macchine pensanti ?

["Andrea Agostini" <lonanoda at tin.it>]

da boiler.it
domenica 15 febbraio 2004

giornale di scienza, innovazione e ambiente
                 15.02.2004


FOCUS.Tecnologia
L'altra faccia della vita

di CHRISTOPHER MEYER

 Christopher Meyer è tra gli autori di It's Alive: The Coming Convergence of
Information, Biology, and Business.

COPERNICO ha sconvolto l'umanità affermando che la Terra non è il centro
dell'universo. Darwin ha dimostrato che l'uomo è il risultato di un
esperimento della Natura e non creato a immagine e somiglianza di Dio. Oggi,
i progressi di settori scientifici disparati - dall'informatica alla
genetica - continuano a minare le nostre certezze. I ricercatori stanno
imparando che i mercati e i rapporti di potere hanno molto in comune con
piante e animali. La conclusione a cui si arriva è strabiliante: la vita non
è un'eccezione, bensì la regola.

L'idea che ci sia vita nel mondo inorganico non è una novità. Le sue radici
affondano nel mito: pensate a Poseidone, personificazione greca del mare. Ma
gli strumenti oggi a nostra disposizione per investigare questa realtà nelle
sue componenti più essenziali - sequenziazione del Dna, bioinformatica, chip
genetici - sono radicalmente nuovi. Stiamo iniziando a scomporre il
meccanismo della vita al livello di base. Possiamo ricreare il processo
artificialmente, in silicio, e vedere come funziona in ambiti inorganici.
Molte delle proprietà delle forme di vita - nascita, organizzazione,
riproduzione e coevoluzione - possono essere riscontrate anche in sistemi
finora ritenuti inanimati.

La nascita indica il processo per cui l'interazione tra parti indipendenti
si sviluppa a creare un risultato altro. Con tale termine non ci si
riferisce solo a esseri viventi, ma anche a comportamenti e fenomeni. Il
comportamento di un organismo, per esempio, è regolato dall'interazione tra
le sue cellule. Allo stesso modo, le condizioni climatiche dipendono
dall'interazione di ossigeno, anidride carbonica, acqua e altre molecole.
L'organizzazione è un comportamento fondamentale. Piante e animali si
assemblano e regolano indipendentemente da qualsiasi gerarchia o
pianificazione. Le simulazioni digitali degli agenti intelligenti hanno
dimostrato che tale caratteristica può essere riscontrata in vari sistemi,
dalle reti informatiche ai tornadi.

La riproduzione è stata finora considerata una proprietà esclusiva degli
organismi viventi. Oggi anche i software sono in grado di applicarla. Gli
algoritmi genetici imitano la facoltà biologica di innovazione attraverso
meccanismi di duplicazione e ricombinazione, alternando 1 e 0 come la natura
fa con le G, T, A e C, del Dna, per poi selezionare il codice migliore e
riprodurlo. Tale tecnica è stata ultizzata per diversi scopi, dal
potenziamento dei programmi di lavoro nelle fabbriche ai motori degli aerei.

La coevoluzione si accompagna inevitabilmente all'evoluzione. Quando un
organismo si evolve in risposta a un cambiamento ambientale, sottopone a
nuova pressione l'ecosistema, che deve riadattarsi di conseguenza,
innescando una catena reciproca. Lo stesso andamento ciclico avviene in
molti sistemi sociali, per esempio nell'interazione tra norme
comportamentali e codici legali.

 Tali proprietà sono già state inserite in particolari apparecchi, come
Aibo, il cane robot della Sony: se ne mettete due insieme, vi accorgerete
che le loro personalità coevolvono. Il confine tra essere vivente e macchina
sta iniziando a confondersi. Prendete i caccia Predator. Ognuno di questi
aerei "inanimati" controlla terra, aria e potenziali pericoli, riceve di
continuo informazioni sui target e trasmette dati via satellite. A regolarne
il funzionamento sono essenzialmente due principi: la fame di informazioni e
il divieto di minimizzare quanto osservato. Sono in grado di dirigersi
meglio di quanto farebbe un qualsiasi dispaccio. Altre regole, poi,
consentono la sopravvivenza della flotta. Quando un caccia capta un segnale
ostile - un missile, una granata, un fuoco di fila - esegue una manovra
diversiva tra quelle del suo repertorio. Con la riuscita o meno delle loro
missioni generano nuove informazioni utili. I Predator sono collegati tra di
loro, quindi se un caccia viene abbattuto in Afghanistan gli altri, a
prescindere da dove si trovino, elaborano una risposta a quel particolare
tipo di attacco. È esattamente lo stesso processo attraverso cui i batteri
sviluppano la resistenza agli antibiotici, solo molto più veloce.

Può sembrare insolito, ma qualcosa di analogo accade anche sul vostro
desktop, quando il Norton AntiVirus aggiorna automaticamente le definizioni
dei virus su Internet. È il network a giocare il ruolo fondamentale. Nella
vita, cosi come in Rete, la connessione è il fattore cruciale. Internet
consente ai sensori di interagire in vario modo, andando a costituire una
sorta di sistema nervoso a se stante del mondo fisico. Ci si sta provando a
Los Angeles: agli incroci, dei sensori individuano gli autobus in
avvicinamento e chiedono al computer centrale se sono in orario. Per i mezzi
in ritardo, scatta il semaforo verde. Ai pedoni verrà concesso in seguito
più tempo per attraversare. Il risultato: un miglioramento del traffico del
25 per cento, senza congestioni.

Paradossalmente, la nostra sempre maggiore comprensione dell'esistenza
potrebbe avere l'impatto maggiore proprio sulle scienze sociali. I sistemi
sociali, in fin dei conti, sono costituiti da soggetti in interazione tra
loro: le persone. Forse un giorno sarà possibile effettuare anche in questo
ambito delle simulazioni digitali per capire, per esempio, quali siano le
condizioni ideali per la ricostruzione dell'Iraq. A quel punto, la nuova
scienza non ci aiuterà solo a vivere, ma anche a convivere meglio.


Bestie su ruote

di DICK MORLEY

 Dick Morley è il presidente di R. Morley Inc., una società di consulenza
specializzata nel settore automobilistico.

UNA MACCHINA ha bisogno di meno cure di una bestia da soma, ma presenta
degli inconvenienti. Non è capace di adattarsi a terreni umidi o
accidentati, né di ripararsi da sola o tutelarsi dalle catastrofi (provate
invece a far saltare a un cavallo il Grand Canyon!) Le automobili si
evolvono e si riproducono - con l'aiuto di ingegneri e fabbriche - ma da una
generazione all'altra è ben poca la trasmissione di informazioni genetiche.
Le ricerche nel settore dell'intelligenza artificiale puntano a rendere le
macchine più reattive al contesto in cui si trovano, programmandole a
rispondere a eventi specifici, ma senza prepararle a gestire gli imprevisti.
La teoria della complessità suggerisce una prospettiva diversa. Progettando
la macchina come se fosse un essere vivente - quindi come un insieme di
componenti collegate tra loro in modo da rispondere agli stimoli esterni,
proprio come fanno gli organi grazie alla mediazione del sistema nervoso
centrale - le cose migliorerebbero notevolmente.

Come si costruisce una macchina del genere? Essenzialmente con organi a
bassa potenza, dispositivi mono-chip in grado di seguire poche - ma
cruciali - regole. Il volante non dev'essere fisicamente collegato alle
ruote; ogni ruota sarà indipendente e avrà il suo specifico software di
guida, frenata e sospensione. I vari elementi saranno connessi tra loro da
una tecnologia wireless, automatica ed elettrica, con solenoidi e
servomeccanismi al posto di cambi, leve e sistemi idraulici. La carrozzeria
sarà disseminata di sensori da un paraurti all'altro. I nuovi progetti
prevedono modelli digitali in grado di autoevolversi. Un trend perfettamente
in linea con la direzione evoluzionistica recentemente intrapresa dal
settore automobilistico. Le macchina già oggi sono piene di sensori,
processori e microchip. Alcune sono addirittura collegate in rete tramite
tecnologia wireless OnStar. La General Motors si sta dedicando anima e corpo
ai veicoli elettrici. Forse il mercato non è ancora maturo per le automobili
"pensanti", ma gli esperti di complessità applicata hanno ormai sancito la
fine dei vecchi mostri di plastica e acciaio.

Freni Il sistema di frenata è il fulcro dell'istinto di sopravvivenza di
questa macchina di ultima generazione. Il suo software tiene conto di
differenziale, decelerazione, radar retro e frontale, reattività del
conducente ed efficienza dei freni. L'incidente viene evitato attraverso
attivazioni sia automatiche che a comando.

Sospensioni Un feedback costante tra sensori e chip di guida contenuti
all'interno di ogni ruota regola il movimento. L'aria all'interno dello
pneumatico viene gestita da un agente intelligente che la adatta al manto
stradale e allo stile di guida.

Scatola nera La scatola nera è molto più di un semplice strumento di
diagnosi da analizzare in caso di incidente. È la memoria attiva del
veicolo. I dati vengono immagazzinati di tre mesi in tre mesi e possono
essere riutilizzati in ogni momento dal processore centrale. Quando la
scatola nera è piena, il suo contenuto viene ritrasmesso alla fabbrica.

Comunicazioni Le formiche comunicano tra loro attraverso l'odore. La
macchina del futuro, invece, usa il satellite. Il tettuccio è una parabola
virtuale composta da milioni di minuscoli microchip. Gli altri veicoli
ricevono informazioni sulla collocazione e la direzione dell'automobile. La
fabbrica ottiene dati in tempo reale sulla base dei quali gestire i progetti
futuri.

Volante Non esiste collegamento meccanico tra il volante e le ruote. Un
software funge da mediazione. Un codice regola la guida, modificando di
volta in volta il rapporto tra comandi e velocità di rotazione degli
pneumatici, anticipando le mosse del conducente.

 Navigazione La macchina non è in grado di guidarsi da sola, ma è capace di
mantenere un percorso stabile. Il sistema di navigazione Gps gestisce delle
mappe e adatta il tragitto al traffico, alle condizioni climatiche e alle
preferenze del conducente. Le informazioni vengono trasmesse alla scatola
nera.

Luci Un sistema di specchietti adattabili sui fanali evita agli altri
guidatori di restare abbagliati. Le luci posteriori lampeggiano e cambiano
colore per avvertire le altre macchine di eventuali pericoli, dal fondo
ghiacciato a un incidente sul percorso. I segnali vengono ricevuti e
interpretati dal processore centrale sulla base di modelli predittivi.

Motore Software distinti gestiscono ogni componente dinamica del motore:
valvole, alternatori, iniezione, raffreddamento. Lo scopo è raggiungere un
equilibrio tra consumi e prestazione, a seconda delle esigenze del
conducente e degli stimoli del sistema di controllo.

Trasmissioni Le trasmissioni agiscono su freni, ruote e sospensioni per
migliorare le prestazioni e i consumi. Controllano l'interazione tra
pneumatici e strada, regolano la trazione e l'impianto di frenata sui
terreni accidentati.

Sensori Una fitta rete di sensori, tra cui radar e videocamere, copre
l'intera carrozzeria, monitorando l'ambiente: umidità, luce, temperatura,
ostacoli, altri veicoli. Questo flusso di dati consente alla macchina di
gestire qualsiasi evento.