IA, l’intelligenza artificiale apprende dal cervello  

Novembre 3, 2022

Nota come IA, l’intelligenza artificiale è sempre più presente nella vita quotidiana odierna, visti i suoi molteplici usi che spaziano dall’interpretazione del linguaggio da parte di sofisticati computer, al riconoscimento di immagini, fino alla diagnostica medica. Ora un team di fisici dell’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Cnr (Consiglio nazionale delle ricerche), del Politecnico di Milano e dell’Università di Vienna, ha realizzato un particolare componente elettronico, il quantum memristor, già teorizzato a fine anni Settanta dall’Università della California, Berkeley.

Secondo i ricercatori potrebbe combinare l’IA e il calcolo quantistico, aprendo le porte a nuove potenzialità e applicazioni senza precedenti.

La meccanica quantistica attiene al comportamento della materia nel mondo microscopico dove “convivono” miliardi di piccolissime particelle.

Cos’è il calcolo quantistico? In maniera molto semplificata, si tratta di un’elaborazione di calcolo che sfrutta, sia la fisica, che la meccanica quantistica (studio delle particelle subatomiche) per realizzare calcoli estremamente complessi in modo molto veloce. Complessità e rapidità sono concetti che, in tali ambiti, attengono a performance così sofisticate da essere quasi inimmaginabili.

Sommario

Come funziona l'IA?

Come funziona l’IA? Gli algoritmi, ovvero i sistemi di calcolo, che regolano l’intelligenza artificiale si basano su modelli matematici definiti reti neurali, simili alla struttura organica del cervello umano. In pratica, i neuroni (cellule nervose) nel cervello, nodi interconnessi che comunicano tra loro, apprendono riadattando le loro connessioni neuronali.

intelligenza artificiale

In sostanza, imparano in base all’esperienza e di adattano ad essa per evolversi. Nell’IA, invece le reti neurali artificiali vengono stimolate su un insieme di dati noti che modificano la struttura interna al fine di consentirle lo svolgimento di compiti “umani”.

In un certo senso, è come antropomorfizzare l’intelligenza artificiale. Il sistema dell’IA è sempre più smile al funzionamento del cervello umano.

In Polonia, ad esempio, l’IA è stata già introdotta nella pubblica amministrazione, nel processo decisionale automatizzato degli appalti pubblici al fine di rendere esecutivi, rapidi e autonomi determinati compiti da parte delle autorità statali.

Per compiti umani, oltre a quelli già citati, si intende anche il riconoscimento di un volto, l’interpretazione di immagini mediche, la guida di un veicolo. Per fare tutto questo, la ricerca, sia a livello accademico, sia industriale, è diretta nella medesima direzione, quella di ottenere dispositivi capaci di realizzare operazioni matematiche articolate, rapide e necessarie per il funzionamento di queste reti neurali.

Cosa succede ora con il quantum memristor? È un componente che varia la sua resistenza elettrica a seconda della memoria della corrente che lo attraversa, quindi si comporta in maniera diversa a stimoli elettrici diversi. Tutto ciò, secondo gli scienziati, somiglia molto al funzionamento delle sinapsi neurali (giunzioni tra neuroni nel cervello). Funziona come il cervello che reagisce in un determinato modo quando soggetto a stimoli specifici, ragion per cui il memristor può contribuire alla costruzione di architetture neuromorfe (tecnologie che emulano comportamenti naturali, ad es. protesi e parti impiantabili nel sistema nervoso) basate sul modello del cervello umano. Questo significa che, in un certo senso l’IA è sempre più simile agli umani, ma con un potenziale computistico decisamente più elevato.

IA e fotoni, particelle di luce

A tutto questo, si aggiunge una ulteriore scoperta perché i ricercatori, guidati da Roberto Osellame, dirigente di ricerca del Cnr, insieme a Philip Walther, docente dell’Università di Vienna, in collaborazione con Andrea Crespi, professore associato del Politecnico di Milano, hanno dimostrato la possibilità di modificare un dispositivo ottico, dal punto di vista ingegneristico, per renderlo funzionalmente simile al memristor. In che modo? Il memristor interviene su stati quantistici della luce, su aspetti infinitesimali, li codifica e li trasforma in informazioni.

robotica intelligenza artificiale

Per superare alcune problematiche relative al funzionamento del memristor sono stati impiegati singoli fotoni (il fotone è una particella di luce) propagati in più percorsi. Questi fotoni si “spostano” in diverse direzioni per essere condotti nei circuiti ottici, monitorati e misurati. È proprio osservando il loro “cammino” in tali circuiti e misurando il loro flusso in uno dei percorsi che si può adattare e riconfigurare la trasmissione del dispositivo su un’altra uscita, ottenendo una funzionalità equivalente a quella del memristor.

In sostanza il memristor può fungere da collegamento tra l’intelligenza artificiale e la computazione quantistica per creare, nel prossimo futuro, l’intelligenza artificiale quantistica le cui ricadute comprendono molti settori, salute, aerospazio, sicurezza, riconoscimento immagini con possibilità di processare una quantità enorme di dati, oggi inimmaginabile, in un tempo di apprendimento molto rapido.

Tempo e potenza computazionale sono il futuro.

L’IA tra letteratura e cinematografia

L’IA, così come la tecnologia avanzata, trova ampio spazio, sia nella letteratura che nella cinematografia dove, spesso si teorizzano scenari futuribili che, nel tempo, diventano realtà.

Si pensi al Nautilus del capitano Nemo, il sottomarino teorizzato dallo scrittore francese Jules Verne nella seconda metà dell’Ottocento o alla robotica di Isac Asimov che quasi a metà Novecento ha inventato le tre leggi sulla robotica:

  • Un robot non può recare danno agli esseri umani, né può permettere che, a causa del suo mancato intervento, gli esseri umani ricevano danno.
  • Un robot deve obbedire agli ordini impartiti dagli esseri umani, tranne nel caso che tali ordini contrastino con la prima legge.
  • Un robot deve salvaguardare la propria esistenza, purché ciò non contrasti con la prima e la seconda legge.

Leggi che, in qualche maniera anticipano l’attuale necessità di regolare, in modo trasparente, l’uso e il senso dell’IA nella vita umana in modo da contestualizzarla e organizzarla onde evitarne impieghi indiscriminati. Aspetto, questo di cui si occupa l’Ainow Institute della Tandon School of Engineering della New York University, per garantire che i sistemi di IA siano responsabili verso le comunità umane e rispettino i contesti in cui sono usati.

Spazio 1999, serie britannica, negli anni Settanta propone le vicende di un gruppo di coloni umani sulla Luna a bordo di una stazione computerizzata dove ogni aspetto della vita è automatizzato. Per arrivare più vicini ai giorni nostri, Star Trek, film e serie tv sci-fi, narra l’IA ad alti livelli supponendo evoluzioni fantascientifiche molto creative, come l’esistenza dell’androide senziente Data, riconosciuto poi come nuova specie aliena.

E chi non ricorda i famosi droidi della saga stellare Star Wars?

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