Inventore dell'intelligenza artificiale

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Il test di Turing

Dopo la guerra la matematica computazionale e la nascente informatica avevano fatto passi da gigante. Continuando a lavorare settore di sui era stato pioniere, Turing fu il primo a porsi domande riguardanti il futuro di questa disciplina. Il suo interesse si spostò dalle proprietà di calcolo di una macchina (la macchina di Turing) ai processi logici che la macchina poteva sviluppare. Non si trattava più di programmare macchine efficienti ma macchine intelligenti. Nel 1950 fu pubblicato sulla rivista Mind il primo esempio di Test di Turing, il test messo a punto dal matematico per mettere alla prova l'abilità delle macchine a replicare la logica umana. 

Valentina Rossi ha intervistato Giuseppe Longo, Professore Emerito di Teoria dell'informazione all'Università di Trieste, che spiega il funzionamento del Test di Turing. 

Intelligenza artificiale e mente umana

L'interessante analogia tra cervello umano e calcolatore viene chiarita da Leonardo Fogassi, docente di Fisiologia e Neuroscienze all'Università di Parma, intervistato da Rita Giuffredi.

 

Ciò che invece Turing portò a galla attraverso il suo test è l'analogia tra i processi che il cervello può creare (quella mente che viene definita mente pensante) e i processi che la macchina può eseguire. Questo permise non solo un enorme sviluppo dell'intelligenza artificiale ma anche una miglior comprensione della mente umana. Ce ne parla Simone Gozzano, docente di Filosofia all'Università de L'Aquila, intervistato da Valerio Congeduti.

 

Gabriele Lolli, professore di Filosofia della Matematica alla Scuola Normale di Pisa ha, invece, raccontato a Vincenzo Belluomo l'originalità e l'importanza del lavoro di Turing, tracciando una linea che parte dalle prime intuizioni dello scienziato inglese fino ad arrivare alle applicazioni dell'informatica e logica moderna.

 

Marco Guglielmino e Vincenzo Belluomo propongono una panoramica sugli sviluppi dell'intelligenza artificiale, dai progetti internazionali come lo Human Brain Project ai simulatori online della macchina di Turing come Cleverbot, di cui di seguito è proposta una versione audio dove l'essere umano è interpretato dalla voce maschile e il computer da Helen Verardo.

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Artificiale, troppo artificiale

di Marco Guglielmino

Secondo Freud già tre volte la scienza ha impartito sonore lezioni all’egocentrismo umano. Copernico avrebbe scalzato l’Uomo dal centro del palcoscenico dell’Universo confinandolo su un sasso abbandonato a vorticose orbite. Darwin gli avrebbe sottratto il ruolo di protagonista principale della Storia facendone un semplice primate comprimario. Infine lo stesso Freud avrebbe inferto l’ultimo colpo alla scimmia narcisista trasformandola, da autonomo attore, in un pupazzo governato dall’Inconscio. Che ci rimane? L’essere l’unica specie nota dotata di ciò che chiamiamo intelligenza, carattere di sfuggente definizione che sbandieriamo come nostra inviolata prerogativa. Ma se scoprissimo che anche le macchine possono pensare, il quarto traumatico risveglio sarebbe dietro l’angolo.

L’ambizione di creare un dispositivo che si comporti come un essere senziente ha radici piuttosto lontane. Già nel ‘700 inventori e orologiai fecero a gara per costruire automi che lasciavano a bocca aperta i contemporanei e che stupirebbero ancora oggi: l’anatra artificiale di Jacques de Vaucason, per esempio, era capace addirittura di bere acqua e mangiare semi di grano col becco. Tuttavia, è con l’avvento dei calcolatori elettromeccanici prima, ed elettronici poi, che la possibilità di riprodurre capacità cognitive sembra a portata di mano. Le potenzialità di queste nuove macchine appaiono subito molto promettenti e le più fervide immaginazioni si mettono presto a correre. Al punto che già nel 1950, quando ancora un computer meno potente di un qualunque smartphone occupava intere stanze, la genialità di Alan Turing partorisce il primo test atto a stabilire se una macchina può pensare. Si tratta di una prova di imitazione, in cui il calcolatore comunica attraverso una telescrivente con un “giudice” umano e deve convincerlo che sta in realtà “chattando” con una persona in carne ed ossa. Qualora ci riuscisse come potremmo negare che la macchina sta pensando? La proposta di Turing scoperchia un vaso di Pandora e la discussione sul tema diventa in pochi anni ampia e profonda. Tanto che nel 1956 l’informatico John McCarthy in occasione di una storica conferenza al Dartmouth College battezza la nuova disciplina con l’evocativo nome di “Intelligenza Artificiale”.

Da quel momento diverse strategie vengono chiamate in campo per consentire ai programmi di districarsi in compiti  via via più complessi. Un esempio è l’utilizzo di reti neurali: strutture complesse ispirate al nostro sistema nervoso, dove piccoli elementi si occupano ciascuno del suo pezzo di informazione da gestire. Dalla cooperazione di queste parti scaturisce la decisione e ogni errore riplasma la rete di relazioni tra gli elementi. Insomma una versione sintetica dell’apprendimento. Spuntano allora come funghi programmi e linguaggi capaci di svolgere compiti che fino a quel punto si pensava fossero stretto appannaggio di intelligenze umane. Programmi che giocano a dama, a scacchi (mettendo in seria difficoltà anche grandi campioni umani) o che dimostrano teoremi in modo completamente automatico. Addirittura “sistemi esperti” capaci di prodursi in prospezioni geologiche, diagnosi mediche o analisi finanziarie. Il cammino intrapreso nel ‘700 non si è mai fermato. Oggi, come allora, abbiamo costruito macchine straordinarie che ci stupiscono con le loro abilità “intelligenti”. Picasa riconosce i volti dei nostri amici e etichetta di conseguenza i nostri album fotografici. Siri sembra in grado di soddisfare ogni desiderio un proprietario di iPhone possa esprimere. Se chiediamo a Wolfram Alpha informazioni su 88 miglia all’ora, scopriamo che si tratta della velocità a cui Marty McFly deve guidare una Delorean DMC-12 per viaggiare nel tempo. Al momento tuttavia, se a preoccuparci è la nostra unicità di soggetti pensanti, possiamo ancora dormire sogni tranquilli. Culliamoci serenamente nella consolante illusione che tale unicità non ci verrà mai strappata, il mattino è ancora piuttosto lontano.

Human Brain Project, Turing e intelligenza artificiale

di Vincenzo Belluomo

“Costruire una macchina che riprodurrà integralmente un cervello umano, emozioni comprese”. Questa non è una frase presa da un film di fantascienza, o almeno non più. Sono le parole di Henry Markram, neuroscienziato e direttore dello Human Brain Project: l’idea è quella di sviluppare un super computer che si propone di  costruire, tramite  algoritmi, un modello dei  circa 100 miliardi di neuroni che compongono il cervello umano. Lo scopo è provare a mapparne tutte le funzioni delle quali ancora si conosce ben poco e che potrebbero fornire nuove intuizioni nella lotta contro le malattie neurodegenerative. “Quello che non conosciamo ancora sono i meccanismi su cui si basano le patologie cerebrali. Contiamo di arrivarci tramite l’utilizzo dei modelli, lavorando così su nuovi farmaci e cure per malattie come l’Alzheimer, il Parkinson o le epilessie” dice Markram.

Lo Human Brain Project si presenta come una delle più grandi sfide che uniscono tecnologia e neuroscienze. E anche una delle più sovvenzionate. Il progetto, infatti, è stato finanziato dalla Comunità Europea con oltre 1 miliardo di euro da utilizzare entro il 2023, termine fissato dallo stesso Markram per il suo completamento. E tra le undici università e istituzioni scientifiche europee che partecipano al progetto non manca un po’ di Italia: sei ricercatori con i rispettivi enti di appartenenza mettono a disposizione le proprie competenze e risorse scientifiche. Il loro lavoro in questa prima fase è finalizzato al reperimento di fondi pubblici per cofinanziare l’iniziativa, clausola necessaria per partecipazione al progetto.

Gabriele Lolli è professore di filosofia della scienza alla Scuola Normale Superiore di Pisa. Nel 1994 ha curato l’introduzione di un libro edito da Bollati Boringhieri che raccoglieva gli scritti relativi all’Intelligenza meccanica di Alan Turing.

Esiste un legame tra un progetto come lo Human Brain Project e gli studi di Turing?

Il nome di Turing è associato, nella filosofia della mente, alla tesi del “funzionalismo”: secondo questa tesi la macchina universale di Turing potrebbe essere un modello della mente. Se quindi si riuscisse a scrivere un programma in grado di svolgere una determinata funzione dimostrando un grado di competenza paragonabile a quello del cervello, saremmo in grado di spiegare questa competenza nella mente umana. Per Turing era esattamente il contrario.

Può spiegarci meglio in che senso?

Turing sosteneva che per capire come e perché il cervello fa certe cose bisognasse studiare la struttura del cervello. Studiati i vincoli posti dalla crescita di quest’ultimo alla formazione dei circuiti neuronali, si sarebbe potuto scrivere un programma che simulasse i meccanismi cerebrali.

Gli studi di Turing seguivano questa direzione?

Turing stesso studiò embriologia e si interessò alla crescita e alle connessioni neuronali, e dichiarò tra le sue volontà quella di “costruire” un cervello. La sua posizione particolare era appunto quella di studiare il funzionamento del cervello a partire dalla “scienza dura”: prima usare la fisica, la chimica e la biologia per capire come lavora il cervello, e poi ricavare delle informazioni su come imitarlo. Non partire dal modello astratto della macchina, che pure aveva costruito egli stesso ed era servito.

Quali sono le frontiere future dell’intelligenza artificiale?

Per quanto riguarda le frontiere dell’intelligenza artificiale, a mio avviso, il futuro prossimo sarà quello delle protesi artificiali inserite in simbiosi nel cervello organico. Una interazione funzionale tra ciò che è meccanico e ciò che è organico. Qualche avvisaglia c’è già ma non sono un esperto in materia. Turing ce lo saprebbe dire. Da questo punto di vista la sua scomparsa così prematura è una tragedia epocale per l’umanità intera.

Per approfondimenti: La conferenza TEDx di Henry Markram  
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Canaletto e Bellotto: pittori o geometri?

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Canaletto, Campo Santi Giovanni e Paolo, 1738 circa.

Dovendo scegliere tra un pittore e un topografo, a chi affidereste il compito di rappresentare realisticamente ed efficacemente un determinato paesaggio, urbano o rurale? Ipotizziamo che decidiate di affidare il lavoro a un artista con cui pattuite l’esecuzione di un dipinto a olio su tela. E se l’artista che avete incaricato facesse uso di mezzi tecnici, ad esempio di apparecchiature ottiche, in un certo senso invadendo il campo e appropriandosi dei trucchi del mestiere e delle competenze della concorrenza? Denuncereste la violazione del patto - non scritto - che ha stipulato con voi e lo giudichereste un artista che bara o addirittura un artista dimezzato?

È questo il dubbio che devono essersi posti, già nella prima metà del Settecento, Antonio Canal, detto Canaletto e suo nipote Bernardo Bellotto (pure lui per un certo periodo noto come Canaletto, diciamo per mere ragioni di marketing). I due, infatti, il primo essendo maestro del secondo, fecero ampio e documentato uso di un’apparecchiatura ottica nota come camera obscura senza peraltro mai molto sbandierare questo loro “segreto industriale”: la utilizzarono costantemente come sussidio per tracciare con sicurezza le linee portanti dei volumi dei loro dipinti e le sagome dei monumenti e degli edifici che hanno rappresentato negli affascinanti dipinti a olio presenti in musei, gallerie e collezioni di enti e di privati in tutto il mondo. Sono stati, Canaletto e Bellotto, tra i primi e certamente i più noti esponenti del cosiddetto vedutismo, genere pittorico nato a Venezia nel primo Settecento. Molti loro schizzi (“scaraboti”) e disegni preparatori, a matita e penna su carta, sono arrivati fino a noi e sono conservati, raccolti in quaderni, in vari musei, tra cui le Gallerie dell’Accademia a Venezia.

La camera oscura portatile in legno appartenuta secondo alcuni studiosi a Canaletto. Si può vederla all'ingresso della mostra “Bellotto e Canaletto. Lo stupore e la luce”, alle Gallerie d’Italia in Piazza della Scala a Milano.

Come porsi, dunque, di fronte alla legittimità e opportunità dell’uso intensivo della camera obscura da parte di quei pittori? Si tratta semplicemente di un utile strumento ausiliario o è invece una criticabile pratica tecnica che, se applicata in modo pedissequo nella realizzazione dei dipinti, minaccia di ostacolare e compromettere la creazione artistica, esponendo così il pittore al rischio di vedersi relegato nell’angusto e sgradito ruolo esecutivo di “geometra dell’ufficio tecnico”?

Per rispondere a questa domanda, serve forse chiedersi perché  alcuni pittori, soprattutto settecenteschi, abbiano sentito l’esigenza di utilizzare la camera obscura, o camera ottica. La risposta molto probabilmente va cercata nel clima culturale dell’epoca di cui stiamo parlando: con l’Illuminismo, infatti, si impone un nuovo sguardo sulla realtà, più oggettivo, più scientifico e l’esattezza della rappresentazione pittorica del paesaggio è solo uno dei campi in cui questa nuova visione del mondo si manifesta.

Questa tematica complessa, di cui cercheremo di fornire qualche utile elemento di conoscenza e di riflessione, colpisce immediatamente il visitatore della bella mostra “Bellotto e Canaletto. Lo stupore e la luce”, alle Gallerie d’Italia in Piazza della Scala a Milano. Nelle quasi cento opere in mostra si possono ammirare le precise rappresentazioni (quanto precise effettivamente siano, tra poco lo scopriremo) di palazzi e canali, campi (nel senso veneziano della parola) e piazze di città del centro Europa, campagne e scorci di ruderi dell’antichità talmente dettagliate da sembrare fotografie, il tutto sempre sapientemente illuminato da luci oblique e radenti, perfettamente adatte a scolpire la tridimensionalità degli edifici. Per meglio comprendere il senso di queste immagini si rende necessario, però, un salto indietro nella storia della scienza e della tecnica.

La conquista della prospettiva

Nel corso degli ultimi tre millenni, non sono mancati studi teorici e sperimentazioni pratiche per cercare di risolvere un problema, sia concettuale, sia concreto: quello della rappresentazione della realtà tridimensionale su una superficie piana, bidimensionale. Problema che stava a cuore a due categorie apparentemente assai distanti tra loro di esseri umani: i matematici e i pittori, vale a dire, in un senso più ampio, gli scienziati e gli artisti.

Precisiamo, per quanto possa sembrare a questo punto scontato, che stiamo parlando di “prospettiva” e di “geometria proiettiva”. Nelle prime testimonianze visive arrivate fino a noi, quelle raffiguranti scene di caccia rinvenute nei dipinti rupestri delle grotte paleolitiche, i nostri antenati non sembrano essere stati sfiorati dal desiderio di suggerire un senso di profondità alle loro immagini. Occorre quindi fare un balzo temporale in avanti di parecchi millenni per vedere qualche tentativo di rappresentazione prospettica del reale: in qualche disegno di epoca egizia, duemila anni prima di Cristo, appaiono molto timidamente i concetti della similitudine e della prospettiva, con edifici rappresentati in pianta e alzato, per quanto, a dire il vero, la maggior parte delle immagini egizie giunte fino a noi raffigurino piuttosto una realtà prevalentemente bidimensionale (di profilo). Nemmeno l’epoca della cultura Assiro Babilonese sembra sentire l’urgenza di descrivere un mondo a tre dimensioni e, ad esempio, i bassorilievi di leoni e altri animali presenti sulle pareti della Porta di Ishtar (sec. VI a.C.), conservata al Pergamon Museum di Berlino, ci appaiono nella loro fissità, isolate e di profilo su uno sfondo uniforme, privo di profondità. In estremo oriente la prospettiva, almeno a livello di studi teorici, sembra far capolino solamente in un trattato cinese per la determinazione delle ombre del IV secolo a.C., ma risalente secondo alcuni storici addirittura al 1100 a.C.

Ma è solo con i grandi matematici greci che inizia uno studio rigoroso delle regole di rappresentazione geometrica dello spazio. Spicca tra tutti il nome di Euclide, vissuto ad Alessandria (allora una colonia greca) a cavallo tra quarto e terzo secolo a.C., noto per la sua imponente opera Elementi grazie alla quale è passato alla storia della matematica.  Nell’Ottica, suo meno noto trattato, Euclide pone invece le fondamenta della geometria descrittiva, chiamata poi, a partire dal diciannovesimo secolo, “geometria proiettiva”.

Proseguendo nella nostra carrellata storica, la civiltà romana sembra da un lato orientata alla sperimentazione pittorica, dall’altro lato alla teorizzazione. Sul versante pratico, attraverso dipinti e mosaici (ad esempio nel mosaico pompeiano di Alessandro alla battaglia di Isso), si assiste alla rappresentazione della tridimensionalità, pur essendo chiaro che non era ancora maturata una consapevolezza precisa delle regole della convergenza verso un unico punto. Dall’altro lato, quello più teorico, attraverso gli scritti di Vitruvio (architetto e scrittore del primo secolo a.C.) si approfondiscono i problemi legati alla scenografia e alla rappresentazione degli edifici.

Il più antico disegno pubblicato noto di una camera oscura si trova nel trattato "De Radio Astronomica et Geometrica" (1545) del medico, matematico e costruttore di strumenti olandese Gemma Frisius (nato Jemme Reinerszoon), in cui l'autore descrive ed illustra come ha usato la camera oscura per studiare l'eclissi solare del 24 gennaio 1544.

Prima di arrivare al Rinascimento italiano, nel XIV secolo, durante il quale architetti/pittori/matematici, da Filippo Brunelleschi a Leon Battista Alberti e da Piero della Francesca fino a Leonardo da Vinci, applicando rigorosi metodi matematici hanno definito in maniera fino ad allora sconosciuta le regole della prospettiva, è necessario menzionare altri studiosi medievali che li hanno preceduti. Tra questi vale la pena ricordare in particolar modo lo scienziato/filosofo arabo Al-Kindi (IX secolo) e soprattutto  il matematico, fisico, medico e filosofo Alhazen (XI secolo), nato a Bassora ma trasferitosi presto al Cairo. A quest’ultimo, autore del trattato in sette volumi sull’Ottica Kitab al-Manazir, tradotto in latino da Gherardo da Cremona nella seconda metà del XII secolo, sono attribuite le prime osservazioni relative al passaggio dei raggi di luce attraverso un foro e al loro viaggiare in linea retta senza mai confondersi, generando su una superficie, posta al di là del piano contenente il foro, immagini rovesciate direttamente corrispondenti alle forme degli oggetti dai quali la luce proviene.

Bellissime scientifiche finzioni

Si tratta esattamente della descrizione del principio della camera obscura (o camera oscura, detta anche camera ottica) strumento che finalmente ci porta a parlare del lavoro di Bellotto e Canaletto, noti soprattutto per le vedute di Venezia, ma attivi anche in altre città d’Italia e d’Europa visitate durante viaggi di lavoro o in alcuni casi diventate luogo di residenza (Roma, Firenze, Verona, la Lombardia, Londra, Dresda, Vienna, Monaco di Baviera, Varsavia). All’ingresso della mostra delle Gallerie d’Italia di Milano (visitabile fino al 5 marzo), il primo oggetto che ci accoglie, racchiuso entro una teca trasparente, è proprio una camera oscura portatile in legno appartenuta forse (ma secondo alcuni studiosi probabilmente no) a Canaletto. Il primo quadro della mostra, una tela di Canaletto, è il Campo Santi Giovanni e Paolo (circa 1738), di cui sono arrivati a noi anche gli schizzi preparatori (visibili in mostra su un monitor), fatti certamente con l’ausilio di una camera obscura.

Schizzi preparatori per la tela Campo Santi Giovanni e Paolo (circa 1738) di Canaletto.

Quello che colpisce a prima vista nel quadro è una precisione e un apparente realismo “di qualità fotografica”, ma un confronto diretto con quell’angolo di Venezia, tutt’oggi conservato quasi esattamente come all’epoca del dipinto, permette di scoprire che l’artista ha, sì, operato partendo da una ricognizione fatta per mezzo della camera ottica, ma ha anche arbitrariamente spostato il suo punto di osservazione tra uno schizzo e l’altro, tra una seduta di disegno e l’altra. Così facendo, ma ricomponendo con maestria più “riprese” fatte da punti di osservazione distinti, come dimostrato nel 1959 dallo storico dell’arte e massimo studioso della prospettiva Decio Gioseffi, Canaletto crea l’illusione di un punto di vista unico, più lontano, ma oggettivamente impossibile da realizzare nella pratica per la presenza di edifici al di qua del canale, il Rio dei Mendicanti, che si trova in primo piano nel quadro. Nelle parole della curatrice della mostra, Bożena Anna Kowalczyk: “un’immagine altamente sofisticata, irreale nelle proporzioni dei monumenti e nelle distanze, ma di grande bellezza.”

E qui torniamo alla domanda con cui abbiamo aperto l’articolo: per rappresentare la realtà del mondo preferiamo un pittore o un topografo, un artista o un geometra? La risposta, visti i risultati e soprattutto considerati i procedimenti e le strumentazioni utilizzate, sembra essere meno netta del previsto. Svelato il mistero dell’utilizzo “creativo” di uno strumento di conoscenza oggettiva come la camera ottica opteremmo per un tipo particolare di artista, come appunto Bellotto e Canaletto, che abbia fatta sua un’impostazione come quella qui ben descritta:

“Quelli che s’innamorano della pratica senza la scienza, sono come i nocchieri che entrano in naviglio senza timone o bussola, che mai hanno certezza dove si vadano. Sempre la pratica dev’essere edificata sopra la buona teorica, della quale la prospettiva è guida e porta, e senza questa nulla si fa bene” . Leonardo da Vinci – Trattato della Pittura, parte seconda - 77. Dell'errore di quelli che usano la pratica senza la scienza.

 

Cover: Antonio Canal, detto il Canaletto, Campo santi Giovanni e Paolo, 1738 ca, olio su tela, 46,4x78,1 cm, Londra, Royal Collection. Prestato da Sua Maestà Elisabetta II e visibile nella mostra “Bellotto e Canaletto. Lo stupore e la luce”, dal 25 novembre 2016  al 5 marzo 2017 alle Gallerie d’Italia, Piazza della Scala, Milano.