Vita e Intelligenza Artificiali

Vita e intelligenza artificiali

Giacomo Spigler

Giugno 2009

Indice

1 Introduzione 1

1.1 Problema aperto: creare la Vita e l’Intelligenza dalla Materia Inorganica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 La Vita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2.1 Definizione funzionale . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2.2 Definizione termodinamica . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2.3 Conclusione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3 L’Intelligenza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3.1 Mente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.3.2 Linguaggio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.3.3 Creatività . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.3.4 Apprendimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4 L’Intelligenza Artificiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.4.1 AI Forte e Debole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.4.2 AI e Problemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.4.3 Simulare il Cervello . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.4.4 Robotica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.4.5 Conclusione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2 La Storia 19

2.1 [III a.C. - 1000 d.C.] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.1.1 Miti Greci e Latini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.1.2 V a.C. - Alcmeone di Crotone . . . . . . . . . . . . . . 20

2.1.3 460-377 a.C. - Ippocrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.1.4 387 a.C. - Platone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.1.5 335 a.C. - Aristotele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.1.6 III a.C. - Ctesibio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.1.7 280-220 a.C. - Filone di Bisanzio . . . . . . . . . . . . . 21

2.1.8 III a.C. - Il “Libro del Vuoto Perfetto” cinese . . . . . 21

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ii INDICE

2.1.9 100-150 a.C. - Macchina di Anticitera . . . . . . . . . 22

2.1.10 10 a.C.-70 d.C. - Erone di Alessandria . . . . . . . . . . 22

2.1.11 177 d.C. - Galeno pubblica “Sul Cervello” . . . . . . . 23

2.1.12 V d.C. - Cina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.1.13 VIII d.C. - Giabir Ibn Hayyan . . . . . . . . . . . . . . 23

2.1.14 827 d.C. - Il califfo Al-Mamun . . . . . . . . . . . . . . 23

2.1.15 IX d.C. - I fratelli Banū Mūsā . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2 [1000 d.C. - Prima metà del XX] . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.1 1206 - Al-Jazari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.2.2 1230 - Villard de Honnecourt . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.2.3 1495 - Leonardo da Vinci . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.2.4 XVI - Andrea Vesalio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.2.5 XVI - Jehuda Loew e il Golem . . . . . . . . . . . . . . 25

2.2.6 XVII - Hobbes e “Il Leviatano” . . . . . . . . . . . . . . 25

2.2.7 XVII - Cartesio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.2.8 1642 - Pascal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.2.9 1673 - Leibniz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.2.10 1688 - Il generale De Gennes . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.2.11 1696 - John Locke e “An Essay Concerning Human Understanding” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.2.12 1737 - Jacques de Vaucanson . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.2.13 1770-1773 - Pierre Jaquet-Droz . . . . . . . . . . . . . . 27

2.2.14 Fino XVIII - Maillardet . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.2.15 XIX - Rivoluzione Industriale e Luddismo . . . . . . 27

2.2.16 XIX - George Boole e l’Algebra Binaria . . . . . . . . 28

2.2.17 XIX - Charles Babbage ed Ada Byron . . . . . . . . . 28

2.2.18 XIX - Alessandro Volta inventa la Pila Elettrica . . . 29

2.2.19 1818 - Mary Shelley e “Frankenstein” . . . . . . . . . 29

2.2.20 1859 - Charles Darwin pubblica “The Origin of Species” 29

2.2.21 1889 - Santiago Ramón y Cajal ed i neuroni . . . . . 30

2.2.22 1883 - Carlo Collodi scrive “Le avventure di Pinocchio” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.2.23 1860-1910 - Periodo d’oro degli Automi . . . . . . . . 30

2.2.24 1899 - Sigmund Freud pubblica “L’Interpretazione dei Sogni” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.2.25 1911-1924 - Nasce l’IBM . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.2.26 1920 - Karel Capek scrive “R.U.R.” . . . . . . . . . . 31

2.2.27 1933 - Macchina di Mallock . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.2.28 1936 - “Water Integrator” . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

INDICE iii

2.2.29 1936 - Computer Z1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.2.30 1937 - Alan Turing pubblica “On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.2.31 1944 - Colossus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.2.32 1944 - Harvard-IBM Mark I . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.2.33 1947 - ENIAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.2.34 1951 - EDVAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.2.35 Fine ’50 - Invenzione del Transistor . . . . . . . . . . 34

2.3 [Seconda metà XX - Oggi] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.3.1 1953 - Scoperta la struttura del DNA . . . . . . . . . . 34

2.3.2 1950 - Claude Shannon pubblica “Programming a Computer to Play Chess” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.3.3 1950 - Isaac Asimov e le tre leggi della robotica . . . 35

2.3.4 1955 - John McCarthy conia il termine “Artificial Intelligence” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.3.5 1952-62 - Arthur Samuel e il primo gioco intelligente 36

2.3.6 1958 - John McCarthy inventa il Lisp . . . . . . . . . 36

2.3.7 1962 - Unimation e robotica industriale . . . . . . . . 36

2.3.8 1965 - Joseph Weizenbaum scrive ELIZA . . . . . . . 37

2.3.9 1968 - Philip K. Dick pubblica “Do Androids Dream of Electric Sheep?” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.3.10 1968 - Clarke e Kubrick producono “2001: A Space Odyssey” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.3.11 1969 - Marvin Minsky e Seymour Papert pubblicano “Perceptrons” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.3.12 1976 - Asimov pubblica “The Bicentennial Man” . . 38

2.3.13 1981 - Danny Hillis e il calcolo parallelo . . . . . . . 38

2.3.14 1988- Minsky pubblica “Society of Mind” . . . . . . 39

2.3.15 Anni ’90 - Generale progresso tecnologico . . . . . . 39

2.3.16 Anni ’90 - Rodney Brooks e Cog . . . . . . . . . . . . 39

2.3.17 1997 - Deep Blue batte Garry Kasparov . . . . . . . 40

2.3.18 Fine Anni ’90 - Internet e Motori di Ricerca . . . . . 40

2.3.19 2000 - Giocattoli robotici . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.3.20 2001 - Cynthia Breazeal pubblica “Sociable Machines” e costruisce Kismet . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.3.21 2001 - Steven Spielberg e “A.I. - Artificial Intelligence” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

iv INDICE

3 Epoca Moderna [WWII - Oggi] 43

3.1 I computer e le loro implicazioni . . . . . . . . . . . . . . . 43

3.1.1 Nascita di un’Intelligenza Artificiale “Scientifica” . . 44

3.2 Le Neuroscienze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3.2.1 Comprendere l’Intelligenza partendo dall’uomo . . . 45

3.2.2 Imitazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

3.2.3 Comprensione e ri-implementazione . . . . . . . . . . . 45

3.3 State of the Art . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

4 Il Futuro 49

4.0.1 Robot Ethics e la Società del Futuro . . . . . . . . . 49

5 Conclusione 51

A L’Entropia 53

B Isaac Asimov, i robot e la fantascienza 55

C La Rivoluzione Industriale 57

D I Semiconduttori 59

E La Percezione Visiva e l’Arte 61

F Immanuel Kant e la Mente 63

G Luigi Pirandello e la Crisi della Modernità 65

H Tito Lucrezio Caro 67

INDICE v

Prefazione

“Vita e Intelligenza Artificiali” è un documento che tratta due concetti, comunque strettamente legati (diciamo che, oltre a creare l’Intelligenza Artificiale, ci piacerebbe renderla un organismo autonomo), che seguono l’umanità da millenni.

Che cos’è la vita? Come si è sviluppata? Perché pensiamo? Siamo gli unici esseri in grado di farlo? In che modo possiamo creare una forma di vita artificiale? Qual è il segreto dell’intelligenza?

Tutte queste domande e molte altre hanno tormentato pensatori di ogni epoca, anche se è solo dopo la nascita della Scienza che l’indagine in questi ambiti ha incominciato a muoversi in modo programmatico: dobbiamo pensare che se non si ammettono esclusivamente meccanismi materialistici potrebbe, a seconda delle diverse convinzioni personali, risultare impossibile creare un essere vivente, e pertanto impedirne il tentativo. Il fatto stesso di pensare di poterlo fare, infatti, implica la convinzione che il funzionamento della vita dipenda unicamente dalla materia e dalla sua organizzazione, ed esclude necessariamente qualsiasi convinzione trascendentale e spiritualistica. Un ragionamento analogo si può fare con la creazione di un’Intelligenza Artificiale, la creazione di una coscienza, di un essere pensante. Sono molte le persone che ritengono tutto questo possibile, ed anch’io mi schiero su questo fronte.

Stabilito questo e riflettuto su quanto sopra detto, si arriva però rapidamente ad un grosso problema, un problema che in realtà non è ancora stato completamente risolto, e che risulta estremamente importante nell’affrontare queste ricerche, sebbene potrebbe non essere del tutto essenziale: dobbiamo definire che cosa sono la “Vita” e l’“Intelligenza”.

Cercheremo allora di occuparci di questo, per quanto possibile, all’inizio del libro, nel Capitolo 1, dove tenteremo di gettare gli spunti, fornendo i documenti necessari e le attuali posizioni, per una riflessione su questi concetti, esponendo ed argomentando diverse idee.

Seguiremo, nel Capitolo 2, usufruendo di una linea guida basata sulla storia per comprendere come questi argomenti si siano evoluti nel tempo, influenzando e venendo influenzati da quasi tutte le correnti filosofiche e culturali dell’uomo, e quando possibile per approfondirne determinati aspetti.

Nel Capitolo 3 esamineremo meglio i contenuti specifici della ricerca scientifica “moderna” in questi settori, con particolare attenzione alla rivoluzione dei Computer, con le sue implicazioni, e alla nascita delle Neuroscienze, due eventi che hanno dato una spinta notevole allo sviluppo della Vita e dell’Intelligenza Artificiali, fornendo i mezzi con i quali attuare queste ricerche.

vi INDICE

Per concludere, nel Capitolo 4 proveremo a guardare in avanti, pensando a come la scienza potrà progredire fino ad arrivare a spiegare questi fenomeni e a metterli in pratica.

Spero sinceramente che questo libro risulti interessante per il lettore, o che comunque lo spinga a riflettere su queste tematiche, sempre più attuali, fornendogli degli strumenti con i quali meglio comprenderle. Giacomo Spigler

Capitolo 1

Introduzione

1.1 Problema aperto: creare la Vita e l’Intelligenza dalla Materia Inorganica

Entriamo subito nel vivo dell’argomento parlando del problema generale che ci si pone: il tentativo di comprendere la “Vita” e creare esseri viventi dalla materia inorganica, e di riprodurre l’intelligenza umana, o comunque di creare una coscienza intelligente.

Il funzionamento del pensiero è qualcosa che ha affascinato l’umanità praticamente da sempre, e rappresenta tutt’oggi un soggetto di ricerca piuttosto diffuso.

Di più limitata diffusione è invece stata la ricerca sulla vita. Benché infatti l’indagine in campo biologico attraversi vari millenni, l’idea di poter creare esseri viventi è stata marginale e pressoché ignorata sino a pochi secoli fa, quando con l’affermazione di forti correnti materialistiche è stata considerata fattibile.

Nelle prossime sezioni affronteremo allora alla luce della concezione attuale i due argomenti, presentandone il problema della definizione, alcuni temi annessi e le moderne posizioni nei loro confronti.

1 I termini “riprodurre” e “creare”, che comunque verranno ripresi nelle prossime sezioni, rappresentano molto bene i due principali approcci seguiti: il primo mira a capire quali sono le caratteristiche che permettono ad una creatura di pensare, e dunque a ricrearle artificialmente, il secondo studia invece il sistema nervoso umano, con l’obiettivo di riprodurlo o comunque utilizzarlo per comprendere l’intelligenza. Ovviamente vi sono anche correnti intermedie 1

2 CAPITOLO 1. INTRODUZIONE

1.2 La Vita

Incominciamo con il discorso sulla vita.

La Vita, nell’immaginario degli uomini, ha avuto un alternarsi di rappresentazioni, a seconda della dominante concezione filosofica; nonostante questo possiamo provare a fare un po’ di ordine, quantomeno elencandone alcune.

Per quanto riguarda la parte storica, rimando all’apposito capitolo, mentre nel frattempo cercherò di parlarne a grandi linee.

Nell’antichità il concetto di vita non era ben definito, ma molte civiltà, tra cui quella greca e quella romana, immaginavano l’esistenza di un mondo ultraterreno, abitato dalle “anime” dei morti. Qui ci sarebbe da discutere sul concetto di anima, anch’esso soggetto a molte riflessioni nel corso della storia, ma tuttavia di scarso interesse per l’argomento in questione: l’esistenza di un’anima permeante l’uomo ed eventualmente gli esseri viventi è, per sua propria natura, in netta contrapposizione con l’idea di poter creare esseri viventi artificialmente, e non può quindi essere presa in considerazione, viste inoltre le premesse materialistiche per la ricerca nel campo.

Quel che ci interessa, invece, è che gli antichi attribuivano l’idea di vita e la sua “causa” ad un spirito, una sostanza trascendente ed estranea, in qualche modo, al mondo naturale.

Tuttavia è da dire che secondo la mitologia greca vi erano stati casi -legati ad azioni degli dei, comunque- di creazione di “automi”, ovvero creature autonome fatte di materiali considerati inanimati.

Un esempio è il mito di Efesto, il dio greco del fuoco e della meccanica, ovvero il Vulcano dai latini, che si sarebbe costruito una schiera di aiutanti artificiali -uomini meccanici parzialmente vivi- per lavorare nella sua officina sotterranea.

2 Il termine “automa” sarà ripreso in seguito

1.2. LA VITA 3

Anche uscendo dal mito possiamo trovare numerosissimi esempi di grandi ingegneri, filosofi e matematici che si cimentarono nella creazione di automi, tra cui lo stesso Erone di Alessandria.

Proseguendo nella storia, arriviamo al Cristianesimo ed alla diffusione delle grandi religioni monoteiste. Riguardo la vita hanno idee piuttosto simili, pertanto darò un rapido sguardo soltanto al Cristianesimo, per via delle sue influenze successive sul pensiero occidentale.

Questa religione impose con estrema forza l’anima, che però venne fatta dipendere esclusivamente dalla divinità rendendo vano, di fatto, il tentativo di creare creature artificiali.

Per moltissimi secoli i tentativi in questa direzione sono stati pressoché inesistenti, con pochi casi sporadici di creatori di automi, comunque visti come ‘giochi‘, macchine teatrali e trucchi meccanici.

Con l’Illuminismo poi si arrivò ad una svolta, che avviò definitivamente la moderna riflessione sull’argomento. Nel corso dei millenni, fino ai nostri giorni, non si è però mai riusciti a definire realmente che cosa fosse la vita, e ci tengo a sottolineare che tutt’oggi il dibattito è vivo e intenso.

Al momento disponiamo di una definizione classica, che da questo momento e per tutto il libro chiamerò funzionale, e di varie definizioni più o meno diffuse, tra cui la più importante, che chiamerò termodinamica.

La seconda è più moderna e gode di un certo consenso, mentre la prima è adottata quasi universalmente, eventualmente con alcune precisazioni.

Vediamole ora più in dettaglio e singolarmente.

1.2.1 Definizione funzionale

La prima definizione in realtà non ha un “nome” anche se io, per contrassegnarla, preferisco chiamarla “funzionale”, poiché deriva dall’osservazione diretta delle differenze tra gli esseri viventi presenti sul nostro pianeta e la materia inerte. In base a studi di questo tipo possiamo ricavare, a costo di alcune ambiguità, le principali caratteristiche della vita. Le ambiguità sopravvengono quando parliamo di virus e molecole auto-replicanti, ma affronteremo la questione nei prossimi paragrafi.

La Definizione Funzionale prevede che un organismo, per essere “vivo”, deve avere serie di caratteristiche, che possono essere più o meno riassunte come:

• Omeostasi: un meccanismo di regolazione dell’ambiente interno per mantenerlo in uno stato costante; un esempio è la temperatura corporea.
• Metabolismo: Consumo di energia mediante reazioni chimiche per mantenere l’organizzazione interna e produrre i fenomeni associati alla vita.

4 CAPITOLO 1. INTRODUZIONE

• Crescita: Un organismo vivente accumula materia aumentando la dimensione delle parti che lo compongono.
• Adattamento: La capacità di cambiare durante un periodo di tempo in risposta all’ambiente. L’Adattamento permette il processo dell’evoluzione, ed è determinato dalla natura dell’organismo (su base ereditaria), dalla sua composizione di sostanze metabolizzate, e da altri fattori esterni.
• Risposta agli stimoli: Una reazione a stimoli esterni, come una contrazione di un organismo unicellulare, o la complessa elaborazione sensoriale degli animali. La reazione è spesso caratterizzata da movimento o da produzione di sostanze chimiche.