CERVELLI A TRANSISTOR

gennaio 15, 2010

Turing in Macchine calcolatrici e intelligenza, come in altri articoli minori e in dichiarazioni rilasciate nel corso di interviste esplicita la sua intenzione di costruire una macchina che simuli il cervello, non di costruirne uno elettronico, nel senso più materiale dell’espressione. La sua idea era quella di creare una macchina che imitasse l’uomo nel pensiero e non nella struttura biologica (nonostante il suo enorme interesse per la biologia e la struttura del cervello), tanto che afferma ironicamente:

No, non mi interessa arrivare a fare un cervello potente. Quello che vorrei ottenere è soltanto un cervello mediocre, diciamo come quello del presidente dell’American Telephon and Telegraph Company 1

Inoltre nella stessa occasione Turing aveva parlato dell’idea che il suo collega matematico e ingegnere Claude Shannon aveva della possibilità di costruire un cervello elettronico

Shannon non vuole dare solo dei dati al suo Cervello, vuole dargli cultura! Vuole offrirgli della musica!2

Shannon nel 1953 in Calcolatori e automi3 fa un’accurata analisi della ricerca neurofisiologica di quei tempi, che reputa molto primitiva, in quanto non era ancora chiaro se il livello neurale fosse quello più adatto all’analisi funzionale.

Questa incertezza era dovuta all’osservazione della struttura causale del cervello: il numero, la dislocazione, e le interconnessioni dei neuroni lasciano pensare che la costruzione di un modello del cervello debba essere preceduta da un un modello di un cervello con una struttura media.

Il problema dell’IA quindi sembra spostarsi, almeno per Shannon e altri matematici, sull’hardware anziché sul software, ovvero sulla costruzione di una macchina che possa assomigliare il più possibile al cervello umano in termini di struttura funzionale, procrastinando il problema del programma che simuli le risposte.

Per le conoscenze di quel periodo, sia nel campo della neurologia che nel campo della realizzazione di macchine, Shannon delinea le differenze tra cervello e calcolatore.

Una delle differenze fondamentali, oltre le a quelle di dimensione, sono quelle di organizzazione strutturale (casualità della configurazione dei neuroni nel sistema nervoso contro il preciso cablaggio e assemblaggio dei componenti elettronici); nel caso del cervello il funzionamento complessivo non dipende dalla sua esatta configurazione.4

Altra differenza che rende il cervello diverso da un calcolatore è data dall’affidabilità del primo nel tempo rispetto al secondo. Il cervello può funzionare per anni senza casi di malfunzionamento, mentre ciò non è garantibile per le macchine.

La differenza di organizzazione logica già ha a che fare con le facoltà del cervello di organizzare e classificare gli input, mentre con i calcolatori tutto fila liscio fin quando si tratta di espressioni aritmetiche, più o meno complicate, ma all’infuori di questo cominciano i problemi.

La differenza di dispositivi di ingresso e uscita si riferisce all’importanza degli organi di senso, che nonostante possano essere ricreati artificialmente non danno al calcolatore un contatto col mondo reale diretto, ma tramite «uno spazio astratto di numeri e di operazioni sui numeri».5

Cinque anni dopo il matematico von Neumann in Calcolatore e cervello6 considerando definitivamente come elemento base del sistema nervoso il neurone, compara quest’ultimo con i corrispettivi artificiali: tubi a vuoto e transistor. In questa analisi von Neumann ricava differenze più dettagliate di quanto aveva fatto Shannon, le mette in relazione e trae conclusioni di tipo empirico.

Se per Shannon il cervello umano era superiore alla macchina per efficienza a lungo termine, per von Neumann l’efficienza può essere considerata in termini di affaticamento e quindi a breve termine; infatti se Shannon vede nel cervello una macchina che funziona attivamente negli anni senza avere grossi disturbi funzionali, per von Neumann il cervello ha il difetto, rispetto alla macchina, di avere dei tempi di ripresa decisamente più lunghi.7

Le conclusioni che trae von Neumann sembrano essere però ancora una volta a favore del cervello naturale; infatti,

in termini di numero di azioni che possono essere svolte da organi attivi delle stesse dimensioni complessive (definite dal volume o dal consumo d’energia) nello stesso intervallo di tempo, i componenti naturali superano quelli artificiali per un fattore di 104.8

Altra differenza già segnalata da Shannon e ripresa da von Neumann è quella nell’organizzazione logica, per cui il sistema naturale può funzionare in modo più efficiente lavorando in parallelo, mentre le macchine non possono che lavorare in serie.9

Inoltre la differenza nella memoria non è una differenza da sottovalutare, il fabbisogno di memoria per una macchina artificiale è indubbiamente maggiore di quello di una macchina naturale.

Con questa analisi dettagliata von Neumann individua i neuroni come organi logici elementari, ovvero organi digitali.10

Per concludere von Neumann ammette che non c’è un unico sistema di comunicazione nel sistema nervoso. Non ci sono solo comunicazioni di istruzioni e comunicazioni di numeri, ma anche comunicazioni che non richiedono formalismi aritmetici, come quelle che hanno a che fare con il linguaggio.11

1Hodges, p. 329

2ibidem

3Shannon Claude, Calcolatore e automi, in V. Somenzi (a cura di), La filosofia degli automi, Bollati Borienghieri, Torino, 1994

4Shannon, p. 95

5Shannon, p. 96

6Von Neumann, Calcolatore e cervello, Shannon Claude, Calcolatore e automi, in V. Somenzi (a cura di), La filosofia degli automi, Bollati Borienghieri, Torino, 1994

7Von Neumann, p. 131

8Von Neuman, p. 133

9In parallelo significa che possono ricevere, elaborare e restituire più dati contemporaneamente, mentre in serie indica la possibilità di operare un dato alla volta. Tuttavia, oggi, esistono calcolatori capaci di lavorare in parallelo.

10Per tecnologia digitale si intende un dispositivo, o un sistema di dispositivi, che lavora (prende in input o restituisce in output o ancora soltanto manipola) con un alfabeto discreto, ovvero che tra un simbolo e l’altro non ne intercorre nessun altro. Per fare un esempio, possiamo dire che l’insieme dei numeri naturali è digitale, mentre quello dei numeri razionali è analogico (ovvero, tra un numero e il suo successivo naturale ne esistono infiniti razionali in mezzo, tra l’1 e il 2 abbiamo 1,1 1,2, ma anche 1,0001 1,00001 e così via).

11Von Neumann, p. 149

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