23/09/2015 - Nicoletta Salvatori
THE DIGITAL WORLD - 6 Da cervello elettronico al Computer, dalla scheda perforata alla Rete: i 60 anni che hanno cambiato il mondo
Corso di STORIA (E FILOSOFIA) DELL’INFORMATICA
Artificial Intelligence (A.I.)
L'intelligenza artificiale (IA) è la scienza che si propone di sviluppare macchine intelligenti e solo questa definizione solleva più di una domanda
✤ Cos'e' l’intelligenza? Come funziona la mente umana?
✤ È possibile che una macchina agisca in modo intelligente e se si, sarebbe cosciente di sé?
✤ Quali sono le implicazioni etiche dell'esistenza di macchine intelligenti e coscienti?
Cosa significa mostrare un comportamento intelligente?
Un comportamento simile a quello umano?
O la capacita' di scherzare? O di risolvere problemi difficili?
O di comporre musica? O di imparare dall'esperienza?
Che cos’è?
Con il termine Intelligenza Artificiale o Artificial Intelligence si intende generalmente l'abilità di un computer di svolgere funzioni e ragionamenti tipici della mente umana.
Questa branca della scienza informatica e ingegneristica studia i meccanismi che sono alla base delle facoltà cognitive degli esseri umani in vista della loro riproduzione mediante computer opportunamente programmati. L’obiettivo primario dell’A.I. è creare macchine in grado di ragionare e/o agire come gli esseri umani o almeno in modo che potrebbe essere detto intelligente.
La terminologia "Intelligenza Artificiale" fu adottata per la prima volta dal matematico americano John McCarthy nel 1956, durante un seminario interdisciplinare svoltosi nel New Hampshire.
Propongo di considerare questa domanda: "Le macchine sono in grado di pensare?”
Alan Turing (1960)
Che cos’è?
Con il termine Intelligenza Artificiale o Artificial Intelligence si intende generalmente l'abilità di un computer di svolgere funzioni e ragionamenti tipici della mente umana.
Questa branca della scienza informatica e ingegneristica studia i meccanismi che sono alla base delle facoltà cognitive degli esseri umani in vista della loro riproduzione mediante computer opportunamente programmati. L’obiettivo primario dell’A.I. è creare macchine in grado di ragionare e/o agire come gli esseri umani o almeno in modo che potrebbe essere detto intelligente.
La terminologia "Intelligenza Artificiale" fu adottata per la prima volta dal matematico americano John McCarthy nel 1956, durante un seminario interdisciplinare svoltosi nel New Hampshire.
Propongo di considerare questa domanda: "Le macchine sono in grado di pensare?”
Alan Turing (1960)
“lo scopo è quello di far fare alle macchine cose che richiederebbero l'intelligenza se fossero fatte dagli uomini”.
Marvin Minsky, uno dei pionieri dell’intelligenza artificiale:
Qui sta il dilemma
Tutto sta nel come si interpreta la frase “pensare come un essere umano”. Infatti l’Intelligenza Artificiale può essere la scienza:
1. che sviluppa una macchina capace di imitare/emulare l’uomo modellandone anche i processi biologici e mentali e i comportamenti (es.: i robot di Asimov) - A.I. Forte
OPPURE
2. che crea macchine per ottenere risultati comparabili o migliori di quelli ottenuti dall’uomo in attività considerate tipiche dell’intelligenza? (es: computer , robot industriali o minirobot domestici) - A.I. Debole
Entrambe queste linee di ricerca sono in vario grado presenti e intrecciate nella storia della AI e conducono a diverse conseguenze e visioni filosofiche.
Intelligente = Umano?
1. Nel primo caso l’AI imiterebbe l’uomo ed i suoi processi biologici, mentali e comportamentali (The Imitazione Game). In questa visione: l’uomo agisce in modo intelligente => l’AI imita processi intelligenti. Ma è vera l’equazione Intelligente = Umano ?(Abbiamo davvero bisogno di una macchina che fa esattamente la stessa cosa che farebbe un uomo? Imitare un uomo stupido è intelligente?) Il comportamento si modula anche in base al contesto: non è detto che una stessa decisione/azione umana sia sempre intelligente o sempre stupida...
…La fantascienza è piena di computer /robot “troppo umani” e quindi “molto pericolosi” (crudeli, ambiziosi, prepotenti, opportunisti …)
2. Nel secondo caso l’AI cerca di sviluppare programmi informatici che ottengono risultati comparabili o migliori di quelli ottenuti dall’uomo in attività intelligenti (p.e. computer che vincono i campioni di scacchi)
Ma è davvero intelligenza? L’Intelligenza = razionalità?(Spock e il Capitano Kirk)
IN SINTESI
(1.) Sono di solito psicologi, linguisti, neurologi che cercano, attraverso l’AI, di capire i meccanismi mentali delle nostre azioni e decisioni. Per questo spingono alla realizzazione di macchine capaci non solo di risolvere i problemi, ma nel farlo di seguire passo passo il ragionamento umano (sperimentazione in base al confronto su problem solving). (2.) Sono ingegneri e informatici che sono interessati a ottenere dalle macchine le risposte giuste a specifici problemi, senza preoccuparsi di come gli esseri umani possano arrivare a quelle stesse soluzioni (nel caso in cui ne fossero capaci !).
Tentativi di definizione
Da queste due linee di ricerca emergono quattro diversi OBIETTIVI : progettare macchine e/o programmi capaci di:
✤ Pensare come un essere umano (il cosiddetto approccio del test di Turing)
✤ Agire come un essere umano (approccio della simulazione = androidi)
✤ Pensare razionalmente (approccio della logica = computer)
✤ Agire razionalmente (approccio degli agenti razionali = robot non umanoidi)
Scopi delle due linee di ricerca:1. COGNITIVA: realizzazione di macchine /
programmi che simulino il comportamento o il pensiero umano e aiutino a comprenderlo
2. INGEGNERISTICA: costruzione di macchine e/o programmi che raggiungono un alto grado di competenza riguardo problemi particolari
} 1. A.I. forte
} 2. A.I. debole
Ridurre il pensiero a calcolo
L’Intelligenza Artificiale ritiene dunque che un computer, correttamente programmato, possa o essere dotato di intelligenza, non distinguibile dall’intelligenza umana, (A.I. forte) oppure possa comportarsi come se lo fosse (A.I. debole): in entrambi i casi basa le proprie pretese su un un concetto riduzionista che risale al filosofo empirista inglese Thomas Hobbes: “ragionare non è che calcolare”: la mente (software) detta le regole per elaborare un insieme di calcoli eseguiti dal cervello (hardware).
Pensare=Calcolare?
✤ il cervello è come un computer ✤ la mente umana è come un programma✤ il pensiero è una somma di calcoli fatti secondo regole Dati degli stimoli (input), la mente umana ragiona e produce un certo comportamento del corpo (output). Il cervello è l'hardware (costituito da neuroni e connessioni) su cui viene eseguito il programma.
Secondo i fautori della A.I se avessimo abbastanza risorse (dati-tempo di elaborazione-algoritmi), il ragionamento umano potrebbe essere simulato da un calcolatore e una macchina potrebbe avere le stesse capacità di una mente umana anche se non dovrebbe necessariamente “somigliare” a un cervello
l’intelligenza è intesa come l’abilità a risolvere i problemi.
Pensare=Calcolare?
✤ il cervello è come un computer ✤ la mente umana è come un programma✤ il pensiero è una somma di calcoli fatti secondo regole Dati degli stimoli (input), la mente umana ragiona e produce un certo comportamento del corpo (output). Il cervello è l'hardware (costituito da neuroni e connessioni) su cui viene eseguito il programma.
Secondo i fautori della A.I se avessimo abbastanza risorse (dati-tempo di elaborazione-algoritmi), il ragionamento umano potrebbe essere simulato da un calcolatore e una macchina potrebbe avere le stesse capacità di una mente umana anche se non dovrebbe necessariamente “somigliare” a un cervello
Uno dei fondatori dell'IA, John McCarthy, nel 1950 scriveva: "Ogni aspetto dell'apprendimento o ogni altra caratteristica dell'intelligenza può essere descritta in modo talmente preciso da consentire la costruzione di una macchina in grado di simularla".
l’intelligenza è intesa come l’abilità a risolvere i problemi.
I principi base
I principi dell’intelligenza artificiale sono dunque quattro:
✤ Il ragionamento e in generale ogni tipo di attività della mente è un calcolo/gioco formale✤ Il calcolo è inteso come manipolazione di simboli in base a regole prestabilite✤ Il simbolo, o rappresentazione, è un oggetto che sta per o raffigura un altro oggetto. ✤ Può esistere un manipolatore automatico di simboliLe rappresentazioni o simboli possono essere definite analogiche o analitiche: il primo termine indica che vi è un rapporto di somiglianza o analogia con l’oggetto che raffigurano; con il secondo si definiscono le formule matematiche.
La nozione di calcolo non riguarda solo la matematica, ma tutte le forme di manipolazioni di simboli in base a regole esplicite, e ciò definisce il funzionamento di sistemi definiti sistemi formali. Molti giochi (per esempio la dama o gli scacchi) sono sistemi formali.
Secondo i teorici dell’A.I. anche il pensiero umano può essere descritto come un sistema formale.
La storia dell’A.I.
L'Intelligenza Artificiale si basa sulle idee e risultati ottenuti in molti campi del sapere:
Filosofia (da Platone al Positivismo logico) Psicologia Linguistica Matematica Informatica Ingegneria dei calcolatori Elaborazione dei segnali e riconoscimento delle immagini Teoria dei sistemi e del controllo
Per più di 2000 anni i filosofi hanno cercato di capire come si ragiona, impara e ricorda e hanno speculato sulla possibilità di ricreare artificialmente esseri senzienti/automi, ma solo l'avvento dei calcolatori nei primi anni '50 ha trasformato le speculazioni che riguardavano le facoltà mentali e la loro simulazione, in una vera disciplina sperimentale e teorica.
Il Golem
✤ L’intelligenza artificiale deve la sua evoluzione agli avanzamenti della tecnologia informatica, anche se la parte teorica si è in gran parte sviluppata indipendentemente dai progressi scientifici in ambiti filosofici o psiconeurologici.
✤ 1943 Warren McCulloch e Walter Pitts progettano una rete di neuroni artificiali (rete neurale) e suggeriscono che reti opportunamente definite potrebbero apprendere.
✤ Solo nella seconda metà del XX secolo i dispositivi di calcolo e i linguaggi di programmazione diventano tuttavia sufficientemente potenti da permettere sperimentazioni sull’A.I.
✤ 1950 è il punto di svolta nella storia dell’intelligenza artificiale. Alan Turing5, matematico e logico britannico, pubblica sulla rivista Mind “Computing machinery and intelligence” uno studio che illustra la possibilità di creare un programma capace di “far comportare” un computer in maniera intelligente.
✤ Turing spiega anche la condizione che la macchina deve superare per essere considerata intelligente: il cosiddetto test di Turing
✤ 1950 nello stesso anno in cui Turing pubblica il suo articolo sul test per le macchine pensanti, Arthur Samuel (1901 - 1990) presenta il primo programma capace di giocare a dama: è un risultato molto importante perché dimostra la possibilità di realizzare sistemi capaci di risolvere problemi tradizionalmente legati all'intelligenza umana. Inoltre, la cosa più sorprendente è che l'abilità di gioco viene appresa dal programma scontrandosi con avversari umani.
✤ 1956 L’inizio ufficiale dell'AI è la Conferenza svoltasi al Dartmouth College di Hannover, nel New Hampshire a cui parteciparono scienziati provenienti da ambienti diversi: matematici, psicologi, ingegneri elettronici.
✤ John McCarthy, Marvin Minsky, Claude Shannon, Allen Newell, Herbert Simon, Nathaniel Rochester e altri si riunirono per discutere sulla possibilità di simulare i processi del ragionamento e dell'apprendimento umano mediante macchine appena inventate: i calcolatori elettronici.
✤ Fu quello il momento in cui viene utilizzata per la prima volta la terminologia “intelligenza artificiale” e vengono mostrati i primi programmi che segnano lo sviluppo dell'AI.
Il test di Turing
Alan Mathison Turing, matematico e logico britannico, nel 1936 soli 24 anni descrive per la prima volta, quella che verrà poi definita come la macchina di Turing. Una macchina di Turing o MdT è una macchina formale, un meccanismo ideale, ma realizzabile almeno in linea di principio, capace in via teorica di risolvere ogni problema calcolabile.
"Se un problema è intuitivamente calcolabile, allora esisterà una macchina di Turing (o un dispositivo equivalente, come il computer) in grado di risolverlo (cioè di calcolarlo)." (tesi di Church-Turing)
Per converso se un problema non può essere risolto da una macchina di Turing non è “calcolabile” (e in questo ambito cadono molte delle cose che noi chiamiamo: pensiero, empatia, intuizione, creatività, autocoscienza, decisione…)
La macchina di Turing universale costituisce il primo modello di computer a programmazione interna.
14 anni dopo, nel 1950, nell'articolo “Computing machinery and intelligence" sulla rivista Mind, Turing sviluppa un test che si fonda sul gioco dell'imitazione (The imitazione game) per determinare se e quando una macchina può dirsi “intelligente”
✤ Il test di Turing si basa sul presupposto che se un essere umano (C) non distingue quando parla con un uomo (A) o con una macchina (B) allora la macchina dovrebbe essere considerata intelligente, dal momento che - in questa situazione - sarebbe indistinguibile da un umano.
✤ Per macchina intelligente Turing ne intende una in grado di “pensare”, ossia capace di concatenare idee e di esprimerle. Per Turing, quindi, tutto si limita alla produzione di espressioni “non prive di significato”. Ma è pensiero?
C*PT: Proficiency Testing - valutazione di qualità
*
Debolezze del test
✤ Una prima assunzione alla base di questo test è che l'intelligenza possa essere misurata guardando il comportamento esterno, senza sapere niente del ragionamento che ha prodotto tale comportamento.
✤ Una seconda assunzione è che un comportamento umano sia sempre intelligente o viceversa che un comportamento dichiarato intelligente sia sempre umano, ma chiaramente ci sono comportamenti umani che non sono intelligenti, e anche comportamenti intelligenti che non sono adottati dagli umani. È dunque questa la nozione corretta di intelligenza artificiale?
✤ Notare che per questo test (AI debole) la macchina non deve necessariamente essere intelligente, ma deve mostrare “un comportamento intelligente”, ma non pone vincoli sull'argomento della conversazione, quindi la macchina deve avere un comportamento intelligente in qualunque disciplina del sapere.
La stanza cinese
✤ Il test di Turing è stato via via riformulato durante gli anni. A volte semplici programmi, come ad esempio ELIZA (un programma che emula uno psicoterapeuta), hanno costretto a riformulare i criteri del test perché inadeguati o troppo facilmente soddisfatti da programmi evidentemente “non pensanti”.
✤ Nel 1980 il filosofo americano John Rogers Searle (1932) ha confutato il test di Turing, con l’esperimento mentale della stanza cinese, provando l'inattendibilità del test di Turing dimostrando che una macchina o un qualsiasi sistema informatico possono “sembrare” dotati di vera intelligenza, ma in realtà sono solo manipolatori di simboli.
✤ Searle presentò la dimostrazione della Stanza cinese nel suo articolo "Minds, Brains and Programs" nella rivista The Behavioral and Brain Sciences (1980)
✤ Si supponga un computer che si comporti come se capisse il cinese. Il computer prenderebbe dei simboli cinesi in ingresso, eseguirebbe un programma e produrrebbe altri simboli cinesi in uscita. Si supponga che il comportamento sia così convincente da poter facilmente superare il test di Turing. In altre parole, il computer convince un uomo che parla correttamente cinese di parlare con un altro uomo che parla correttamente cinese, mentre in realtà sta parlando con un calcolatore. I sostenitori dell'intelligenza artificiale forte concluderebbero che il computer è una macchina intelligente
✤ Searle chiede di supporre che lui si sieda all'interno del calcolatore in una piccola stanza (la stanza cinese) con un libro contenente la versione in inglese del programma utilizzato dal computer. Searle potrebbe ricevere scritte in cinese attraverso una finestra di ingresso, elaborarle seguendo le istruzioni del programma, e produrre altri simboli cinesi in uscita, in modo identico a quanto faceva il calcolatore. Searle fa notare che egli non capisce i simboli cinesi. Quindi la sua mancanza di comprensione dimostra che il calcolatore non può comprendere il cinese. Il calcolatore è un semplice manipolatore di simboli, esattamente come lo è lui nella stanza cinese - e quindi i calcolatori non capiscono quello che stanno dicendo tanto quanto lui.
✤ Si supponga un computer che si comporti come se capisse il cinese. Il computer prenderebbe dei simboli cinesi in ingresso, eseguirebbe un programma e produrrebbe altri simboli cinesi in uscita. Si supponga che il comportamento sia così convincente da poter facilmente superare il test di Turing. In altre parole, il computer convince un uomo che parla correttamente cinese di parlare con un altro uomo che parla correttamente cinese, mentre in realtà sta parlando con un calcolatore. I sostenitori dell'intelligenza artificiale forte concluderebbero che il computer è una macchina intelligente
✤ Searle chiede di supporre che lui si sieda all'interno del calcolatore in una piccola stanza (la stanza cinese) con un libro contenente la versione in inglese del programma utilizzato dal computer. Searle potrebbe ricevere scritte in cinese attraverso una finestra di ingresso, elaborarle seguendo le istruzioni del programma, e produrre altri simboli cinesi in uscita, in modo identico a quanto faceva il calcolatore. Searle fa notare che egli non capisce i simboli cinesi. Quindi la sua mancanza di comprensione dimostra che il calcolatore non può comprendere il cinese. Il calcolatore è un semplice manipolatore di simboli, esattamente come lo è lui nella stanza cinese - e quindi i calcolatori non capiscono quello che stanno dicendo tanto quanto lui.
Il cuore dell'argomentazione di Searle è la distinzione tra sintassi e semantica: la
stanza è in grado di combinare i caratteri secondo le regole, cioè si può dire che la
stanza si comporta come se seguisse regole sintattiche, ma essa non conosce il significato di ciò che ha fatto, cioè non ha
contenuto semantico. I caratteri non rappresentano neppure simboli
perché non sono interpretati in nessuna fase del processo.
Eliza
ELIZA è un programma realizzato nel 1966 da Joseph Weizebaum, mimando la Psicoterapia di Carl Roger, (che ripropone molte delle frasi del paziente come domande). Weizebaum scelse apposta la psicoterapia "per evitare il problema di dare al programma una vera conoscenza” (!)
ELIZA prende il nome da Eliza Doolittle, una operaia personaggio della commedia Pigmalione di George Bernard Shaw. Lavora sostituendo parole chiave in frasi preconfezionate, a seconda delle parole che l'utente immette nel programma.
In alcuni esperimenti è stato talmente convincente che molte persone furono certe che dietro la macchina ci fosse un (bravo) terapeuta. La ragione è che tendiamo a dare alle parole dei significati che concernono la nostra esperienza ma che il computer non può attribuire.
Eliza ebbe un enorme successo!
Questa è la traduzione di una conversazione tra Eliza, o meglio Doctor, come fu soprannominato il programma che si fingeva psicoterapeuta, e una ragazza/paziente:
Ragazza: Gli uomini sono tutti uguali. Eliza: In che senso Ragazza: Trovano sempre il modo di tormentarci. Eliza: Può farmi un esempio? Ragazza: è il mio ragazzo che mi ha fatto venire qui. Eliza: Perché il suo ragazzo che l'ha fatta venire? Ragazza: Dice che sono depressa. Eliza: Mi dispiace sentire che è depressa. Ragazza: È vero. Sono infelice. Eliza: Pensa che il fatto di venire qui l'aiuterà a non essere infelice?
Parry
Uno psichiatra, Kenneth Colby, realizzò un programma simile a Eliza: Parry però non simulava il dottore, ma il paziente e usava il comportamento linguistico di un paranoico. Parry ingannò molti psichiatri che, dopo averlo intervistato via telescrivente, si dissero convinti di avere avuto a che fare con un vero paranoico. Nel 1972 fu organizzata una seduta di Parry da Eliza (The Doctor)
I due programmi hanno dunque superato ampiamente il test di Turing? In realtà né Eliza né Parry erano dotati di intelligenza. Entrambi i programmi utilizzavano una serie di trucchi basati sulla credulità dei loro interlocutori (gli stessi usati da sensitivi e maghi).
Eliza resta nella storia della A.I. perché fu la prima volta che si sviluppò un'interazione uomo-macchina con l'obiettivo di creare l'illusione di un dialogo uomo-uomo.
I sistemi esperti
✤ Negli anni '70 vennero creati molti programmi chiamati "sistemi esperti". L'idea era di puntare a un dominio specifico e simulare il comportamento di un esperto di quel settore. Un tipico esempio e' stato MYCIN (1976), un sistema esperto che sapeva effettuare diagnosi per malattie ematiche infettive.
✤ Un'altra pietra miliare dell'AI è lo sviluppo di macchine in grado di giocare come i migliori giocatori umani. L'esempio più eclatante fu Deep Blue dell’IBM (1997), che riuscì a vincere il campione del mondo Kasparov a scacchi.
✤ Ci furono anche tentativi per dotare una macchina di una conoscenza generale e di "senso comune". È il caso di CYC , un progetto nato nel 1983 che ha accumulato molti milioni di fatti nella propria memoria, al fine di generare una macchina che sappia ragionare almeno come un bambino di 6 anni.
I sistemi esperti
✤ Negli anni '70 vennero creati molti programmi chiamati "sistemi esperti". L'idea era di puntare a un dominio specifico e simulare il comportamento di un esperto di quel settore. Un tipico esempio e' stato MYCIN (1976), un sistema esperto che sapeva effettuare diagnosi per malattie ematiche infettive.
✤ Un'altra pietra miliare dell'AI è lo sviluppo di macchine in grado di giocare come i migliori giocatori umani. L'esempio più eclatante fu Deep Blue dell’IBM (1997), che riuscì a vincere il campione del mondo Kasparov a scacchi.
✤ Ci furono anche tentativi per dotare una macchina di una conoscenza generale e di "senso comune". È il caso di CYC , un progetto nato nel 1983 che ha accumulato molti milioni di fatti nella propria memoria, al fine di generare una macchina che sappia ragionare almeno come un bambino di 6 anni.
