10 e lode in matematica – Le api ci insegnano a programmare le intelligenze artificiali

L’intelligenza artificiale è una disciplina la cui nascita si fa risalire a poco più di mezzo secolo fa, dibattuta tra scienziati e filosofi. Stephen Hawking nel 2014 ci ha messi in guardia riguardo i pericoli dell’intelligenza artificiale, considerandola addirittura una minaccia per l’umanità. ll 2 agosto dello stesso anno anche Elon Musk ha twittato: “Dobbiamo essere superattenti all’intelligenza artificiale. Potenzialmente più pericolosa del nucleare”.

L’intelligenza artificiale è un’intelligenza manifestata dalle macchine, in contrasto con l’intelligenza naturale mostrata dall’uomo o dagli animali. Il termine intelligenza artificiale è comunemente utilizzato per descrivere le macchine che simulano le funzioni ‘cognitive’ che gli esseri umani associano ad altre menti, come l’imparare dall’esperienza o le capacità di ‘problem solving’.

Le moderne capacità delle macchine, catalogate come intelligenza artificiale, includono la comprensione del linguaggio umano, la competizione ad alti livelli in giochi strategici come gli scacchi, le automobili a guida autonoma e purtroppo anche le simulazioni militari.

L’intelligenza artificiale genera una rappresentazione cognitiva del mondo circostante e imparando dalle esperienze passate informa la macchina sulla decisione futura che questa prenderà. L’intelligenza artificiale è chiaramente ispirata all’uomo e oltre che elementi di intelligenza cognitiva può avere elementi di intelligenza emozionale: per esempio tramite il riconoscimento facciale impara ad interpretare le emozioni umane, in base alla gestualità del corpo e alle espressioni del volto etichetta e cataloga ciò che registra e informa la macchina, che terrà conto di queste informazioni ricavate e migliorate dall’esperienza quando effettuerà una prossima azione.

Questa disciplina, nata nel 1956, si è ramificata nel tempo, suddividendosi in diverse branche che si intersecano. Al giorno d’oggi, tutti usufruiscono dell’intelligenza artificiale perché essa è impiegata nei più disparati campi: la medicina, i mercati azionari, la robotica, la legge, la ricerca scientifica, fino all’algoritmo che utilizza Netflix per consigliare proprio quello che potrebbe piacere all’utente (Netflix ha pure bandito un premio di 1.000.000$ a chi fosse riuscito a trovare un algoritmo migliore).

Come può un‘ape essere utile al progresso dell’intelligenza artificiale?

Api nel favo – (https://honeybee.org.au/education/wonderful-world-of-honey/how-bees-make-honey/)

Le api sono essenziali in natura per l’impollinazione e sono un indicatore biologico della qualità dell’ambiente. Queste, piccoli insetti da sempre simbolo di laboriosità sono più brave in matematica di quanto ci si possa aspettare. Le api da miele sono brave in geometria perché sanno che ci sono figure geometriche che a parità di area hanno un minor perimetro e per un’ape questo significa che possono costruire un favo più grande utilizzando una minore quantità di cera. Se avessero costruito delle celle isolate allora sarebbe stato per loro più conveniente farle circolari, ma dato che devono costruirle una accanto all’altra, facendole circolari rimarrebbero degli spazi vuoti. Quindi se vogliono avere più spazio a disposizione all’interno del favo devono costruire delle celle esagonali e non di altre forme, così facendo ottengono la maggiore superficie con il minimo dispendio di cera per costruirne il perimetro.

Sempre facendo uso della matematica si sanno orientare e sanno comunicare l’una all’altra le coordinate in cui si trova un buon pasto. Eseguendo la danza delle api si scambiano l’informazione circa la direzione e la distanza rispetto al favo del pasto da loro geolocalizzato.

Danza delle api – https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f8/Bee_dance.svg/2000px-Bee_dance.svg.png

Le api sanno contare e sono entrate a far parte degli animali che sanno cos’è lo zero, riescono a cogliere la differenza tra “niente” e “qualcosa” e considerano lo zero alla stregua di un numero. Pochi altri animali ne sono capaci, come i delfini, i pappagalli e gli scimpanzé.

Esperimento condotto dall’università di Melbourne – ( https://phys.org/news/2018-06-scientists-bees-concept.html)

Le specie animali in genere distinguono le quantità secondo il criterio ben più basilare di “molto” e “poco”. Molte culture umane antiche non comprendevano l’importanza dello zero, che era addirittura assente in alcuni sistemi numerici, ci sono voluti millenni affinché si arrivasse ad una rappresentazione grafica dello zero.

Lo zero è un concetto matematico astratto che i bambini impiegano anni a comprendere e se si considera che il cervello umano ha circa 86 miliardi di neuroni e quello di un’ape meno di un milione ci si rende subito conto di quanto sia sbalorditiva questa loro abilità.

Lo studio, pubblicato nel 2018 sulla rivista “Science” è stato coordinato dall’Università di Melbourne (Rmit), in collaborazione con l’Università di Tolosa.

I ricercatori guidati da Scarlett Howard hanno attirato gli insetti verso una parete con piccoli fogli bianchi, ognuno con un certo numero di forme nere disegnate. Dopo aver addestrato le api tramite ricompense di cibo a scegliere i fogli con un minore o un maggior numero di forme, i ricercatori hanno introdotto due numeri nuovi, uno e zero e le api hanno dimostrato di sapere che lo zero è minore di uno.

Le api si rivelano ancora più sorprendenti perché meno di una settimana fa è stata pubblicato uno studio sulla rivista Proceedings of the Royal Society B, dallo stesso gruppo di ricerca che ha effettuato lo studio sulla loro comprensione del concetto di zero, che questi insetti riescono anche a collegare i simboli ai numeri. Risulta essere la prima volta che si osserva quest’abilità negli insetti. Oltre ad imparare cosa sono i numeri, essere in grado di riconoscere cosa questi rappresentino e in più associare all’idea di numero un simbolo richiede un livello sofisticato di capacità cognitive.

Se un’ape riesce a riconoscere lo zero con meno di un milione di neuroni“, dice Adrian Dyer dell’Università di Melbourne, uno degli autori dello studio, “allora devono esserci modi più semplici ed efficienti per insegnare lo stesso concetto ai sistemi di Intelligenza Artificiale. Ad esempio – prosegue – per noi è semplice attraversare la strada quando non passa nessuno, ma per un robot risulta un compito molto più difficile“.

Il risultato apre nuove possibilità di comunicazione tra gli umani e altre specie animali, inoltre mostra degli approcci più semplici per lo sviluppo dell’intelligenza artificiale.

hanno la capacità di apprendere qualcosa di così complesso come un linguaggio simbolico creato dall’uomo, questo apre nuovi entusiasmanti percorsi per la comunicazione futura tra le specie, oltre a gettare nuova luce su come le abilità numeriche possano essersi evolute“.

 

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