Infinito Dentro di Noi, tesina

Ilaria Luciano

Classe V F

Liceo Scientifico Internazionale Umberto I, Torino

Anno scolastico 2013/14

L’infinito dentro di noi

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Introduzione

Inutile negare che uno dei temi più gettonati tra gli studenti al momento della scelta di un argomento per la propria tesina sia l’infinito. È un tema ampio, ricco di collegamenti interdisciplinari e oltremodo interessante. L’idea di provare a stupire la commissione stravolgendo la comune idea di infinito allettava anche me.

Il concetto d’infinito mi ha affascinata in campo scientifico, filosofico, letterario, così come mi affascina la domanda “da dove veniamo?”, eppure non trovavo lo spunto per iniziare a scrivere il mio lavoro.

“Chi siamo?”

Le domande esistenziali sono tutte correlate, ma durante quest’anno ho elaborato il parere che esista un ordine logico da seguire nel cercare la loro risposta. Un ordine che nel corso della storia abbiamo spesso ignorato, non senza ottenere comunque ottimi risultati. Indagando su chi siamo abbiamo raggiunto scoperte sorprendenti quali la struttura dell’universo o della materia, dai buchi neri alle particelle fondamentali.

Nonostante ciò trovo che di fronte a tante ricerche che insistono su quante potenzialità del nostro cervello non siamo in grado di utilizzare la domanda: “Dove saremmo oggi se fossimo in grado di sfruttarlo al 100%” risulti obbligata.

All’esame di maturità, l’anno scorso, il tema di ambito tecnico-scientifico della tipologia B titolava: “La ricerca scommette sul cervello”.

Per me, ancora ignara di cosa fossero l’europeo Human Brain Project e l’americano progetto BRAIN, quelle parole avevano poco significato.

Tuttavia mi capitò l’occasione di discutere delle tracce della prima prova 2013 con un ragazzo che oggi frequenta il terzo anno di ingegneria fisica presso il politecnico di Torino. Quel giorno scoprii che l’ateneo torinese partecipa attivamente allo Human Brain Project e che proprio uno dei professori del ragazzo con cui parlai collabora al progetto.

Alla fine di questo percorso posso affermare che proprio le conoscenze interdisciplinari che ho acquisito durante quest’anno scolastico, così come la mia teoria sull’importanza prevalente di alcune domande esistenziali rispetto ad altre, mi hanno influenzata nella decisione del tema per la mia tesina: il cervello umano.

Un tema così delicato e complesso mi ha costretta a utilizzare tutti i mezzi a mia disposizione (biblioteche, internet, riviste, amici, ecc.) al fine di riuscire a raccogliere il maggior numero di informazioni possibile.

Riconosco di aver trovato tale processo dispendioso, data la scarsa presenza di spunti all’interno del programma svolto in classe, e in parte dispersivo, considerando la contemporaneità delle ricerche in tale campo.

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Pensieri, parole, azioni, tutto è cervello.

Dai lager al cervello artificiale, introduzione e breve contesto storico.

“Non troppo elementare Watson*”

L’infinito

DENTRO DI NOI

Fisica dello stato solido: semiconduttori e superconduttori.

Supercomputer dell’IBM

*Watson:

“Puoi provare la tua autoconsapevolezza?”

“È una domanda difficile dottore, lei può provare la sua?”*

Da Turing all’etica dello Human Brain Project.

*Dal film Transcendence

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Sommario

Introduzione e breve contesto storico

• Cos’è l’Intelligenza Artificiale? Pag. 5
• Storia Pag. 7
• 2000: il secolo del cervello Pag. 9

Fisica: semiconduttori e superconduttori

• Premessa Pag. 11
• Fisica dello stato solido Pag. 11
• I semiconduttori Pag. 13
• I superconduttori Pag. 14

Filosofia: i filosofi di fronte all’IA

• Presupposti e problematiche Pag. 16
• Searle Pag. 16
• Dreyfus Pag. 17
• Winograd e Flores Pag. 18

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Introduzione e breve contesto storico

Cos’è l’Intelligenza Artificiale?

L’Intelligenza Artificiale (termine coniato nel 1956 dal matematico John McCarthy) è a tutti gli effetti una materia e consiste nello studio dei fondamenti teorici, delle metodologie e delle tecniche che permettono di progettare sistemi di hardware e sistemi di programmi software atti a fornire ad un elaboratore elettronico prestazioni che non stenterebbero ad apparire, ad un comune osservatore, prodotto di un’intelligenza umana.

Tale disciplina, nascendo, ha ereditato molte idee, tecniche, punti di vista da altre discipline, in primis filosofia, psicologia e matematica. Più precisamente derivano:

• Dalla filosofia il dibattito, molto acceso anche in questo campo, su quale sia la natura dell’intelligenza e quale quella della razionalità;
• Dalla psicologia l’analisi delle relazioni fra conoscenza e azione;
• Dalla matematica l’approccio formale, basato sulla logica.

L’Intelligenza Artificiale (cd. IA) ha una data di nascita ufficiale: il 1956, l’anno dell’importante seminario estivo tenutosi presso il Dartmouth College di Hanover, nel New Hampshire. Proprio a quell’occasione risale la fondazione programmatica di questa materia di ricerca, ricerca che partì dalla raccolta dei contributi sviluppati negli anni precedenti.

Far risalire la nascita dell’intelligenza artificiale a quell’estate risulta tuttavia riduttivo.

È impossibile parlare di IA senza illustri riferimenti alla storia antica o comunque ad una storia precedente il 1956, basti pensare ai primi calcolatori elettronici o agli anni della cibernetica.

La verità è che l’uomo convive da tempo immemore con il desiderio di indagare la mente ed è stato quest’ultimo a dare origine ad una lunga tradizione di studio e ricerca sfociati più volte nel tentativo di emulare sé stesso e la natura attraverso macchine frutto del proprio ingegno e di grandi doti ingegneristiche.

Dagli automi semoventi di Erone di Alessandria alle macchine idrauliche di Leonardo da Vinci, dalla tesi di Cartesio sulla sostanziale mancanza di differenze tra “le macchine che costruiscono gli artigiani e i diversi corpi che compone la sola natura” al progetto di meccanizzazione della Ragione di Leibniz.

Inizialmente l’enorme differenza tra macchine e organismi viventi rendeva difficile la deduzione da un’analogia tra i rispettivi comportamenti materiali, di un’analogia tra le rispettive strutture interne. Queste analogie si sono però fatte sempre più evidenti tra Ottocento e Novecento, a mano a mano che elettrologia, termodinamica e chimica hanno permesso l’identificazione dei processi che si svolgono nei dispositivi artificiali di produzione o utilizzazione di lavoro o d’informazione con risultati equivalenti a quelli di alcuni processi umani o animali.

Hanno avuto origine da queste osservazioni tre tendenze principali che contraddistinguono il confronto speculativo tra prodotti della natura e prodotti della tecnica:

• La tendenza tradizionale a utilizzare prodotti della cultura umana come modelli del funzionamento di strutture naturali, organiche e inorganiche;
• La tendenza ad utilizzare prodotti dell’evoluzione fisica e biologica naturale come prototipi dei prodotti dell’evoluzione culturale umana;
• La tendenza a vedere in questi ultimi un prolungamento, naturale o automatico, dei processi di evoluzione darwiniana che hanno dato luogo alle strutture, ai comportamenti e agli effetti eso-somatici dei viventi non umani.

Come esempi della prima tendenza si possono ricordare l’attribuzione delle caratteristiche essenziali di una pompa idraulica al cuore e di quelle di una pila di Volta ai meccanismi produttori di elettricità animale, l’attribuzione ai semi di acero o di tiglio delle proprietà di una pala d’elica e all’occhio di quelle di una macchina fotografica, la scoperta nei pipistrelli e nei cetacei di un sistema di ecolocalizzazione analogo al “sonar”, la scoperta negli uccelli migratori e in alcuni batteri dell’equivalente di una bussola magnetica, rispettivamente a declinazione e a inclinazione.

Nell’ambito di questa tendenza nasce il problema del modo in cui la natura ha potuto “inventare” questi dispositivi; al quesito viene data una risposta in termini di tentativi ed errori che scarica sul meccanismo darwiniano dell’evoluzione - per selezione tra cambiamenti casuali di struttura e di comportamento - la responsabilità di tale “apprendimento di specie” o accumulo filogenetico di “conoscenza”.

Quali esempi simmetrici della seconda tendenza, quella che cerca nella natura i prototipi delle invenzioni umane, si possono prendere in considerazione i paragoni che hanno costituito il punto di partenza della diramazione della cibernetica detta “bionica”: la pila di Volta come imitazione degli organi elettrici della torpedine, la vite aerea o “elicottero” di Leonardo come inversione dinamica dei semi volanti vegetali, il sonar di pipistrelli e dei delfini come “precursore naturale” di quello delle navi, e così via.

Tuttavia mentre lo scopo della bionica consiste nello studiare con spirito ingegneristico la “tecnologia naturale”, per incrementare le capacità tecnologiche di risoluzione dei problemi non ancora ben impostati dall’uomo (come la luce fredda delle lucciole o i calcolatori chimici delle piante carnivore), il risultato indiretto di questi raffronti tra natura e tecnica è stato quello di trasformare molte invenzioni dell’uomo in “scoperte” inconsapevoli di soluzioni già introdotte dalla natura.

La terza tendenza, quella che vede nella creatività scientifica e tecnologica dell’uomo un semplice prolungamento della creatività della natura caratterizza per esempio l’epistemologia evoluzionistica di Popper, Lorentz e Campbell.

Anche in questo caso esistono parallelismi con la cibernetica e in particolare con l’idea di Wiener il quale contrappone l’“apprendimento razziale e filogenetico” all’apprendimento ontogenetico dell’individuo, e riconosce così molti fenomeni naturali degni oggetti di studio di una “cibernetica dei sistemi non viventi”.

Il XX secolo fu responsabile di un grande passo in avanti nella storia dell’Intelligenza Artificiale. Esso fu caratterizzato da un forte interesse nei confronti di varie discipline che nell’IA risultano indissolubilmente legate: la psicologia (l’indagine dell’inconscio e la psicoanalisi grazie a Freud) e l’epistemologia (Popper) da un lato, l’avvento prima della cibernetica e dell’elettronica e poi anche dell’informatica dall’altro.

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Storia

Se già nei secoli XVIII e XIX con la formalizzazione delle scienze e della matematica furono create le condizioni per lo studio dell’intelligenza e delle sue possibili artificializzazioni, fu solo a cavallo della Seconda Guerra Mondiale che tale interesse intraprese una strada concreta arrivando alla definizione del programma di ricerca espresso dal seminario di Dartmouth nel 1956.

Purtroppo, come spesso accade, un avvenimento tragico come una Guerra Mondiale significò anche un periodo di grandi investimenti nella ricerca e quindi di grandi progressi scientifici. Le ricerche ebbero ovviamente come scopo principe quello di creare armi sempre più potenti, ma sotto la guida di un folle come Adolf Hitler si mossero anche in campo medico.