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2/5/2012
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Giorgio Buttazzo
Tendenze della tecnologia
I progressi della meccanica, elettronica einformatica e telecomunicazioni rendono le
Informatica
macchine sempre più autonome e intelligenti.
Telecomunicazioni
Meccanica Elettronica
Telecomunicazioni
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I robot acquistano destrezza• L’abilità dei robot migliora di anno in anno
• Oggi esistono robot checamminano, salgono le scalesaltano, ballanosciano, vanno in bicicletta
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nuotano, volanogiocano a ping pong
Abilità dei robotcomplessità Giocare a calcio
Giocare a ping pongGiocare a baseball
Salire e scendere scaleAndare in bicicletta
Camminare
Correre, sciare
p g p g
Suonare strumenti
Ballare Andare in moto
1970 1980 1990 2000 2010 2020
VerniciaturaAssemblaggio automobili
Automazione industriale
Camminare
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Evoluzione dell’I.A.complessità
Guida automobili
Diagnosi mediche
Pilotaggio di aerei
Decisioni economiche
Riconoscimento di volti / voci
Traduzioni automatiche
Composizione musicale
51970 1980 1990 2000 2010 2020
Previsioni metereologiche
Giochi di strategiaAutomazione industriale
Reti neurali artificialiCon l’avvento delle reti neurali artificiali ladistinzione tra processi cerebrali e processidistinzione tra processi cerebrali e processidi calcolo è diventata sempre meno netta.
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Cos’è un processore neurale?E` un sistema di calcolo basato sugli stessiprincipi di funzionamento del cervello:
elaborazione parallela dovuta all’interazione dimoltissimi componenti elementari: i neuroni
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Potenzialità di una rete neuraleE’ possibile sviluppare memorie associative
Riconoscere suoni e immagini
Classificare stimoli sensoriali
Apprendere: ossia modificare il propriocomportamento in base all’esperienza
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co po ta e to base a espe e a
− Apprendimento con supervisione
− Apprendimento basato su premi e punizioni
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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
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artificiali
Rise of machines
• Molti sono convinti che in un futuro nont t l t l hi itanto lontano le macchine raggiungerannoe supereranno l’intelligenza umana, fino asviluppare una mente cosciente.
Q l t i i di t
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Quel momento viene indicato comeSingolarità Tecnologica
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Cos’è la singolarità?In fisica, il termine descrive lo stato di un sistema incui i modelli che lo descrivono diventano menoaffidabili, come succede per i buchi neri:affidabili, come succede per i buchi neri:
In una singolarità ilmodello non consentedi fare previsioni sulcomportamento del
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psistema.
Singolarità TecnologicaUna singolarità tecnologica è un periodo in cui ilprogresso accelera oltre le capacità umane diprogresso accelera oltre le capacità umane dicomprendere e prevedere le sue conseguenze.
Il superamento delle capacità umane da parte delle macchine avrà un impatto
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parte delle macchine avrà un impatto senza predecenti sul futuro dell’umanità.
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Singolarità TecnologicaNel 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.
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Quindi, la prima macchina ultraintelligente sarà l'ultima invenzione che l'uomo avrà la
necessità di fare"
Possibili scenariAlcuni autori di fantascienza hanno provato adimmaginare tale futuro:
BishopAliens (1986)HAL 9000
2001 Odissea (1968)
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NS-5Io Robot (2004)
SkynetTerminator 2 (1991)
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Barlumi di coscienza• Il film descrive una situazione in cui un robot più
complesso degli altri mostra segni di coscienza
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Può una rete neurale molto complessadiventare cosciente?
Poniamoci alcune domande
Cos’è la coscienza?
Dipende dal materiale di cui sono fatti ineuroni oppure può essere replicata su
h d diff ?un hardware differente?
Come si può verificare che un entità siacosciente?
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La coscienza umana non è una
[Cartesio nel 1600]Obiezione 1
conseguenza dell’attività elettrochimicadel cervello, ma un’entità immaterialeseparata, l’anima.
anima
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Osservazione 1La visione dualistica anima-cervello fusviluppata da Cartesio nel 1600, ma presenta
1. se la mente è separata dal cervello, comepuò interagire con esso e attivare un circuitoneurale?
delle difficoltà concettuali:
i
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anima
Se ciò fosse vero,i neuroni violerebbero
le leggi della fisica
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Osservazione 12. Se una mente cosciente può esistere al di
fuori del cervello, perché noi abbiamo unll ?cervello?
3. Se le emozioni e i pensieri vengono da fuori,perché un cervello stimolato con elettrodi edroghe reagisce generando pensieri?
4 P hé i i ti ff tti d l tti b li
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4. Perché in pazienti affetti da malattie cerebralila coscienza viene seriamente sconvoltadalla rimozione chirurgica di alcune aree delcervello?
Obiezione 2
P i hé t f i i d
[John Searle 1980]
Poiché un computer funziona in mododeterministico non può essere creativo, provareemozioni ed avere libero arbitrio.
Un computer, anche se più sofisticato, è unoschiavo azionato dai suoi componenti come un
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schiavo azionato dai suoi componenti, come untelevisore.
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Osservazione 2
Lo stesso ragionamento può essere applicato alcervello.
Anche il cervello è composto da miliardi dineuroni, i quali sono attivati da reazionielettrochimiche ben conosciute.
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Osservazione 2
Ogni neurone risponde automaticamente ai suoisegnali di ingresso in base a precise leggifisiche.
sinapsinucleo impulso
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assonedendriti
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Modello elettrico di un neurone
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Ciò non ci preclude la possibilità di provare felicità,amore, ed avere comportamenti irrazionali.
La teoria olistica
In molti sistemi complessi l’analisi delle singoleIn molti sistemi complessi l analisi delle singolecomponenti non è sufficiente a comprendere ilfunzionamento globale del sistema.
Ci sono delle caratteristiche olistiche che simanifestano solo quando si considera la
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struttura globale e le interazioni fra le diversecomponenti.
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Il formicaio
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Obiezione 3
Sebbene molti accettino la visione olistica,l i ifi t di d h iqualcuno si rifiuta di credere che una coscienza
possa emergere da un substrato di silicio,ritenendo che essa sia una proprietà intrinsecadei materiali biologici, come le cellule neurali.
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“Può la coscienza dipendere dal materiale di cui sono fatti i neuroni?”
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Osservazione 3L’esperienza dimostra che molti fenomenipossono essere replicati con materiali diversi:
• gli aerei non sono fatti come gli uccelli
• i pannelli solari non sono come le foglie
• gli aerei non sono fatti come gli uccelli
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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
• …
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Sarebbe sbalorditivo se la coscienza potesseessere prodotta solo con cellule organiche
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Obiezione 4La crescita esponenziale della potenza di calcolodei computer è destinata a fermarsi quando itransistor raggiungeranno dimensioni atomichetransistor raggiungeranno dimensioni atomiche.
La legge di Moore può valere ancora per circa 15anni.
potenzadi calcolo
29anni2020200019801960 2040
Osservazione 4E’ improbabile che i computer smetteranno dievolvere dopo il 2020.
La Legge di Moore non descrive il primoLa Legge di Moore non descrive il primoparadigma evolutivo, ma il quinto.
Una nuova tecnologia ha sostituito laprecedente quando necessario.
30meccanismi relé valvole transistor μchip
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Osservazione 4Ciò suggerisce che la crescita esponenziale nonsi fermerà con la fine della Legge di Moore.
Nuove tecnologie sono già in fase sperimentale:
• chip tridimensionali
• computer ottici
• computer quantistici
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• computer quantistici
Ammettiamo la possibilità
• La coscienza è un prodotto dellaelaborazione neuronaleelaborazione neuronale.
• Essa non dipende dal materiale.
• Essa può emergere in un sistema artificiale.
Q l è l li di l ità h
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Qual è la soglia di complessità checonsente alla coscienza di emergere?
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Si può verificare la coscienza?Se l’intelligenza è l’espressione di uncomportamento esteriore (e quindi misurabile),
èla coscienza è uno stato interno del cervello.
La coscienza non si può misurare.Essa è osservabile solo da chi la possiede.
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Credere che un essere sia cosciente è un atto di fede.
L’approccio pragmaticoE’ ragionevole attribuire la coscienza ad una entitàquando questa riesce a convincerci di possederla.
Di fatto è quello che facciamo con i nostri simili.
Quando un robot riuscirà a convincerci di essere
C’è però un piccolo problema
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Quando un robot riuscirà a convincerci di esserecosciente sarà già molto più avanti di noi (velocitàdi pensiero, intelligenza, abilità, ecc.)
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Quando è previstala singolarità?
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Evoluzione dei computerMIPS
106
103
10-3
1
361940 1960 1980 2000 2020
10-6
2040
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Progresso esponenziale
Le macchine raggiungonol’intelligenza umana
10 20 30 402000908070605040
Cosa succederà dopo?Le macchine prederanno il sopravvento?
Sarà possibile convivere con una specieenormemente più intelligente?
Dobbiamo fermare questo processo?
Possiamo fermare questo processo?
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Prevedere il futuro è difficile
?
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1800 1969 2100
Prevedere il futuro è difficile
Ma è fondamentale per lanostra sopravvivenza
?nostra sopravvivenza.Es. Impatto di un meteorite
Finora abbiamo parlatodell’impatto della tecnologia
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2100
sulla robotica.… ma ci sono altri aspetti
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Tutti gli organi avranno componenti artificiali:
hi hi ll
La tecnologia haun impatto anche sull’uomo
cuore orecchio occhio cervello
Dalla compensazione di difetti al potenziamentodelle capacità: sensoriali, motorie, mnemoniche
Esoscheletri
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Promette di realizzare l’assemblatore molecolare,ossia una macchina in grado di produrre qualsiasioggetto per cui esista una descrizione software della
Nanotecnologia
oggetto per cui esista una descrizione software dellasua struttura molecolare:
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Uomo → Cyborg
Genetica+
NanotecNanotec.+
Robotica
Rallentare l’invecchiamentoPotenziare l’uomo con
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Potenziare l uomo conestensioni artificialiCostruire un nuovo corpo
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… e il cervello?
Consentono di collegare
Interfacce neurali
circuiti neurali biologicicon circuiti elettronici:
materiali biocompatibili
crescita nervosa
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Interazione più naturale con il computer
Potenziamento del cervello
Espansioni di memoria
Sensi aumentati− ultrasuoni, infrarossi
Sensi addizionali− segnali radio− campi magnetici
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Riconoscimentoassistito
(odori, voci, volti …)
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Verso una mente digitale• Le tecniche di scansione consentiranno di
costruire una mappa completa del cervello,l d l iaccelerandone la comprensione.
• La nanotecnologia offre la possibilità dirimpiazzare gradualmente i neuroni con neuronisintetici:
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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 uguali … perché?
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p g p
Noi siamo la nostra mente
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La vera identità di qualcosa è data dalcontenuto, non dal contenitore
Software vs. Hardware
La Divina Commedia non e’ un particolare libro,ma il suo contenuto.
La divinadicommedia
Vale la stessa cosa vale per noi stessi?
Noi siamo la nostra mente ossia informazione!
Software vs. Hardware
Noi siamo la nostra mente, ossia informazione!
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Pensiamo alle implicazioni
• Un cervello artificiale sarebbe milioni di volte piùveloce del nostroveloce del nostro.
Cosa si proverebbe ad avere un cervello cosìveloce?
• Le informazioni potrebbero essere salvate ei i ti t i di d
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ripristinate in caso di danno.Potremmo dunque raggiungere l’immortalità?
Viaggiare alla velocità della luceUna volta digitalizzata, la mente potrebbe esseretrasmessa, per essere ricostruita da un’altra parte:
scannermolecolare
asseblatoremolecolare
codifica decodificatrasmissione
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Verso altri mondi
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Impatto cosmicoL’impatto di una tale civiltàsarebbe su scala cosmica evisibile ad anni luce di distanzavisibile ad anni luce di distanza
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In quanto tempo?
55miliardi di anni
0 3 6 9 12 15
1 milione
Un’ultima osservazioneNel giro di pochi milioni di anni, la vita produceesseri coscienti in grado di diffondersi nellagalassia e modificare profondamente il cosmogalassia e modificare profondamente il cosmo.
Se non siamo soli nell’universo, altre civiltà nateprima di noi avranno già raggiunto questo stadio.
Ma allora perché non vediamo alcun
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Ma allora perché non vediamo alcun segno di civiltà aliene intorno a noi?
Ci sono 3 risposte possibili
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1. Siamo soliLa vita è un evento talmente raro che siamogli unici esseri nell’intero universo osservabile.
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2. Esiste un limite evolutivoLa vita si è sviluppata molte volte su diversi pianeti,ma non riesce a raggiungere stadi evoluti da poterdiffondersi nell’universo.diffondersi nell universo.
civiltàLivello di visibilità cosmica
catastrofenaturale
autodistruzione
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tempo