Se questo è un robot

da L’Osservatore Romano,   3 settembre 2009

Se questo è un robot

Nell’Anno dell’astronomia gli studi sulle macchine che cercano di riprodurre i comportamenti umani

di Ernesto D’Avanzo

Nell’anno dell’astronomia celebrato dall’Unesco ricorre un decennio dalla realizzazione di Remote agent, un robot che nel maggio del 1999 pianificava, in modo autonomo, a circa cento milioni di chilometri dalla Terra, la gestione delle operazioni di Deep Space 1, la navicella spaziale della Nasa. Remote agent generava i piani partendo da obiettivi di “alto livello”, inviati da Terra, e monitorava le operazioni del veicolo spaziale durante la loro esecuzione, rilevando, diagnosticando e recuperando gli errori appena essi si presentavano. In breve, il robot, esibiva abilità di apprendimento autonomo.

L’apprendimento, di cui è dotato Remote agent, sebbene risalga ad Alan Turing, il padre dei calcolatori moderni, si è sviluppato in modo sistematico, cioè mediante la realizzazione di artefatti, dalla metà degli anni Sessanta del secolo scorso. In quegli anni cominciavano i primi successi dei sistemi esperti, che cercano di riprodurre le prestazioni di un essere umano in un determinato campo di attività. Nonostante il loro successo, ricavare le regole per la realizzazione di tali sistemi richiede lunghe e, a volte, inutili interviste con gli esperti di un certo dominio. Un processo di apprendimento, invece, “apprende” le regole da esempi.

Il filosofo Donald Gillies fornisce una suddivisione, nell’ambito della comunità dell’Apprendimento automatico, fra due tradizioni risalenti, rispettivamente, a Alan Turing e a Herbert Simon, premio Nobel per l’economia nel 1978. Egli sostiene che la prima è caratterizzata dall’uso della logica e dall’attenzione per i problemi pratici, mentre la seconda si basa sullo studio di deduzioni. Per esempio, Turing descrive la macchina che prende il suo nome nel lavoro del 1935 quando tenta di risolvere un problema di logica astratta, e usa tale modello, Macchina di Turing, nel tentativo di progettare un calcolatore operativo. Simon e i suoi collaboratori, invece, hanno cominciato realizzando Bacon, chiamato così in onore di Francis Bacon e del suo metodo induttivo, un programma che ha riprodotto la scoperta della terza legge del moto dei pianeti avvenuta per opera di Keplero. Lo scienziato usando solo due dati, la distanza dei pianeti dal Sole e il loro periodo di rivoluzione, pensò all’esistenza di regolarità legate a questi dati, trovandole dopo circa dieci anni di ricerca. Bacon, con gli stessi dati e in modo completamente automatico, con soli pochi tentativi ha riscoperto la terza legge del moto dei pianeti la quale, appunto, prevede che un pianeta, nell’allontanarsi dal Sole, impiega sempre più tempo per compiere una rivoluzione completa, a prescindere dalla sua massa.

Secondo Gillies, l’approccio di Simon, sebbene abbia ottenuto ottimi risultati nella simulazione di scoperte fatte da scienziati, ha solo “riscoperto” leggi già note, mentre l’apprendimento nella tradizione di Turing ha prodotto vere regole di generalizzazione, in aree nelle quali non erano in precedenza note, come dimostra Golem, il sistema che nel 1992 riuscì a scoprire strutture proteiche fino allora sconosciute. Simon, nel replicare alle critiche, precisa, tuttavia, che il suo scopo è comprendere, tramite programmi come Bacon, il processo cognitivo  e non costruire artefatti che facciano uso di intelligenza artificiale. Simon vinse il premio Nobel per la teoria sulla razionalità limitata, cambiando radicalmente la visione classica secondo cui le organizzazioni prendono sempre decisioni che massimizzano i profitti, e, più in generale, che le persone assumono, fra numerose possibilità, la scelta migliore. Secondo Simon, invece, gli individui, e le organizzazioni, hanno a che fare con una tale quantità di informazione che le limitate risorse cognitive di cui dispongono tendono a farli decidere per la prima scelta soddisfacente.

Oltre a indagare la pratica della scoperta scientifica, Simon si è occupato anche di come sono prese decisioni in altri settori dell’agire umano come, per esempio, nel gioco degli scacchi. Un problema di notevole complessità, se si pensa che per analizzare tutte le possibili mosse su una scacchiera un giocatore dovrebbe scegliere fra un numero immenso di possibilità, pari agli stati quantici dell’Universo. Un compito impraticabile sia per un essere umano che per un calcolatore dotato di grandi risorse computazionali. Grazie ad alcuni studi di psicologia cognitiva cui ha fatto riferimento anche Simon, si è osservato che i movimenti degli occhi dei giocatori esperti, nei primi secondi di una partita, riguardano solo le caselle della scacchiera ritenute importanti, tralasciando le altre. In altre parole, i giocatori esperti sembrano usare una strategia soddisfacente, che analizza solo le mosse ritenute rilevanti, in linea con la teoria della razionalità limitata.

Negli anni Sessanta Simon, assieme a George Baylor, realizzò Mater, un programma per calcolatore che aveva l’obiettivo di imitare il comportamento dei grandi maestri di scacchi. Ebbene, Mater guardava solo le caselle importanti cercando di individuare i percorsi rilevanti per vincere. Ancora una volta Simon aveva realizzato un programma in grado di imitare un essere umano nell’eseguire un determinato compito.

L’interesse di Simon per la riproduzione di scoperte scientifiche, usando artefatti come programmi per calcolatore, ha dato le basi per notevoli successi applicativi. Oltre a Remote agent, che controlla autonomamente la navicella spaziale della Nasa, programmi come Bacon sono stati di grande utilità per indagare la pratica della scoperta scientifica, oggetto della filosofia della scienza, permettendo di chiarire alcuni suoi concetti fondamentali usando metodi operativi, empirici. Questi programmi sono stati di grande utilità anche come veri e propri “scopritori”, cioè scienziati, laddove la pratica scientifica avrebbe richiesto l’impiego di grandi risorse, a volte inutilmente. Un esempio è la bioinformatica, nata dall’impiego di programmi per calcolatore, tipo Bacon, che sono di supporto agli scienziati per scoprire il funzionamento di processi biologici, oppure per la scoperta di nuovi farmaci.

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