Intelligenza artificiale - Tesina per Liceo scientifico

INDICE

Cap.1 Introduzione pag.4

Cap.2 Definizione di I.A pag.5

-2.1 Cos'è l'intelligenza? pag.6

Cap.3 L’inizio della rivoluzione informatica pag.8

-3.1 Transistor pag.10

Cap.4 L'I.A. moderna: l'incertezza, il connessionismo e la pag.11

robotica

Le reti neurali

-4.1 pag.13

L’I.A. nella letteratura

-4.2 pag.14

L’I.A. a casa nostra

-4.3 pag.16

Conclusioni

Cap.6 pag.17

Bibliografia pag.18 3

1. Introduzione

L'obiettivo di questa tesina è quello di sfatare alcuni luoghi comuni che si sono creati nel

tempo riguardanti l'intelligenza artificiale e di rispondere ad alcune delle domande più

frequenti...

Molti di questi pregiudizi si sono creati a causa della letteratura ed al genere della

fantascienza, in cui spesso si vede la creazione di macchine in grado di pensare e di agire in

base alle proprie emozioni. Tra gli esempi più significativi troviamo l'opera di Isaac Asimov,

uno dei precursori di questo genere. Inoltre analizzeremo le analogie tra intelligenza creata

artificialmente ed intelligenza naturale o umana. Sebbene l'intelligenza artificiale sia

incredibilmente diffusa nei più svariati campi, la maggior parte delle persone non percepisce

le reali capacità di quest'ultima e non conosce gli utilizzi della stessa persino nell'ambito della

propria casa.

Esistono dei limiti che l'intelligenza artificiale non può oltrepassare?

Per rispondere a questa domanda prenderemo in considerazione la spaccatura tra

intelligenza artificale debole e intelligenza artificiale forte che divide da decenni gli scienziati

ed i letterati.

Qual è lo scopo dell'intelligenza artificiale?

Non tutti sanno che uno dei campi sui cui si combatté la seconda guerra mondiale fu quello

tecnologico, è infatti in quegli anni che furono creati i primi computer. Inizialmente

l'intelligenza artificiale fu creata per scopi bellici, ma una volta finito il conflitto fu riadattata. 4

2. Definizione di I.A.

"E' intelligenza artificiale quel settore dell'informatica che cerca di riprodurre nei computer

quel tipo di comportamenti che, quando sono assunti dagli esseri umani, vengono

generalmente considerati frutto della loro intelligenza".

(Marvin Minsky, 1956)

L’Intelligenza Artificiale nasce ufficialmente negli anni 50 con la redazione di un documento, a

seguito di un seminario tenutosi al Dartmouth College di Hannover, in cui si descriveva il

progetto di poter ricreare l’Intelligenza in un essere artificiale . Il termine stesso, Artificial

Intelligence, pare sia stato coniato da un giovane professore di matematica, John McCarthy,

nel tentativo di trovare un’etichetta accattivante e appetibile per supportare la richiesta dei

fondi da destinare all’organizzazione del seminario che avrebbe dovuto studiare delle

tecniche per “riprodurre l’intelligenza” in un essere non umano. Ecco come suonava tale

richiesta:

“Proponiamo che uno studio (di due mesi, con dieci uomini) dell’intelligenza artificiale venga

condotto durante l’estate del 1956 al Dartmouth College di Hannover, New Hampshire. Lo

studio

procederà sulla base della congettura che, in linea di principio, ogni aspetto

dell’apprendimento o

di qualsiasi altra caratteristica dell’intelligenza possa venir descritto in modo così preciso da

mettere una macchina in grado di simularlo”

La richiesta fu finanziata dalla fondazione Rockfeller e il seminario vide la partecipazione, tra

gli altri, di Marvin Minsky, Allen Newell, Herbert Simon. 5

2.1 Cos’è l’intelligenza?

L’intelligenza Artificiale è una disciplina che ha come obiettivo la creazione di macchine in

grado di pensare ed agire come gli esseri umani.

Il suo obiettivo, tuttavia, non è solo quello di imitare l’intelligenza umana o di produrne una

copia. L’IA vuole creare originali, cioè macchine dotate di mente. La mente umana sarebbe il

prodotto di un complesso insieme di calcoli eseguiti dal cervello. Vedremo ora che cosa sono

l’Intelligenza Artificiale forte e l’Intelligenza Artificiale debole. La distinzione fra IA forte e

debole riguarda il modo di concepire l’IA. Partiamo da questo: gli scienziati hanno cercato di

dimostrare che l’intelligenza umana funziona secondo dei procedimenti simili a quelli delle

macchine. La distinzione fra queste nasce proprio da ciò. Secondo la concezione forte ogni

operazione della nostra mente è riducibile ad un calcolo. Essa presuppone che un calcolatore,

quando sia programmato opportunamente, possa essere dotato di un’intelligenza vera non

distinguibile da quella umana e di altri stati cognitivi uguali a quelli degli esseri umani. Di

conseguenza i sostenitori di questa scuola di pensiero ritengono che un computer possa

essere una macchina dotata di mente.

umana. Per di più, l'abilità di gioco viene appresa dal programma scontrandosi con avversari

umani.

Il test di Turing è molto semplice. Una persona scrive su dei bigliettini delle domande da

inviare a due soggetti diversi in un'altra stanza per comprendere quali di questi è una persona

e quale la macchina. In una delle stanze è situata una macchina, nell'altra stanza si trova

invece la persona. Entrambe rispondono alla domanda dell'esaminatore stampando su un

biglietto una risposta. I biglietti sono infine riconsegnati all'esaminatore. Al termine del ciclo

delle domande l'esaminatore deve scoprire in quale delle due stanze si trova la macchina.

L'esperimento viene poi ripetuto sostituendo la macchina con una persona a cui è affidato il

compito di mentire alle domande. L'esaminatore deve cercare di capire quale delle due

persone sta mentendo e quale invece sta rispondendo sinceramente alle domande.

Il test di Turing è considerato superato soltanto se il numero di volte in cui l'esaminatore

individua la macchina è pari al numero di volte in cui l'esaminatore scopre la persona che

mente. Al momento nessuna macchina è mai riuscita a superare il test di Turing

sull'intelligenza artificiale. 7

valvole che faceva uso del sistema binario, ultimato però solo al concludersi della guerra. Il

fatto che non dovesse più essere usato per scopi militari permise agli americani di modificare

ENIAC e di utilizzarlo per varie sperimentazioni di tipo scientifico. Con l’inizio della Guerra

Fredda infatti la scienza, l’informazione e la conoscenza assunsero un ruolo ancora più

importante, e scopo degli U.S.A. era detenere il primato anche in questi campi, non solo in

quello militare.

Al progetto ENIAC si unirono nuovi scienziati e ricercatori, tra cui John Von Neumann,

ideatore del modello logico funzionale alla base di tutti i calcolatori odierni. Neumann

modificò ENIAC seguendo il suo modello e lo rese più facilmente programmabile. La

programmazione di ENIAC richiedeva infatti la modifica di interi circuiti, e il calore sprigionato

dalle valvole faceva si che si guastasse in media ogni 5 ore.

Al progetto ENIAC ne seguirono altri, che diedero luce a nuovi calcolatori dalle dimensioni

sempre più ridotte, grazie anche all’invenzione del transistor. La rivoluzione informatica era

appena cominciata, eppure già alcuni scienziati cominciarono a pensare come rendere queste

macchine “intelligenti”. Tra questi vi era lo scienziato Alan Turing. 9

3.1 Transistor

Come abbiamo visto nel capitolo precedente la grande invenzione che ha permesso la

diffusione dei computer è stata il transistor. Il transistor è un dispositivo composto da un

materiale semiconduttore al quale sono applicati tre terminali che lo collegano al circuito

esterno. L'applicazione di una tensione elettrica o di una corrente a due terminali permette di

regolare il flusso di corrente che attraversa il dispositivo, e questo permette di amplificare il

segnale in ingresso.

Il perno fondamentale del transistor è il materiale semiconduttore dal quale è composto. Un

semiconduttore infatti è un materiale la cui conducibilità dipende fortemente dalla

temperatura. Ogni materiale ha delle caratteristiche emergenti se viene drogato attraverso

l'inserimento di atomi impuri, ovvero non facenti parte del semiconduttore.

I transistor sono utilizzati principalmente come interruttori (switchers) e amplificatori di

segnali elettrici ed hanno sostituito i tubi termoionici permettendo la riduzione delle

dimensioni dei computer.

Questo dispositivo ha origine nel 1947 a seguito di una ricerca americana condotta da William

Shockley. Già prima della guerra però vi era stata una svolta nelle ricerche in questo campo

quando vennero analizzate le caratteristiche diverse del silicio a seconda delle impurità

presenti in esso. Sfortunatamente però, lo scoppiare del secondo conflitto di dimensioni

mondiali interruppe le ricerche che ripresero solamente al termine della guerra nel 1945. In

seguito lo studio ricominciò presso i Bell Labs ed il gruppo di ricercatori di Shockley concentrò

le proprie ricerche sul germanio invece che sul silicio. Con questo nuovo materiale fu

finalmente creato il primo dispositivo.

Il primo transistor aveva un aspetto diverso da quelli di oggi, era un antiestetico intreccio di

fili montati su un supporto di plexiglas e venne presentato al mondo intero il 23 dicembre

1947.

Grazie a questo tipo di tecnologia l'elettronica ricevette un forte impulso e questa consentì la

realizzazione di sistemi complessi di circuiti costituiti da materiali drogati. La diffusione di

questi circuiti di dimensioni molto più piccole, consentì di ridurre l'estensione dei precedenti

calcolatori che avevano bisogno di intere stanze.

Nel 1956 il gruppo di ricerca di Shockley ricevette il premio Nobel per la rilevanza della

scoperta e le possibili applicazioni che sarebbero state possibili di lì a poco.

Di grande valore è stata la presentazione fatta da poco, il 20 febbraio 2012, del transistor più

piccolo mai esistito. Questo congegno è incredibilmente costituito da un solo atomo.

L'applicazione è certamente ancora molto lontana a causa delle temperature di cui necessità

per il funzionamento, ovvero prossime allo zero assoluto (circa -273°). 10

4. L'I.A. moderna: l'incertezza, il connessionismo e la robotica

Dagli anni '70 ad oggi gli studiosi si sono posti nuove problematiche nel capire quando un

calcolatore è da considerare intelligente:

Innanzitutto il problema dell'incertezza e dello "sbagliare". Caratteristica dell'uomo è

·

infatti quella di sbagliare i ragionamenti, o di essere incerto su delle decisioni da prendere. Un

computer invece, una volta programmato esegue le istruzioni impartitegli senza mai andare

incontro ad errori, a meno che non sia stato programmato male, o gli sia stato comandato di

risolvere un problema irrisolvibile. Si tentò quindi di scrivere programmi nei quali erano

previsti, di tanto in tanto, degli errori che facessero "sbagliare" il calcolatore. In realtà, anche

qui, si aveva solo "l'illusione" che il calcolatore sbagliasse. L'errore era infatti generato da una

o più istruzioni contenute all'interno del programma: il calcolatore non stava di fatto

sbagliando ma eseguiva correttamente le istruzioni impartite dal programmatore.

Il secondo problema era che tutti gli esperimenti sulle I.A., dagli anni '50 in poi, benché

·

abbiano dato risultati importanti, non portavano alla creazione di una vera e propria "mente

artificiale", ma solo di computer che "simulavano" alcuni processi cognitivi umani

(memorizzare, imparare ect.), senza però avere un'intelligenza propria.

Fino alla fine degli anni '80, gli studiosi di I.A. hanno sempre pensato che questo problema

fosse dovuto al software utilizzato, cercando di migliorarlo sempre più in modo da trovare un

programma che rendesse il computer intelligente. Alcuni scienziati però si convissero che il

problema non risedeva nel software, ma nell'hardware del calcolatore, più precisamente nel

modello con cui i computer vengono costruiti. Il modello più utilizzato è quello "Von

Neumann - Bottleneck (dall'inglese "collo di bottiglia")", dove tutte le informazioni da

elaborare vengono memorizzate in unico "posto" che è la memoria RAM. Secondo alcuni

studiosi questo modello funziona in generale per la maggior parte dei calcolatori, ma non per