Tendenze della tecnologia
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2/5/2012 Giorgio Buttazzo Tendenze della tecnologia I progressi della meccanica, elettronica e informatica e telecomunicazioni rendono le macchine sempre più autonome e intelligenti. Informatica Telecomunicazioni Meccanica Elettronica 1 2/5/2012 I robot acquistano destrezza • L’abilità dei robot migliora di anno in anno • Oggi esistono robot che ¾ camminano, salgono le scale ¾ saltano, ballano ¾ sciano, vanno in bicicletta ¾ nuotano, volano ¾ giocano a ping pong 3 Abilità dei robot complessità Giocare a calcio Giocare a baseball Giocare a p ping gp pong g Ballare Andare in moto Correre, sciare Suonare strumenti Andare in bicicletta Salire e scendere scale Camminare Verniciatura Assemblaggio automobili Automazione industriale 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2 2/5/2012 Evoluzione dell’I.A. complessità Guida automobili Diagnosi mediche Decisioni economiche Traduzioni automatiche Riconoscimento di volti / voci Composizione musicale Pilotaggio di aerei Previsioni metereologiche Giochi di strategia Automazione industriale 1970 1980 1990 2000 2010 2020 5 Reti neurali artificiali Con l’avvento delle reti neurali artificiali la distinzione tra processi cerebrali e processi di calcolo è diventata sempre meno netta. 6 3 2/5/2012 Cos’è un processore neurale? E` un sistema di calcolo basato sugli stessi principi di funzionamento del cervello: elaborazione parallela dovuta all’interazione di moltissimi componenti elementari: i neuroni 7 Potenzialità di una rete neurale E’ possibile sviluppare memorie associative Riconoscere suoni e immagini Classificare stimoli sensoriali Apprendere: ossia modificare il proprio comportamento co po ta e to in base a all’esperienza espe e a − Apprendimento con supervisione − Apprendimento basato su premi e punizioni 8 4 2/5/2012 Evoluzione delle reti neurali • L’evoluzione delle reti neurali è legata a quella dei computer e della neuro-fisiologia Sono entrambi processi esponenziali che si influenzano reciprocamente Reti neurali artificiali 9 Rise of machines • Molti sono convinti che in un futuro non t t lontano tanto l t l macchine le hi raggiungeranno i e supereranno l’intelligenza umana, fino a sviluppare una mente cosciente. Q l momento Quel t viene i iindicato di t come Singolarità Tecnologica 10 5 2/5/2012 Cos’è la singolarità? In fisica, il termine descrive lo stato di un sistema in cui i modelli che lo descrivono diventano meno affidabili, come succede per i buchi neri: In una singolarità il modello non consente di fare previsioni sul comportamento p del sistema. 11 Singolarità Tecnologica Una singolarità tecnologica è un periodo in cui il progresso accelera oltre le capacità umane di comprendere e prevedere le sue conseguenze. Il superamento delle capacità umane da parte delle macchine avrà un impatto senza predecenti sul futuro dell’umanità. 12 6 2/5/2012 Singolarità Tecnologica Nel 1965, Irving Good osservò: "Una macchina ultraintelligente potrebbe progettare macchine sempre migliori; quindi, ci sarebbe una esplosione di intelligenza, e l'uomo sarebbe lasciato molto indietro. Quindi, la prima macchina ultraintelligente sarà l'ultima invenzione che l'uomo avrà la necessità di fare" 13 Possibili scenari Alcuni autori di fantascienza hanno provato ad immaginare tale futuro: HAL 9000 2001 Odissea (1968) Skynet Terminator 2 (1991) Bishop Aliens (1986) NS-5 Io Robot (2004) 14 7 2/5/2012 Barlumi di coscienza • Il film descrive una situazione in cui un robot più complesso degli altri mostra segni di coscienza 15 Poniamoci alcune domande ¾ Può una rete neurale molto complessa diventare cosciente? ¾ Cos’è la coscienza? ¾ Dipende dal materiale di cui sono fatti i neuroni oppure può essere replicata su un hardware h d diff differente? ? ¾ Come si può verificare che un entità sia cosciente? 8 2/5/2012 Obiezione 1 [Cartesio nel 1600] La coscienza umana non è una conseguenza dell’attività elettrochimica del cervello, ma un’entità immateriale separata, l’anima. anima 17 Osservazione 1 La visione dualistica anima-cervello fu sviluppata da Cartesio nel 1600, ma presenta delle difficoltà concettuali: 1. se la mente è separata dal cervello, come può interagire con esso e attivare un circuito neurale? anima i Se ciò fosse vero, i neuroni violerebbero le leggi della fisica 18 9 2/5/2012 Osservazione 1 2. Se una mente cosciente può esistere al di fuori del cervello, perché noi abbiamo un cervello? ll ? 3. Se le emozioni e i pensieri vengono da fuori, perché un cervello stimolato con elettrodi e droghe reagisce generando pensieri? 4 P 4. Perché hé in i pazienti i ti affetti ff tti da d malattie l tti cerebrali b li la coscienza viene seriamente sconvolta dalla rimozione chirurgica di alcune aree del cervello? 19 Obiezione 2 [John Searle 1980] Poiché P i hé un computer t f funziona i i in modo d deterministico non può essere creativo, provare emozioni ed avere libero arbitrio. Un computer, anche se più sofisticato, è uno schiavo azionato dai suoi componenti, componenti come un televisore. 20 10 2/5/2012 Osservazione 2 Lo stesso ragionamento può essere applicato al cervello. Anche il cervello è composto da miliardi di neuroni, i quali sono attivati da reazioni elettrochimiche ben conosciute. 21 Osservazione 2 Ogni neurone risponde automaticamente ai suoi segnali di ingresso in base a precise leggi fisiche. sinapsi nucleo impulso assone dendriti 22 11 2/5/2012 Modello elettrico di un neurone Ciò non ci preclude la possibilità di provare felicità, amore, ed avere comportamenti irrazionali. 23 La teoria olistica In molti sistemi complessi ll’analisi analisi delle singole componenti non è sufficiente a comprendere il funzionamento globale del sistema. Ci sono delle caratteristiche olistiche che si manifestano solo quando si considera la struttura globale e le interazioni fra le diverse componenti. 24 12 2/5/2012 Il formicaio 25 Obiezione 3 Sebbene molti accettino la visione olistica, qualcuno l sii rifiuta ifi t di credere d che h una coscienza i possa emergere da un substrato di silicio, ritenendo che essa sia una proprietà intrinseca dei materiali biologici, come le cellule neurali. “Può la coscienza dipendere dal materiale di cui sono fatti i neuroni?” 26 13 2/5/2012 Osservazione 3 L’esperienza dimostra che molti fenomeni possono essere replicati con materiali diversi: • gli aerei non sono fatti come gli uccelli • i pannelli solari non sono come le foglie 27 Osservazione 3 • una lampadina non e’ un piccolo sole • il calore non si produce solo con il fuoco • l’elettricità non si produce solo con i fulmini •… Sarebbe sbalorditivo se la coscienza potesse essere prodotta solo con cellule organiche 28 14 2/5/2012 Obiezione 4 La crescita esponenziale della potenza di calcolo dei computer è destinata a fermarsi quando i transistor raggiungeranno dimensioni atomiche. atomiche La legge di Moore può valere ancora per circa 15 anni. potenza di calcolo 1960 1980 2000 2020 2040 anni 29 Osservazione 4 E’ improbabile che i computer smetteranno di evolvere dopo il 2020. La Legge di Moore non descrive il primo paradigma evolutivo, ma il quinto. Una nuova tecnologia ha precedente quando necessario. meccanismi relé valvole sostituito transistor la μchip 30 15 2/5/2012 Osservazione 4 Ciò suggerisce che la crescita esponenziale non si fermerà con la fine della Legge di Moore. Nuove tecnologie sono già in fase sperimentale: • chip tridimensionali • computer ottici • computer quantistici 31 Ammettiamo la possibilità • La coscienza è un elaborazione neuronale. neuronale prodotto della • Essa non dipende dal materiale. • Essa può emergere in un sistema artificiale. Quall è la Q l soglia li di complessità l ità che h consente alla coscienza di emergere? 32 16 2/5/2012 Si può verificare la coscienza? Se l’intelligenza è l’espressione di un comportamento esteriore (e quindi misurabile), la coscienza è uno stato interno del cervello. La coscienza non si può misurare. Essa è osservabile solo da chi la possiede. Credere che un essere sia cosciente è un atto di fede. 33 L’approccio pragmatico E’ ragionevole attribuire la coscienza ad una entità quando questa riesce a convincerci di possederla. Di fatto è quello che facciamo con i nostri simili. C’è però un piccolo problema Quando un robot riuscirà a convincerci di essere cosciente sarà già molto più avanti di noi (velocità di pensiero, intelligenza, abilità, ecc.) 34 17 2/5/2012 Quando è prevista la singolarità? 35 Evoluzione dei computer MIPS 106 103 1 10-3 10-6 1940 1960 1980 2000 2020 2040 36 18 2/5/2012 Progresso esponenziale Le macchine raggiungono l’intelligenza umana 40 50 60 70 80 90 2000 10 20 30 40 Cosa succederà dopo? ¾ Le macchine prederanno il sopravvento? ¾ Sarà possibile convivere con una specie enormemente più intelligente? ¾ Dobbiamo fermare questo processo? ¾ Possiamo fermare questo processo? 19 2/5/2012 Prevedere il futuro è difficile ? 1800 1969 2100 39 Prevedere il futuro è difficile Ma è fondamentale per la nostra sopravvivenza. sopravvivenza Es. Impatto di un meteorite Finora abbiamo parlato dell’impatto della tecnologia sulla robotica. … ma ci sono altri aspetti ? 2100 40 20 2/5/2012 La tecnologia ha un impatto anche sull’uomo Tutti gli organi avranno componenti artificiali: cuore orecchio hi occhio hi cervello ll Dalla compensazione di difetti al potenziamento delle capacità: sensoriali, motorie, mnemoniche Esoscheletri 42 21 2/5/2012 Nanotecnologia Promette di realizzare l’assemblatore molecolare, ossia una macchina in grado di produrre qualsiasi oggetto per cui esista una descrizione software della sua struttura molecolare: 43 Uomo → Cyborg Genetica + Nanotec. Nanotec + Robotica Rallentare l’invecchiamento Potenziare ll’uomo uomo estensioni artificiali con Costruire un nuovo corpo 44 22 2/5/2012 … e il cervello? Interfacce neurali Consentono di collegare circuiti neurali biologici con circuiti elettronici: materiali biocompatibili crescita nervosa Interazione più naturale con il computer 45 Potenziamento del cervello Espansioni di memoria Sensi aumentati − ultrasuoni, infrarossi Sensi addizionali − segnali radio − campi magnetici Riconoscimento assistito (odori, voci, volti …) 46 23 2/5/2012 Verso una mente digitale • Le tecniche di scansione consentiranno di costruire una mappa completa del cervello, accelerandone l d l comprensione. la i • La nanotecnologia offre la possibilità di rimpiazzare gradualmente i neuroni con neuroni sintetici: 47 Un problema di identità • Immaginando di sostituire tutti i nostri organi (compreso il cervello) con repliche artificiali, rimarremmo noi stessi? La materia che forma il nostro corpo non è la stessa di 10 anni fa, eppure ci sentiamo sempre p uguali g …p perché? Noi siamo la nostra mente 48 24 2/5/2012 Software vs. Hardware ¾ La vera identità di qualcosa è data dal contenuto, non dal contenitore La Divina Commedia non e’ un particolare libro, ma il suo contenuto. La divina commedia di Software vs. Hardware ¾ Vale la stessa cosa vale per noi stessi? ¾ Noi siamo la nostra mente, mente ossia informazione! 25 2/5/2012 Pensiamo alle implicazioni • Un cervello artificiale sarebbe milioni di volte più veloce del nostro. nostro ¾ Cosa si proverebbe ad avere un cervello così veloce? • Le informazioni potrebbero essere salvate e ripristinate i i ti t in i caso di danno. d ¾ Potremmo dunque raggiungere l’immortalità? 51 Viaggiare alla velocità della luce Una volta digitalizzata, la mente potrebbe essere trasmessa, per essere ricostruita da un’altra parte: scanner molecolare codifica asseblatore molecolare trasmissione decodifica 26 2/5/2012 Verso altri mondi 53 Impatto cosmico L’impatto di una tale civiltà sarebbe su scala cosmica e visibile ad anni luce di distanza 27 2/5/2012 In quanto tempo? 0 3 6 9 12 miliardi di anni 15 55 1 milione Un’ultima osservazione ¾ Nel giro di pochi milioni di anni, la vita produce esseri coscienti in grado di diffondersi nella galassia e modificare profondamente il cosmo. cosmo ¾ Se non siamo soli nell’universo, altre civiltà nate prima di noi avranno già raggiunto questo stadio. Ma allora perché non vediamo alcun segno di civiltà aliene intorno a noi? Ci sono 3 risposte possibili 56 28 2/5/2012 1. Siamo soli La vita è un evento talmente raro che siamo gli unici esseri nell’intero universo osservabile. 57 2. Esiste un limite evolutivo La vita si è sviluppata molte volte su diversi pianeti, ma non riesce a raggiungere stadi evoluti da poter diffondersi nell nell’universo. universo. civiltà Livello di visibilità cosmica catastrofe naturale autodistruzione tempo 58 29 2/5/2012 3. Smaterializzazione Dopo un certo stadio, la vita evolve verso una forma smaterializzata, energeticamente molto più efficiente. e a noi invisibile 59 Ma forse esistono altre risposte che ora non possiamo nemmeno immaginare … 30
