadotata dai programmatori di una «for-mazione» adeguata. Lo sviluppo dellereti neurali, tuttavia, potrebbe aprirenuove possibilità: questi sistemi infor-matici, infatti, replicanoinmodoelettro-nico i neuroni e le sinapsi. I ricercatoridell’IDSIA, sotto la guidadi JürgenSch-midhuber,negliultimianni,hannorea-lizzato algoritmi e reti neurali così raffi-nate da vincere numerosi riconosci-menti scientifici internazionali e stannolavorando per incrementare ancor dipiù le capacità computazionali delle retineurali. Tuttavia, al momento il divariotra ciò che è possibile riprodurre con isupercomputer e l’attività neurale degliesseriumanièancoraenorme.

Il progetto di LosannaUno studio internazionale di grandeimportanza in questa frontiera scienti-ficaè lo«Humanbrainproject», avveni-ristica ricerca sviluppata presso l’Uni-versità di Losanna che coinvolge oltre90 università di 20 diversi Paesi. Questostudio si prefigge di creare una simula-zioneolisticadel cervelloumano, ripro-ducendone in forma elettronica gliaspetti genetici e biologici. Ciò potràconsentire in futuro di dare risposte aisegreti delle dinamiche del cervelloumano, svelando le cause e la natura dipatologieneurali, psichiatricheepsico-logiche. Inoltre, il successo di questoprogetto potrà consentire anche l’accu-rata sperimentazione «virtuale» di far-maci innovativiperquestemalattie che,secondo alcune stime, al momento af-fliggono oltre due miliardi di personenel mondo, quasi un terzo della popo-lazionedel Pianeta.

I pensieri nel computerEsistono tuttavia anchemolti altri pro-getti che potrebbero, in un certo sen-so, ridefinire il concetto di «impossibi-le» nel prossimo futuro: uno di questiè il cosiddetto «mind uploading», os-sia il trasferimento dellamente umanain una struttura non biologica (ovve-rosia più semplicemente, in una mac-china).Esattamente come avviene per i nostricellulari e per le macchine fotografi-che digitali, un domani – se questetecnologie verranno progettate e rea-lizzate con successo – sarà possibiletrasferire i propri pensieri nella me-moria dei computer, rendendoli assi-milabili a dati digitali pronti ad essereutilizzati come un qualunque altro fi-le.Persino concetti come lamortalità e lasingolarità degli individui sarebbero aquesto punto posti in discussione.

zxy Sfide incerteI limiti dell’IANonostante i grandi pro-gressi, l’IA non è ancoraparagonabile all’intelli-genza dell’uomo. In alcunicasi, anzi, ci si è «fidati»troppo dei computer. Lemacchine intelligenti sonocapaci di gestire modellicon milioni di variabili eeffettuare previsioni raffi-nate grazie al calcolo pro-babilistico, ma non posso-no elaborare in modostrategico tutti i fattoripotenzialmente decisivi,specialmente quelli nonnumerici. Nel caso, peresempio, che le Borse eu-ropee crollino per unaguerra, l’IA potrebbe nonriconoscere la portata diquesto evento, prevedendomagari un rialzo nelle oresuccessive.

Superato il test di Turing?Pochi giorni fa il ricerca-tore Kevin Warwick haannunciato che un suosoftware ha superato perla prima volta il famosotest di Turing: il suo pro-gramma è riuscito a farcredere a parte di una giu-ria di essere un umano,precisamente un 13.enneucraino chiamato EugeneGoostman. La notizia hafatto il giro del mondo,ma gli esperti del settorehanno subito definito l’e-vento come una «bufala».Il test, ideato oltre ses-sant’anni fa da Alan Tu-ring, consiste nel fare co-municare – scrivendo alcomputer – una giuria conun umano e con un’IA; sein numerosi casi i giuratinon distinguono con chidei due stanno comuni-cando, il test può dirsi su-perato: la macchinaavrebbe dimostrato di po-ter pensare come un uma-no. Eugene ha «inganna-to» molti giurati, il 33%,ma secondo gli esperti cisarebbe riuscito grazie al-la sua «ignoranza» piutto-sto che alle sue capacità:le risposte dell’IA eranopiene di errori linguistici elogici, interpretati dai giu-rati come la fisiologica dif-ficoltà con l’inglese di unragazzino straniero. Pro-prio questo ha spinto lagiuria a pensare che Euge-ne fosse un umano. Il test,quindi, è stato aggirato,ma non superato..

Robot Tecnologieper integrareil corpo e la menteInarrivobracciaegambemeccanichecheaccresceranno la forzadegli artizxyNei processi industriali i robot da annisono impiegati per gestire funzioni logi-stiche complesse e operazioni e svolgerecompiti di precisione negli stabilimentiproduttivi di tutto ilmondo, oltre che perle funzioni ripetitive e di bassa comples-sità.Grazieaiprogressinel campodell’in-telligenza artificiale (che può essere defi-nita come «la mente» dell’automa) oggiqueste sonoentraredidiritto inmolti altriambiti della nostra vita, e lo faranno inmodo sempre più incisivo nei prossimianni.

Un settore in espansioneGli orizzonti di questo settore sono incontinua espansione. Recentemente so-no state realizzate, per esempio, le prime«mani robot» controllate con precisionequasi perfetta dallamentedel paziente ecapaci di far percepire la consistenza, latemperatura e la conformazione deglioggetti toccati. Tutto ciò è reso possibiledall’incremento delle capacità dinami-che ed ergonomiche di questi prodigimeccanici e, soprattutto, da complicatisistemi d’intelligenza artificiale capacidi trasformare gli impulsi provenientidal sistema nervoso dell’uomo in algo-ritmimatematici chedeterminano imo-vimenti degli arti-robot di nuova gene-razione. Non solo: presto si userannobraccia e gambe meccaniche non soloper sostituire parti del corpo umano,maanche per integrarlo. Indossate quasicome un «vestito» cibernetico, questetecnologie accresceranno la forza e laresistenzadegli arti. La robotica sta cam-biando anche il mondo della chirurgiamini-invasiva. Sempre più tipologie dioperazioni di precisione, infatti, non ri-chiedono più la proverbiale «fermezzadellamano»del chirurgo: l’équipemedi-ca è oggi chiamata a programmare econtrollare a distanza, attraverso appo-siti «joystick», i movimenti di braccia emani robotiche che, fattivamente, porta-no a termine interventi chirurgici ad altorischio in zone del corpo di difficile ac-cesso, con una precisione inarrivabileper un essere umano.

Squadre di soccorso e droniGli eserciti di androidi emacchine intelli-genti sono ancora lontani, ma negli ulti-mi anni l’IA e la robotica hanno presopiedeprepotentementenelle cronachediguerra. L’utilizzo di droni militari in sce-nari di battaglia ha radicalmentemodifi-cato il modo in cui vengono condotte leoperazionibelliche, aprendoseridibattitianche in ambito etico e di diritto interna-zionale. Queste tecnologie, però, non so-

no impiegate soltanto in scenari militari.Il direttore dell’IDSIA ci hamostrato unosciame di droni «a riposo» in uno dei la-boratori dell’Istituto, spiegandoci chequeste macchine sofisticate sono le pro-tagoniste di «Swarmanoid», progetto na-todalla collaborazione tra l’IDSIAEPFLel’Università di Bruxelles volto allo svilup-po di sistemi integrati di droni per sup-portare l’uomo in specifiche attività di ri-cognizione e salvataggio. Lo sciame ècompostoda trediverse tipologiedimac-chine – ognuna delle quali replica unaparte del corpo umano – specializzate infunzioni distinte e per questo dotate diapposite capacità «motorie» e «sensoria-li»: i «droni-piede» sono pensati per tra-sportare oggetti, attraversando ambientie terreni accidentati. I «droni-occhio»,invece, sono macchine capaci di volaredotate di visori per osservare l’ambientedall’alto, fornendo informazioni sull’am-biente agli altri robot dello sciame e agliuomini che li controllano a distanza. I«droni-braccia», infine, sono capaci dimuovere e prendere oggetti, così comescavare o scalare superfici. Oltre a per-mettere il controllo a distanza dall’uomo,l’IAdei singoli robot consentealle singolemacchine dello sciame di integrarsi traloro, sviluppando in automatico un au-tentico gioco di squadra. In questomodoil team di robot è capace di operare inmodo coordinato, aiutando gli esseriumani – o sostituendoli – nello svolgerefunzioni di ricognizione e di ricerca ooperazioni di salvataggio di dispersi altri-menti inaccessibili o molto rischiose perl’uomo. I ricercatori dell’IDSIA hannopensato di integrare i cani da soccorso inqueste squadre di salvataggio. Il cane è ingrado di cercare persone disperse anchecollaborando con droni volanti che loconducono ad esplorare zone difficil-mente accessibili ai soccorritori.

Un controllo più sempliceSecondo Gambardella, una delle sfidepiù importanti nell’immediato futurodella robotica consiste nel migliorare lafacilità di controllo e di guida di questemacchine intelligenti. L’esempio più im-mediato riguarda proprio lo sciame didroni. Attualmente è richiesta la presen-za di più uomini per guidare e controlla-re ogni singolo robot della squadra e talegestione richiede grandi competenzetecniche. In futuro si cercheràdi ottimiz-zare e semplificare il controllo e la guidadei robot, facendo sì che un solo uomosia in grado di gestire, per esempio, inte-re squadre di droni, guidandoli consemplici gesti e con la voce.

IL DIRETTORE Luca Maria Gambardella non esclude macchine dall’intelli-genza simile a quella umana.

NON SOLO MILITARI Oltre ai droni per usi bellici oggi è possibile crearne peraiutare l’uomo in operazioni di salvataggio. Sopra: un robot-occhio volante.

COME NOI La robotica e lo studio dell’intelligenza artificiale lasciano immaginare scenari nei quali il pensiero umano e anche alcune funzioni fisiche dell’uomopotranno essere simulati dalle macchine in modo sempre più sofisticato.

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MERCOLEDÌ 18 GIUGNO 2014

Intelligenza artificialeAnche le macchine imparanodalla «propria» esperienzaL’IstitutoDalleMolle inserisce «ricordi» sinteticidi tipomediconei supercomputerEquesti sono ingradodi formularenuovediagnosi sucasimaiesaminatiprima

Non è chiaro se il nostro domani sarà più simile a unmondo iper-efficiente esupertecnologico o, piuttosto, ad un incubo distopico alla Blade Runner. Lacosa certa è che il rapporto uomo-macchina è destinato a farsi sempre piùstretto, tanto più che la ricerca nella robotica e nell’intelligenza artificiale èorientata ad integrare e sviluppare le capacità fisiche e cognitive dell’essereumano.Secondomolti scienziatie intellettualicontemporaneistiamoentran-doa tutti gli effettinell’eradelPostUmanesimoodell’Umanitàespansa: l’Ho-moSapiens,adifferenzadialtrespecie,continuerànelsuopercorsoevolutivograzieallosviluppotecnologico.L’IstitutoDalleMolledistudisull’intelligenzaartificiale (IDSIA)diMannoè inquestosensounafinestra sul futuro: ci siamoaffacciati per scrutare l’uomoed ilmondodidomani.

PAGINE DIELEONORA BIONDI e UMBERTO BACCINI

zxyNel secolo scorso, le più grandi inno-vazioninel campodell’intelligenzaarti-ficiale (IA) hanno riguardato più gliaspetti legati al calcolo rispetto a quellilegati all’intelligenza generale che ca-ratterizza maggiormente le abilità delcervelloumano. Inquestiprimiannidelnuovo secolo, la percezione è che le co-se stiano subendo un cambiamentoprofondo. Grazie ai progressi della ma-tematica, della probabilità e dell’infor-matica, le macchine intelligenti di oggisono in grado di elaborare autonoma-mente la soluzione di problemi com-plessi basandosi anche sull’esperienza.Un risultato sorprendente, che ha aper-to nuove frontiere in ambiti ad alta spe-cializzazione, come la medicina, in cuile macchine hanno ottenuto prestazio-ni persino superiori a quelle dell’uomo.

Nuove prospettiveFino a ieri, le macchine si limitavano asvolgerecalcoli. Eracompitodell’uomooccuparsi delle fasi precedenti al calco-lo: formalizzare in terminimatematici ilfenomeno da studiare e individuare glistrumenti teorici utili a farlo risolveread un computer. Oggi, i progressidell’informatica e della matematicahanno permesso agli scienziati di rea-lizzare macchine con un’intelligenzadinamica, capacidimettereautonoma-

mente in atto le strategie migliori perrisolvere problemi relativi a fenomenidi natura e ambiti diversi. Piuttosto chesvolgere soltanto ciò che viene coman-dato loro, le IApiùavanzate sonocapacidi «ragionare» da sole, sulla base dimetodologie generali, molto spessoprobabilistiche, di cui sono state dotatedagli scienziati. Insieme alle capacitàdellemacchine, quindi, è cambiato an-che il ruolo dei ricercatori. Questo ap-proccio alla risoluzione dei problemi,caratterizzato da grande generalità, de-ve poi essere indirizzato alla soluzionedi problemi specifici.

Diagnostica avanzataCome insegna la vita di tutti i giorni,spesso la teoria non basta: l’esperienzaè una fonte di apprendimento fonda-mentale per l’uomo e uno strumentodecisivo per comprendere i fatti e glieventi più complessi. È per questo chele capacità teoriche fornite dai ricerca-tori all’IA spesso non sono altro che ca-pacità di apprendimento dall’esperien-za. A tal fine questemacchine vengonodotate di una sorta di «memoria» sullabase della quale possono contare perelaborare risposte ai fenomeni di inte-resse. Un esempio concreto di questotipo di IA è rappresentato dall’esperi-mento condotto con successo dai ricer-catori dell’Istituto Dalle Molle nell’am-bito della diagnostica. I ricercatoridell’IDSIA hanno creato un’esperienza

analizzata, così come quelli del singoloindividuo. Queste analisi sono prezioseper le strategie di marketing aziendali oper i partiti politici, poiché permettonodi comprendere in tempo reale i «senti-menti», le preferenze e le reazioni digruppi di persone a specifici argomentio eventi, come il lancio di unprodotto ounapropostadi legge.Magli stessi algo-ritmi si possono applicare con piccolevariazioni adaltri ambiti, come lamedi-cina, lameteorologia, la finanza, la logi-stica e tanti altri campidi applicazione.

La ricerca applicata nel territorioNon sorprende quindi che queste ricer-cheabbiano frequenti ricadute sull’eco-nomia: grazie ai programmi della Con-federazione che finanziano collabora-zioni tra enti di ricerca e aziende, questiprodotti dell’IDSIA risultano interes-

santi ed innovativi per le aziende ticine-si. Tra questi troviamo l’aggregazioneintelligente di articoli di giornale sulweb, algoritmiper la stimadella visibili-tà di un prodotto su Internet a fini dimarketing, laprevisionedellevenditedibeni di consumo, la stima della proba-bilitàdi rimborsodicrediti, lavalutazio-ne di strumenti finanziari. Partendo dainformazioni raccoltesulcampol’IDSIAcollaboraconaziende ticinesiancheneisettori dell’ottimizzazione della produ-zione e dello spostamento di beni e dipersone e nell’ottimizzazione dell’uso eproduzione quotidiana dell’energiaelettrica. Sono anche attivi progetti conenti della Confederazione come Arma-suisse e MeteoSvizzera. Un altro esem-pio è l’importante collaborazione tral’IDSIAe i ricercatori dell’IstitutoOnco-logico di Ricerca ticinese (IOR), tesa

ancora una volta ad analizzare grandimolididatiperapprendereautomatica-mente modelli matematici – compostida milioni di variabili – che simulino ecomprendano i meccanismi genomiciche causano l’insorgenza di alcuni tipidi tumore, identificandone cause, svi-luppoepossibilità di contrasto.

L’Istituto Dalle Molle di studi sull’intelligen-za artificiale (IDSIA, www.idsia.ch), attivosin dal 1988, prende il nome dal suo fonda-tore, l’imprenditore e mecenate italiano An-gelo Dalle Molle. È affiliato al Dipartimentotecnologie innovative della SUPSI ed allafacoltà di informatica dell’USI. Diretto daLuca Maria Gambardella, l’IDSIA oggi contaoltre 60 persone in organico ed offre Masterin sistemi intelligenti ed informatica appli-cata e programmi dottorali.

sintetica in una macchina, mostrandoagli occhi elettronici del sistema intelli-gente una serie di tac e radiografie cheillustravano lapresenzadicancromam-mario e altre in cui non vi era alcunaformazione tumorale, insegnando allamacchina a riconoscere tali patologiedalle immagini. Sulla base dell’espe-rienza, l’IA in seguito è stata capace diutilizzare tali «ricordi» sintetici formu-lando nuove diagnosi su casi mai ana-lizzati prima. In un test internazionalesvoltosi recentemente, l’IA messa apuntodall’IDSIAèriuscitaa identificarecasi di tumore in immagini diagnosti-chemaiosservate inprecedenzaconunmargine di errore inferiore a quello dimedici specialistici, ottenendo così laperformancemigliore rispettoai sistemiintelligentidi vari altri centridi ricercaalmondochepartecipavanoal test.

La ricerca di regolarità nei dati è unadelle strade maestre attraverso cui i si-stemi intelligenti apprendono e studia-no la realtà.MarcoZaffalon, professoreSUPSI presso l’IDSIA, con il suo gruppodi ricerca inprobabilitàe«datamining»,sfrutta questa idea per creare algoritmiche estraggono conoscenza in enormiquantità di dati «grezzi». I dati possonoesserenumericioanchetestuali emoltoeterogenei («non strutturati»), come icommenti pubblicati dagli utenti suisocial network e le attività sui motori diricercadiunapopolazionedi riferimen-to distinguibile per età, gusti musicali,nazionalità o sesso. L’IA dei modernisupercomputer riesce autonomamentea organizzare, classificare, raggrupparee quantificare tali dati grezzi; in altreparole, riesce ad apprendere dai dati igusti e le opinioni della popolazione

IL NOSTRO CERVELLO IN FORMA ELETTRONICAzxy Potrà mai essere costruita una mac-china capace di replicare l’uomo tal-mentebenedaesseredefinita,essastes-sa, una macchina «pensante»? In lineateorica, se è lecito pensare all’uomo co-me ad una macchina, allora non do-vrebbe esserci alcun limite alla creazio-ne di sistemi somiglianti in tutto e pertutto all’essere umano.Già, in linea teo-rica.Perché ilnostrocervelloè talmentecomplesso da non essere stato ancoracompreso integralmente, e tantomenoriprodotto in modo artificiale. Ad oggi,dunque, siamo ancora molto lontanidalla realizzazione dimacchine dall’in-telligenza assimilabile a quella dell’uo-mo, anche se, perLucaMariaGambar-della eMarcoZaffalon, nel futuro que-sto approdononèpernulla escluso.

Riprodurre l’intelletto umanoÈveroche le IA sviluppate sinoaora rie-scono a utilizzare gli strumenti analitici

di cui sono dotate e ad apprendere inmodo autonomo, ma lo fanno limitata-mente ai compiti ed agli ambiti per cuisono state progettate: nessuna IA, at-tualmente, sarebbe in grado di appren-dere e comprendere senza essere statadotata dai programmatori di una «for-mazione» adeguata. Lo sviluppo dellereti neurali, tuttavia, potrebbe aprirenuove possibilità: questi sistemi infor-matici, infatti, replicanoinmodoelettro-nico i neuroni e le sinapsi. I ricercatoridell’IDSIA, sotto la guidadi JürgenSch-midhuber,negliultimianni,hannorea-lizzato algoritmi e reti neurali così raffi-nate da vincere numerosi riconosci-menti scientifici internazionali e stannolavorando per incrementare ancor dipiù le capacità computazionali delle retineurali. Tuttavia, al momento il divariotra ciò che è possibile riprodurre con isupercomputer e l’attività neurale degliesseriumanièancoraenorme.

Il progetto di LosannaUno studio internazionale di grandeimportanza in questa frontiera scienti-ficaè lo«Humanbrainproject», avveni-ristica ricerca sviluppata presso l’Uni-versità di Losanna che coinvolge oltre90 università di 20 diversi Paesi. Questostudio si prefigge di creare una simula-zioneolisticadel cervelloumano, ripro-ducendone in forma elettronica gliaspetti genetici e biologici. Ciò potràconsentire in futuro di dare risposte aisegreti delle dinamiche del cervelloumano, svelando le cause e la natura dipatologieneurali, psichiatricheepsico-logiche. Inoltre, il successo di questoprogetto potrà consentire anche l’accu-rata sperimentazione «virtuale» di far-maci innovativiperquestemalattie che,secondo alcune stime, al momento af-fliggono oltre due miliardi di personenel mondo, quasi un terzo della popo-lazionedel Pianeta.

I pensieri nel computerEsistono tuttavia anchemolti altri pro-getti che potrebbero, in un certo sen-so, ridefinire il concetto di «impossibi-le» nel prossimo futuro: uno di questiè il cosiddetto «mind uploading», os-sia il trasferimento dellamente umanain una struttura non biologica (ovve-rosia più semplicemente, in una mac-china).Esattamente come avviene per i nostricellulari e per le macchine fotografi-che digitali, un domani – se questetecnologie verranno progettate e rea-lizzate con successo – sarà possibiletrasferire i propri pensieri nella me-moria dei computer, rendendoli assi-milabili a dati digitali pronti ad essereutilizzati come un qualunque altro fi-le.Persino concetti come lamortalità e lasingolarità degli individui sarebbero aquesto punto posti in discussione.

zxy Sfide incerteI limiti dell’IANonostante i grandi pro-gressi, l’IA non è ancoraparagonabile all’intelli-genza dell’uomo. In alcunicasi, anzi, ci si è «fidati»troppo dei computer. Lemacchine intelligenti sonocapaci di gestire modellicon milioni di variabili eeffettuare previsioni raffi-nate grazie al calcolo pro-babilistico, ma non posso-no elaborare in modostrategico tutti i fattoripotenzialmente decisivi,specialmente quelli nonnumerici. Nel caso, peresempio, che le Borse eu-ropee crollino per unaguerra, l’IA potrebbe nonriconoscere la portata diquesto evento, prevedendomagari un rialzo nelle oresuccessive.

Superato il test di Turing?Pochi giorni fa il ricerca-tore Kevin Warwick haannunciato che un suosoftware ha superato perla prima volta il famosotest di Turing: il suo pro-gramma è riuscito a farcredere a parte di una giu-ria di essere un umano,precisamente un 13.enneucraino chiamato EugeneGoostman. La notizia hafatto il giro del mondo,ma gli esperti del settorehanno subito definito l’e-vento come una «bufala».Il test, ideato oltre ses-sant’anni fa da Alan Tu-ring, consiste nel fare co-municare – scrivendo alcomputer – una giuria conun umano e con un’IA; sein numerosi casi i giuratinon distinguono con chidei due stanno comuni-cando, il test può dirsi su-perato: la macchinaavrebbe dimostrato di po-ter pensare come un uma-no. Eugene ha «inganna-to» molti giurati, il 33%,ma secondo gli esperti cisarebbe riuscito grazie al-la sua «ignoranza» piutto-sto che alle sue capacità:le risposte dell’IA eranopiene di errori linguistici elogici, interpretati dai giu-rati come la fisiologica dif-ficoltà con l’inglese di unragazzino straniero. Pro-prio questo ha spinto lagiuria a pensare che Euge-ne fosse un umano. Il test,quindi, è stato aggirato,ma non superato..

Robot Tecnologieper integrareil corpo e la menteInarrivobracciaegambemeccanichecheaccresceranno la forzadegli artizxyNei processi industriali i robot da annisono impiegati per gestire funzioni logi-stiche complesse e operazioni e svolgerecompiti di precisione negli stabilimentiproduttivi di tutto ilmondo, oltre che perle funzioni ripetitive e di bassa comples-sità.Grazieaiprogressinel campodell’in-telligenza artificiale (che può essere defi-nita come «la mente» dell’automa) oggiqueste sonoentraredidiritto inmolti altriambiti della nostra vita, e lo faranno inmodo sempre più incisivo nei prossimianni.

Un settore in espansioneGli orizzonti di questo settore sono incontinua espansione. Recentemente so-no state realizzate, per esempio, le prime«mani robot» controllate con precisionequasi perfetta dallamentedel paziente ecapaci di far percepire la consistenza, latemperatura e la conformazione deglioggetti toccati. Tutto ciò è reso possibiledall’incremento delle capacità dinami-che ed ergonomiche di questi prodigimeccanici e, soprattutto, da complicatisistemi d’intelligenza artificiale capacidi trasformare gli impulsi provenientidal sistema nervoso dell’uomo in algo-ritmimatematici chedeterminano imo-vimenti degli arti-robot di nuova gene-razione. Non solo: presto si userannobraccia e gambe meccaniche non soloper sostituire parti del corpo umano,maanche per integrarlo. Indossate quasicome un «vestito» cibernetico, questetecnologie accresceranno la forza e laresistenzadegli arti. La robotica sta cam-biando anche il mondo della chirurgiamini-invasiva. Sempre più tipologie dioperazioni di precisione, infatti, non ri-chiedono più la proverbiale «fermezzadellamano»del chirurgo: l’équipemedi-ca è oggi chiamata a programmare econtrollare a distanza, attraverso appo-siti «joystick», i movimenti di braccia emani robotiche che, fattivamente, porta-no a termine interventi chirurgici ad altorischio in zone del corpo di difficile ac-cesso, con una precisione inarrivabileper un essere umano.

Squadre di soccorso e droniGli eserciti di androidi emacchine intelli-genti sono ancora lontani, ma negli ulti-mi anni l’IA e la robotica hanno presopiedeprepotentementenelle cronachediguerra. L’utilizzo di droni militari in sce-nari di battaglia ha radicalmentemodifi-cato il modo in cui vengono condotte leoperazionibelliche, aprendoseridibattitianche in ambito etico e di diritto interna-zionale. Queste tecnologie, però, non so-

no impiegate soltanto in scenari militari.Il direttore dell’IDSIA ci hamostrato unosciame di droni «a riposo» in uno dei la-boratori dell’Istituto, spiegandoci chequeste macchine sofisticate sono le pro-tagoniste di «Swarmanoid», progetto na-todalla collaborazione tra l’IDSIAEPFLel’Università di Bruxelles volto allo svilup-po di sistemi integrati di droni per sup-portare l’uomo in specifiche attività di ri-cognizione e salvataggio. Lo sciame ècompostoda trediverse tipologiedimac-chine – ognuna delle quali replica unaparte del corpo umano – specializzate infunzioni distinte e per questo dotate diapposite capacità «motorie» e «sensoria-li»: i «droni-piede» sono pensati per tra-sportare oggetti, attraversando ambientie terreni accidentati. I «droni-occhio»,invece, sono macchine capaci di volaredotate di visori per osservare l’ambientedall’alto, fornendo informazioni sull’am-biente agli altri robot dello sciame e agliuomini che li controllano a distanza. I«droni-braccia», infine, sono capaci dimuovere e prendere oggetti, così comescavare o scalare superfici. Oltre a per-mettere il controllo a distanza dall’uomo,l’IAdei singoli robot consentealle singolemacchine dello sciame di integrarsi traloro, sviluppando in automatico un au-tentico gioco di squadra. In questomodoil team di robot è capace di operare inmodo coordinato, aiutando gli esseriumani – o sostituendoli – nello svolgerefunzioni di ricognizione e di ricerca ooperazioni di salvataggio di dispersi altri-menti inaccessibili o molto rischiose perl’uomo. I ricercatori dell’IDSIA hannopensato di integrare i cani da soccorso inqueste squadre di salvataggio. Il cane è ingrado di cercare persone disperse anchecollaborando con droni volanti che loconducono ad esplorare zone difficil-mente accessibili ai soccorritori.

Un controllo più sempliceSecondo Gambardella, una delle sfidepiù importanti nell’immediato futurodella robotica consiste nel migliorare lafacilità di controllo e di guida di questemacchine intelligenti. L’esempio più im-mediato riguarda proprio lo sciame didroni. Attualmente è richiesta la presen-za di più uomini per guidare e controlla-re ogni singolo robot della squadra e talegestione richiede grandi competenzetecniche. In futuro si cercheràdi ottimiz-zare e semplificare il controllo e la guidadei robot, facendo sì che un solo uomosia in grado di gestire, per esempio, inte-re squadre di droni, guidandoli consemplici gesti e con la voce.

IL DIRETTORE Luca Maria Gambardella non esclude macchine dall’intelli-genza simile a quella umana.

NON SOLO MILITARI Oltre ai droni per usi bellici oggi è possibile crearne peraiutare l’uomo in operazioni di salvataggio. Sopra: un robot-occhio volante.

COME NOI La robotica e lo studio dell’intelligenza artificiale lasciano immaginare scenari nei quali il pensiero umano e anche alcune funzioni fisiche dell’uomopotranno essere simulati dalle macchine in modo sempre più sofisticato.

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