Intelligenza artificiale

Rete neurale

Da sempre i sistemi informatici hanno cercato di imitare il sistema nervoso dell'uomo, allo scopo di facilitare compiti ripetitivi e che non richiedono troppo ragionamento.

Proprio in questo periodo la scienza ha fatto numerosi progressi, basti pensare alle nuove reti neurali che cercano di imitare il funzionamento e l'anatomia del sistema nervoso umano, dall' integrazione di più funzioni complesse a quelle più basilari.

Più precisamente, una rete neurale biologica è l'insieme di tutte le componenti che caratterizzano il tessuto nervoso (neuroni con i relativi componenti, cellule gliali). Dal punto di vista informatico invece le reti neurali sono insiemi di più neuroni informatici che presentano le stesse caratteristiche dei neuroni biologici.

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Le intelligenze artificiali

Per comodità prima di iniziare a parlare di reti neurali è bene distinguere tre principali tipi di intelligenze artificiali:

Il primo tipo è un sistema basato su algoritmi. Il programma individua nel suo codice il caso in cui un certo evento è collocato e reagisce di conseguenza, sebbene sia il più semplice da comprendere è allo stesso tempo uno dei più complicati da programmare poichè si devono analizzare tutti i possibili casi e scrivere una adeguata risposta. Un grande esempio è Sophia, uno dei primi robot umanoidi in grado di osservare e imitare le emozioni umane, il robot però non riesce veramente a dare risposte da sola, le sue conversazioni sono prese da un archivio cloud, il suo lavoro è quello di abbinare le richieste alle risposte e lo fa in un modo veramente straordinario.

Il secondo tipo è un sistema che imita l' evoluzione naturale (detto a genetic algorithms). Inizialmente il programma (a destra) comincia a fare combinazioni casuali di ruote, assi e masse da bilanciare per testare quali di queste sono le più efficienti; alle successive generazioni si fanno già più progressi, il sistema riconosce che certe caratteristiche influenzano di più o di meno l'avanzamento della macchina e le cerca di mantenere fino ad ottenere eventualmente una macchina che possa affrontare e finire la pista.

Il terzo è quello di cui continueremo a parlare noi, è chiamato deep learning. Questo sistema è forse il più complesso da comprendere si basa sullo stesso meccanismo dei neuroni per questo vi invitiamo a visitare le pagine del nostro sito che trattano di potenziale di membrana in modo da comprendere con quale criterio la nostra rete neurale fornisce le informazioni. Il meccanismo dei neuroni informatici infatti si basa sul "tutto o niente" l'informazione passa solo se lo stimolo raggiunge una certa intensità per il programma e modifica le valenze dei propri legami, esattamente come il nostro cervello non ha un neurone connesso con la totalità degli altri.

In questa pagina vi illustreremo come e quanto le I.A. (intelligenze artificiali) influenzino e aiutino l'uomo.

Nel video possiamo vedere chiaramente il variare numerico e quantitativo delle connessioni tra neuroni.

I neuroni informatici

Per comprendere al meglio il significato di intelligenza artificiale dobbiamo partire dalla definizione di neurone informatico. Realizzato per la prima volta nel 1943 da due ricercatori canadesi, un neurone informatico è una struttura interamente software che imita al meglio possibile un neurone biologico; è quindi una struttura volatile di dati organizzata in 3 o più strati (o layer):

Il primo strato è definito strato di ingresso, in esso vengono inseriti i dati iniziali da elaborare. Il numero di strati successivi può variare a seconda della quantità e complessità dei dati e il suo scopo è l'elaborazione vera e propria. L'ultimo strato ha il compito di restituire in output la risposta più coerente a seconda di ciò che si vuole sapere.

Ogni strato è connesso con i precedenti e successivi attraverso collegamenti dotati di un proprio valore variabile che serve al programma per l'apprendimento di informazioni, analogamente a ciò che fanno gli assoni dei neuroni. Vedremo quindi che hanno una funzione molto importante, quasi di memoria.

Questo programma informatico, come abbiamo già citato, ha le proprie origini nel 1943 con gli scienziati McCulloch e Pitts. Questi però definiscono una struttura dati booleana (di VERO e FALSO) in grado di elaborare n dati forniti e rispondere con un solo valore binario.

La proposta di un sistema in grado di imitare il pensiero umano nasce dal 1949 e da quella data gli scienziati si sono sbizzarriti a fornire ipotesi e sistemi sempre più precisi ed efficienti fino a dare vita all'idea di intelligenza artificiale che i film di fantascienza hanno sfruttato.

Da queste idee nascono sistemi come perceptron (semplice o multistrato) che si basano sul feedforward, procedendo in una sola direzione nel sistema.

Feedback Feedforward

Quelli che andremo ad analizzare sono basati su un sistema detto a feedback, il sistema feedback a differenza del feedforward permette a un segnale o a un valore di propagarsi sia avanti che indietro ed è proprio questo che permette al sistema di "imparare" mandando un segnale a tutti gli strati quando il risultato ottenuto non è lo stesso che si voleva ottenere.

Il segnale propagato all'indietro fa capire al nostro programma che deve modificare i suoi collegamenti con altri neuroni e migliorare autonomamente il risultato cambiando i "pesi" delle sue connessioni.

Per semplificare l'esempio che proponiamo di immaginare è quello di una goccia che cade su una roccia, il programma ogni volta che sbaglia agisce come fa la goccia e piano piano scava la sua via dentro il masso fino che l'ultima goccia che cade passa direttamente nella roccia.

Intelligenza artificiale nella vita quotidiana

Non è difficile immaginare che tra qualche anno le intelligenze artificiali possano essere utili a diminuire i rischi nel lavoro manuale o sulla strada.

Ogni giorno al mondo muoiono 3500 persone in incidenti stradali ma se l'uomo fosse in grado di creare sistemi intelligenti che possano guidare l'automobile in modo completamente autonomo molti di essi sarebbero evitabili. Un esempio di questa intelligenza artificiale applicata nella realtà contemporanea è forse la compagnia Tesla.

Tesla raccoglie i suoi dati da tutti i suoi veicoli così come i loro driver, con sensori interni ed esterni che possono raccogliere informazioni sul posizionamento della mano del conducente, gli strumenti e su come li stanno utilizzando oppure informazioni sulla strada esterna. L'insieme di questi sensori raccolgono i dati e li convogliano in un sistema intermedio, responsabile dell'elaborazione e produzione di una risposta. Queste sono tutte caratteristiche che rendono la compagnia Tesla già inserita nel mondo futuro dell'intelligenza artificiale.

Alcuni scienziati hanno tentato analogamente di creare intelligenze artificiali in grado di rendere completamente autonoma la guida di un automobile ma questo ambito è ancora in via di sviluppo e sperimentazione.

Nel video qui a destra proposto è rappresentato il meccanismo di apprendimento che l'auto o meglio dire il sistema informatico applica in diversi tentativi fino ad arrivare a completare tutto il percorso.

L'auto è quindi in grado di elaborare attraverso l'apprendimento dai tentativi erronei una sequenza di movimenti in relazione alle distanze dai muri che le permettono di costruire un percorso interiore adatto a compiere l'obbiettivo finale cioè terminare il percorso.

Un aiuto o una minaccia?

Il dibattito che forse interessa di più i fanatici della fantascienza è quello riguardo la domanda "le intelligenze artificiali potranno ribellarsi?".

Ovviamente entrando in questo dibattito è normale lasciarsi abbandonare dalle fantasiose idee derivati dai numerosi film che trattano di quest tipo di argomento ma per cercare di fornire una risposta più vicina alla nostra realtà è necessario immaginare il progresso tecnologico contemporaneo.

Una tecnologia troppo sviluppata

“Penso che dovremmo stare molto attenti all’intelligenza artificiale. Se me lo chiedessero direi che è questa la più grande minaccia alla nostra esistenza”, ha dichiarato Elon Musk, fondatore di Tesla. Il suo timore è che alla fine l'uomo darà vita a robot e intelligenze artificiali in grado di prendere il potere al suo posto, relegando gli esseri umani a una condizione di schiavitù e sottomissione. Questa ipotesi che sembra così lontana e irrealizzabile non è invece da sottovalutare per nessuna ragione perchè se un giorno l'uomo fosse in grado di creare robot intelligenti potrebbe conseguirne anche un monopolio degli utenti che utilizzano questi robot e quindi una condizione di dominio da parte del produttore. I "robot" sono quindi molto più vicini di quanto pensiamo alla nostra realtà e un loro sviluppo che possa renderli indipendenti potrebbe essere molto rischioso all'umanità.

Nonostante ciò è fondamentale non avere paura del progresso perchè sebbene la minaccia potrebbe esserci (dato che il progresso scientifico è parallelo a quello militare) non procedere con nuove tecnologie sarebbe lo sbaglio più grande che l'umanità possa compiere.

Impatto ambientale

Un altro dibattito molto discusso legato sempre all'intelligenza artificiale è l'impatto con il mondo del lavoro che queste nuove tecnologie possono assumere. Le IA sono in grado di riprodurre il lavoro dell'uomo in un modo più preciso e funzionale, questo comporterebbe quindi un rischio per l'occupazione giovanile che già nei nostri giorni rischia di essere compromessa. In ogni grande ondata di innovazione tecnologica c'è la paura di una disoccupazione di massa ma la storia mostra che da sempre il progresso tecnologico ha creato posti di lavoro, e questo anche negli ultimi anni.

in caso tu voglia approfondire:

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