Matematica

Gli algoritmi di Herbert George Wells

Gli algoritmi di Herbert George Wells

Tecnologia e ricerca scientifica viaggiano su binari paralleli, uno è propulsore di progresso, l'altro contiene le paure, a volte lecite, che ogni novità porta in seno. Sono i rischi emblematici, già colti in passato da uno dei più lungimiranti scrittori di fantascienza l'inglese Herbert George Wells (1866-1946), che in merito alle conseguenze determinabili dalle novità del suo secolo, parlava di “fantasie di possibilità”.

Sorprendono le sue riflessioni in cui richiama la necessità di unificare ogni idea, forma di pensiero, scelta compiuta dall'uomo, nei vari campi del sapere, in un unicum che fosse a disposizione di tutti e che definì “cervello mondiale”. Un world brain che oggi suona simile all'Intelligenza artificiale (Ia). Quanto annunciato dallo scrittore si può affermare che si stia realmente realizzando. Dalla costruzione di quella biblioteca mondiale, di cui Google Library o Wikipedia sono l'esempio minore rispetto al Web e che costituiscono il momento preparatorio di raccolta di grandi dati, siamo giunti alla realizzazione di un super computer dotato di Intelligenza artificiale, che quei dati è in grado di utilizzare e interconnettere.

Gli esperti si chiedono se ciò costituisca un bene o un male. Nell'ottica di Wells “mente planetaria ed enciclopedia del sapere”, come spiegò lui stesso in una conferenza alla Royal Institution britannica, dovrebbero essere “a disposizione del genere umano”. Oggi alcuni colossi come Google, Amazon, Facebook, Microsoft, stanno investendo miliardi di dollari nel pensiero sintetico. C'è chi profetizza che lo sviluppo degli algoritmi nel giro di pochi anni possa portare al pensiero autonomo dell'Intelligenza artificiale.

Fogli che mutano in qualsiasi forma

Fogli che mutano in qualsiasi forma

La struttura matematica trasforma qualsiasi foglio di materiale in qualsiasi forma usando i tagli di kirigami.

I ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno sviluppato un quadro matematico in grado di trasformare qualsiasi foglio di materiale in qualsivoglia forma prescritta, ispirato al kirigami (dal giapponese, kiri, che significa tagliare e kami, che significa carta).

A differenza del suo più noto origami, che utilizza le pieghe per modellare la carta, il kirigami si basa su un modello di tagli in un foglio di carta piatto per cambiare la sua flessibilità e consentirgli di trasformarsi in forme 3D. Gli artisti hanno usato a lungo questa forma d'arte per creare di tutto, dalle carte pop-up a castelli e draghi. La ricerca è pubblicata su Nature Materials. (1)

“Abbiamo chiesto se è possibile scoprire i principi matematici alla base del kirigami e utilizzarli per creare algoritmi che ci consentirebbero di progettare il numero, la dimensione e l'orientamento dei tagli in un foglio piatto in modo che possa trasformarsi in qualsiasi forma”, ha affermato il dottor Lakshminarayanan Mahadevan, (2) professore di matematica applicata, fisica e biologia organica ed evoluzionistica di Valpine, autore senior del documento.

Gary P. T. Choi, (3) uno studente laureato presso la SEAS e primo autore del documento, spiega: “in particolare, se ci viene data una forma generale in due o tre dimensioni, come dovremmo progettare i modelli di taglio in una forma di riferimento in modo da poterla distribuire alla forma finale in un movimento? In questo lavoro, risolviamo quel problema identificando i vincoli che devono essere soddisfatti per ottenere questo modello di taglio, utilizzare un approccio di ottimizzazione numerica per determinare i modelli e quindi verificarlo sperimentalmente.”

La logica del calcolatore nei linguaggi procedurali

Le complesse procedure a calcolatore si riducono a pochissimi passi logici di base e rispettano le regole di deduzione stabilite dalla logica formale

Una macchina “intelligente”, ovvero un calcolatore, dovrebbe essere in grado di districarsi tra questi concetti che sembrano paradossali.

Vediamo più da vicino quali strumenti di base abbiamo a disposizione per costruire un calcolatore. In particolare analizziamo il funzionamento di un calcolatore, la macchina che è maggiormente candidata al raggiungimento di un simile obiettivo.

La logica del computer, nei linguaggi procedurali soliti, si basa su tre paradigmi:

1) sequenza - le istruzioni vengono eseguite in successione;

2) IF condizione THEN azione - Se si verifica una certa condizione allora viene eseguita una determinata azione;

3) salto - la sequenza delle operazioni passa ad un certo punto del programma antecedente o successivo all'istruzione corrente.

Come si vede le complesse procedure a calcolatore si riducono a pochissimi passi logici di base e da un certo punto di vista i programmi scritti per calcolatore sono logici, nel senso che rispettano le regole di deduzione stabilite dalla logica formale. Anche il neurone, costituente di base del cervello, funziona con un meccanismo di tutto o niente; ciascun neurone scarica un unico impulso elettrico, se eccitato sopra un determinato livello di soglia oppure non scarica affatto. I neuroni però sono collegati tra di loro in maniera molto complessa e, mentre si può isolare quale istruzione di programma viene eseguita in un determinato momento in un calcolatore, non è possibile determinare quale neurone possa essere responsabile di una determinata risposta in un particolare momento nel cervello. L'informazione nel cervello non è localizzata e probabilmente si diffonde in maniera olografica per aree molto vaste del cervello stesso.

Se l'approccio neuronale non ci è di grande aiuto per comprendere la logica del cervello vivente possiamo tentare con la psicologia cognitiva per trovare qualche suggerimento che ci aiuti nella comprensione delle somiglianze e delle differenze tra il procedere umano e l'esecuzione di algoritmi programmati a calcolatore.

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