Arrivano i cyborg
(immagine tratta da deviantart.com)
Un recente articolo pubblicato su Nature mostra i risultati ottenuti da un nuovo microchip che ha la capacità di interfacciarsi direttamente con le onde cerebrali e comandare, ad esempio, un cursore sullo schermo del computer o un braccio robotizzato. E’ anche possibile scrivere sullo schermo con il solo pensiero. Da quello che capisco, questo chip è connesso direttamente alla corteccia cerebrale e “interpreta ” i segnali che attraversano le sinapsi, traducendoli per un dispositivo elettronico esterno. La notizia è riportata da questo interessante articolo. Insomma, quello che fino a qualche anno fa sembrava fantascienza, rischia di essere molto più scienza di quanto si pensa. Immaginate un po’ gli scenari che si potrebbero aprire nei prossimi dieci o venti anni, roba da romanzo cyberpunk di Gibson!
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Venerdì, 8 Giugno 2007 alle 09:37 e classificato in Varie.
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8 Giugno 2007 alle 13:10
Tempo fa lessi da qualche parte (non so se questo é ancora valido) che il cervello umano potrebbe funzionale “quantisticamente” (Tony, dicci tu se questo corrisponde a verità). I computer quantistici sono ancora lontani dall’essere realizzati, ma l’intelligenza artificiale fatta girare su un quantum computer (diciamo una “quantum intelligenza artificiale”) potrebbe essere molto più simile a noi di quanto non lo sia adesso… Matrix non è poi tanto lontano!!!!
8 Giugno 2007 alle 21:51
Probabilmente ti riferisci all’idea che Roger Penrose ha espresso nel suo “The Emperor’s New Mind” (1989) ovvero che la coscienza umana è sostanzialmente non-algoritmica e quindi non riproducibile da un macchina di Turing convenzionale (leggasi: i computer come noi li conosciamo).
Penrose ipotizzava che la meccanica quantistica giocasse un ruolo fondamentale nella comprensione della coscienza umana ed imputava al collasso dell’onda di probabilità un ruolo chiave nel funzionamento del cervello.
Per quanto effettivamente la meccanica quantistica possa giocare un ruolo fondamentale nel funzionamento del cervello personalmente non condivido l’idea di Penrose di tirarla in ballo per giustificare l’impossibilità di “simulare” la coscienza.
Per dirla in maniera brutale: un qualsiasi microchip funziona grazie alla meccanica quantistica ma questo non impedisce che sia simulabile da una macchina di Turing elementare.
Sono più propenso a ritenere che la coscienza sia un fenomeno emergente, un proprietà che nasce dall’interazione di unità relativamente semplici.
Sull’interazione diretta uomo-macchina posso dire che le applicazioni possono essere veramente eccezionali
Tempo fa in un laboratorio sono riusciti a interconnettere neuroni di topo coltivati in vitro con un substrato di elettrodi connessi ad un processore. Hanno addestrato questa “rete neurale” e l’hanno interfacciata con un programma di simulazione consentendogli di pilotare un aereo. Atterraggi e decolli non gli riescono ancora ma è in grado di pilotare… e stiamo parlando di qualche centinaio di neuroni, non di un cervello completo
8 Giugno 2007 alle 22:20
Avevo sentito qualcosa del genere, riguardo a delle sanguisughe (!) che venivano interconnesse a livello neurale: la rete neurale risultante era stata addestrata a fare delle semplici somme. Al di là della dubbia utilità di una calcolatrice a sanguisughe, ritengo che tutto ciò che riguarda il cosiddetto transumanesimo sia tanto affascinante quanto profondamente inquietante. Ad un certo punto arriveremo ad avere a disposizione tecnologie in grado di migliorare, per esempio, la nostra capacità cognitiva, consentendo l’accesso a luoghi dell’intelligenza ancora inesplorati; inoltre, ad esempio, le carenze psicofisiche potranno essere compensate da opportuni innesti neuromuscolari che elimineranno gli handicap. La parte inquietante della cosa arriva se portiamo alle estreme conseguenze questo tipo di progresso: nascono interrogativi etici a cui non è facile rispondere. Giocare con tecnologie che cambiano nella sostanza la natura umana equivale a giocare con il dna, a trastullarsi con la creazione, a interferire e/o correggere la naturale evoluzione.
9 Giugno 2007 alle 12:15
Tony, tu dici che:
“Per dirla in maniera brutale: un qualsiasi microchip funziona grazie alla meccanica quantistica ma questo non impedisce che sia simulabile da una macchina di Turing elementare.”
Non dimenticare che qualsiasi microchip funziona grazie alla meccanica quantistica, me é soggetto alle leggi della fisica classica, per questo lo puoi simulare con una macchina di Turing elementare (classica). Se il microchip dovesse seguire le leggi della meccanica quantistica (come sovrapposizione di stati ed entanglement) non lo potresti simulare, almeno in modo efficiente, con una Turing elementare classica; saresti costretto a ricorrere ad una Turign quantistica.
E poi il problema della miniaturizzazione e del raggiungimento del limite quantistico è una cosa “dei giorni nostri”.
12 Giugno 2007 alle 21:49
Disclaimer: questo commento lo sto scrivendo off-line in un ritaglio di tempo prima di uscire con Raffa, spero che il copia&incolla non sputtani la formattazione rendendo poco leggibile quanto segue
Il problema della non-algoritmicità o, meglio, non-computabilità è strettamente qualitativo e non quantitativo, lo si incontra nello studio della “computer science” ed ha poco o nulla a che spartire coi computer.
Come disse Edsger W. Dijkstra [NdT: se Turing è l’Einstein dell’informatica, Dijkstra ne è Heisenberg ;)]
“Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes”
In termini di operazioni cosa può dare in più un quantum computer (QC) rispetto ad un computer concenzionale (CC)? Non ho avuto modo di sviscerare a fondo l’argomento ma se fa “solamente” le stesse operazioni in parallelo e molto più in fretta non siamo andati molto lontani dal punto di vista algoritmico anzi siamo inchiodati allo stesso identico punto di 50 anni fa
Dal punto di vista computazionale un macchina di Turing (MdT), un telaio meccanico modificato ad hoc, un PC od una bestiaccia come Blue Gene sono equivalenti.
So che l’argomento rischia di essere troppo tecnico e parecchio palloso per i non addetti ai lavori ma personalmente non mi sono mai imbattuto in un articolo od una discussione in cui si attribuisse ai QC la capacità di superare la “potenza” di una MdT nonostante si tratti di una rivoluzione epocale dell’informatica che non lascerebbe indifferente i teorici
X ste: i processori non sono governati “solo” dalla fisica classica
Se lo fossero sarebbero delle fettine di silicio che trasformano energia elettrica in calore, utili per tenere calda una tazza di te o poco più. Per fare conti sarebbe molto più utile una calcolatrice a manovella.
Un cervello “brucia” zuccheri e produce calore, impulsi elettrici e biochimici… se non si va troppo per il sottile la chimica organica e biologia classiche sono sufficienti per spiegare il funzionamento di un singolo neurone.
I fenomeni quantistici sono talmente fondamentali e diffusi nella tecnologia di tutti i giorni che tirarli in ballo per spiegare il funzionamento di una fibra nervosa o di una sinapsi non mi sembra così sconvolgente. Il sistema nervoso di un verme da laboratorio è probabile che manifesti la sua bella fetta di fenomeni quantistici per far funzionare il centinaio (più o meno) di neuroni di cui è composto.
Sospetto che la differenza tra noi ed il suddetto verme risieda nel numero di neuroni e nella complessità dell’architettura cerebrale, una qualità emergente dalla struttura nel suo complesso e non dal singolo neurone.
X loris: visto il tema del post mi sono limitato all’interazione biologia-elettronica, se vogliamo tirare in ballo ingegneria genetica, biomolecolare e tecniche eugenetiche potrei descriverti un paio di scenari “interessanti”
12 Giugno 2007 alle 22:15
Aggiornamento:
Oggi sono tornato dalla Versilia ed ho dedicato due minuti al problema della computazione e quantum computer.
From wikipedia:
“A Turing machine can simulate these quantum computers, so such a quantum computer could never solve an undecidable problem like the halting problem. The existence of “standard” quantum computers does not disprove the Church-Turing thesis.[17]”
I cosidetti “qubit quantum computer” sono Turing-riducibili ovvero risolvono gli stessi problemi di una Turing Machine (vedi il succitato telaio modificato degli anni ‘40).
Dal punto di vista speculativo qualche ricercatore ha pensato di usare la meccanica quantistica per studiare la fattibilità della “hypercomputation” (la computazione di funzioni non-Turing computabili) ma c’è molto scetticismo sul fatto che sia teoricamente possibile
Nota: non esistono Macchine di Turing classiche e quantistiche. Esistono MdT deterministiche e non-deterministiche, i due modelli sono computazionalmente equivalenti ovvero una può essere ridotta all’altra e viceversa
12 Giugno 2007 alle 22:53
Commenti interessanti. Una piccola riflessione/provocazione: il cervello umano è una MdT non deterministica? Cosa lo distingue da un computer che lo simula? Dove inizia la coscienza? In definitiva, domanda alla bladerunner, se è possibile interfacciare dispositivi elettronici a “dispositivi biologici”, ad un certo punto uno si deve porre il problema di dove finisce l’artificiale e dove inizia l’umano… argomento complesso, lo so. Buona notte.
12 Giugno 2007 alle 23:58
In brevis:
- il cervello umano è una MdT non deterministica?
Bella domanda! Dal punto di vista computazionale MdT deterministiche o non deterministiche sono equivalenti quindi la domanda potrebbe ridursi a “Il cervello è una MdT?”
La risposta è ancora aperta ma si stanno facendo le prime simulazioni di pezzetti di corteccia cerebrale nell’ottica di capire meglio il funzionamento dei neuroni “in vivo”.
Se e quando avremo calcolatori sufficientemente potenti per simulare un cervello relativamente complesso come quello di un topo sapremo se i modelli attualmente in uso sono fedeli al soggetto in carne ed ossa ed avremo qualche indizio sulla risposta
- Cosa lo distingue da un computer che lo simula?
Vedi sopra. Se la simulazione “reggerà” l’unica differenza è nell’hardware, elettronico per le reti neurali artificiali, biologico per il cervello organico.
- Dove inizia la coscienza?
L’ultimo decennio ha visto un’evoluzione rapida delle neuroscienze e strumenti come il brain-imaging consentono lo studio (seppur grossolano) del cervello in attività. I neuroscienziati stanno esplorando un terreno che per secoli è stato appannaggio dei filosofi ed ultimamente degli psicologi ed i primi risultati sono veramente interessanti.
Spulciando gli ultimi numeri di “Le Scienze” si possono trova due o tre articoli molto interessanti in materia… vedo se riesco a ripescarlo, nel frattempo questi due articolo posso essere un buon punto di partenza:
http://en.wikipedia.org/wiki/Cognitive_science
http://en.wikipedia.org/wiki/Consciousness
- se è possibile interfacciare dispositivi elettronici a “dispositivi biologici”, ad un certo punto uno si deve porre il problema di dove finisce l’artificiale e dove inizia l’umano
Controdomanda: L’artificiale in grado di interfacciarsi all’umano e l’umano saranno poi così diversi? Vorrei dilungarmi di più ma è quasi mezzanotte ed è stata una giornata molto lunga O_O
13 Giugno 2007 alle 00:02
Altro punto spunto per la coscienza:
http://lescienze.espresso.repubblica.it/recensione/L_illusione_dell_unicita_umana/1295505
14 Giugno 2007 alle 14:20
Non riesco molto ad afferrare cosa Tony vuole dire… sarà che nel campo della computazione ne sa molto più me, ma voglio fare qualche commento su quanto dice (nell’ordine in cui lo trovo nel testo).
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“Il problema della non-algoritmicità o, meglio, non-computabilità è strettamente qualitativo e non quantitativo”
Cosa intendi?
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“Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes”
ma conoscere come funziona un telescopio e conoscere i suoi limiti permette all’astronomo di non perdere il suo tempo a cercare di trovare cose che non potrà mai vedere con quello strumento.
So benissimo che posso fattorizzare qualunque numero su un computer classico, ma grazie alla computer science so che il problema é “complesso” e proprio per questo sono stati inventati gli algoritmi a chiave pubblica. Posso cercare di fattorizzare un numero di 300 digit sul mio computer, ma l’intera età dell’universo non mi basterebbe per farlo… a questo punto sono stupido se ci provo!!!
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“ma se fa [un QC] “solamente” le stesse operazioni in parallelo e molto più in fretta non siamo andati molto lontani dal punto di vista algoritmico”
Se per stesse operazioni intendi “elaborare dati e fornire risultati” ti dico che hai ragione (sempre un computer é!!!). Ma dal punto di vista algoritmico di strada ne é stata fatta perchè ora bisogna usare algoritmi quantistici e non classici.
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“processori non sono governati “solo” dalla fisica classica Se lo fossero sarebbero delle fettine di silicio che trasformano energia elettrica in calore, utili per tenere calda una tazza di te o poco più. Per fare conti sarebbe molto più utile una calcolatrice a manovella.”
Il fatto che un condensatore si carica e scarica, che un flip-flop faccia flip e flop, che una porta NOT inverti il segnale, ecc… non riesco a vedere dove entra la meccanica quantistica in tutto questo! E per dimostrare che i processori sono regolati dalla meccanica quantistica ti limiti a dire solamente che non trasformano l’energia elettrica in calore… allora anche il mio orologio, la penna che uso per scrivere e questa tastiera sono regolate dalla meccanica quantistica!
Attualmente si riesce a vedere un comportamento quantistico nei qubit (superconduttori) per scale temporali del nanosecondo o microsecondo… come puoi pretendere che il tuo processore stia ancora lavorando in sovrapposizione coerente di stati da quando lo hai acceso per la prima volta.
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“non esistono Macchine di Turing classiche e quantistiche. Esistono MdT deterministiche e non-deterministiche”
Esistono anche le macchine di Turing quantistiche, come sotto insieme di quelle reversibili
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“I cosidetti “qubit quantum computer” sono Turing-riducibili ovvero risolvono gli stessi problemi di una Turing Machine ”
Esatto, ma la classe dei problemi polinomiali risolvibili con un calcolatore quantistico contiene la controparte classica.
L’esempio più ecclatante é dato dall’algoritmo di Shor per la fattorizzazione.
Forse non sono stato tanto chiaro, e sicuramente non ho le conoscenze di Tony… purtroppo sono uno sperimentale… mi accontenterei di riuscire a fattorizzare il 15 (su un computer quantistico)
14 Giugno 2007 alle 22:21
Spero che i quote a cascata non rendano troppo problematica la lettura
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>>“Il problema della non-algoritmicità o, meglio, non-computabilità è strettamente qualitativo e non quantitativo”Cosa intendi?>“Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes”ma conoscere come funziona un telescopio [cut]>“ma se fa [un QC] “solamente” le stesse operazioni in parallelo e molto più in fretta non siamo andati molto lontani dal punto di vista algoritmico”Se per stesse operazioni intendi “elaborare dati e fornire risultati” ti dico che hai ragione (sempre un computer é!!!). Ma dal punto di vista algoritmico di strada ne é stata fatta perchè ora bisogna usare algoritmi quantistici e non classici.>“processori non sono governati “solo” dalla fisica classica Se lo fossero sarebbero delle fettine di silicio che trasformano energia elettrica in calore, utili per tenere calda una tazza di te o poco più. Per fare conti sarebbe molto più utile una calcolatrice a manovella.”Il fatto che un condensatore si carica e scarica, che un flip-flop faccia flip e flop, che una porta NOT inverti il segnale, ecc… non riesco a vedere dove entra la meccanica quantistica in tutto questo! E per dimostrare che i processori sono regolati dalla meccanica quantistica ti limiti a dire solamente che non trasformano l’energia elettrica in calore… allora anche il mio orologio, la penna che uso per scrivere e questa tastiera sono regolate dalla meccanica quantistica!
Attualmente si riesce a vedere un comportamento quantistico nei qubit (superconduttori) per scale temporali del nanosecondo o microsecondo… come puoi pretendere che il tuo processore stia ancora lavorando in sovrapposizione coerente di stati da quando lo hai acceso per la prima volta.>“non esistono Macchine di Turing classiche e quantistiche. Esistono MdT deterministiche e non-deterministiche”Esistono anche le macchine di Turing quantistiche, come sotto insieme di quelle reversibili>“I cosidetti “qubit quantum computer” sono Turing-riducibili ovvero risolvono gli stessi problemi di una Turing Machine ”Esatto, ma la classe dei problemi polinomiali risolvibili con un calcolatore quantistico contiene la controparte classica.
L’esempio più ecclatante é dato dall’algoritmo di Shor per la fattorizzazione.
14 Giugno 2007 alle 22:24
Azz! Si è svaccato tutto, riprovo a postare! Sorry
Spero che i quote a cascata non rendano troppo problematica la lettura
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>>“Il problema della non-algoritmicità o, meglio, non-computabilità è strettamente qualitativo e non quantitativo”
>Cosa intendi?
Intendo che la computabilità di un problema garantisce che la MdT può ottenere una risposta corretta in un tempo finito (grande a piacere ma finito). Per trovare la soluzione ad un problema NP-completo (x es: trovare un ciclo hamiltoniano) posso metterci miliardi di anni ma la teoria mi garantisce che troverò una soluzione od avrò conferma della sua non-esistenza.
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>>“Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes”
>ma conoscere come funziona un telescopio [cut]
La Computer Science si occupa di algoritmi e computabilità a prescindere dal mezzo impiegato per eseguire gli algoritmi.
Al massimo si parla di complessità asintotiche al divergere della taglia dell’input e questo può dare un’idea teorica dell’efficienza di un algoritmo ma la nozione di computabilità viene a monte di tutto questo ed è slegata dall’efficienza di un algoritmo.
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>>“ma se fa [un QC] “solamente” le stesse operazioni in parallelo e molto più in fretta non siamo andati molto lontani dal punto di vista algoritmico”
>Se per stesse operazioni intendi “elaborare dati e fornire risultati” ti dico che hai ragione (sempre un computer é!!!). Ma dal punto di vista algoritmico di strada ne é stata fatta perchè ora bisogna usare algoritmi quantistici e non classici.
Un QC risolve gli stessi problemi di un computer classico, non uno di più, non uno di meno. Cambia il tempo che ci mette, per alcuni classi di problemi è stato dimostrato che impiegherà molto meno tempo, per altre classi questo non è stato dimostrato e forse non sarà possibile ottenere quel aumento di prestazioni ottenuto con la fattorizzazione.
Se un problema è non computabile o non esiste un algoritmo (efficiente o meno) in grado di calcolare la risposta allora usare un QC, un computer classico od un telaio meccanico non mi permetterà di trovare la risposta al mio problema nemmeno avendo a disposizione tutto il tempo dell’universo.
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>>“processori non sono governati “solo” dalla fisica classica Se lo fossero sarebbero delle fettine di silicio che trasformano energia elettrica in calore, utili per tenere calda una tazza di te o poco più. Per fare conti sarebbe molto più utile una calcolatrice a manovella.”
>Il fatto che un condensatore si carica e scarica, che un flip-flop faccia flip e flop, che una porta NOT inverti il segnale, ecc… non riesco a vedere dove entra la meccanica quantistica in tutto questo! E per dimostrare che i processori sono regolati dalla meccanica quantistica ti limiti a dire solamente che non trasformano l’energia elettrica in calore… allora anche il mio orologio, la penna che uso per scrivere e questa tastiera sono regolate dalla meccanica quantistica!
Attualmente si riesce a vedere un comportamento quantistico nei qubit (superconduttori) per scale temporali del nanosecondo o microsecondo… come puoi pretendere che il tuo processore stia ancora lavorando in sovrapposizione coerente di stati da quando lo hai acceso per la prima volta.
Capisco che concentrarsi su entanglement, sovrapposizione coerente di stati, condensati di Bose-Einstein et simila faccia passare in secondo piano fenomeni meno esotici ma sono stati questi ultimi ad attirare l’attenzione degli addetti ai lavori (Einstein e compagnia bella) perchè non riconducibili ad un modello classico.
Dal punto di vista classico i transistor non dovrebbero funzionare, il loro funzionamento è spiegabile solo tenendo conto della meccanica quantistica. Se il tuo orologio è a molla non ha bisogno della MQ ma se ha un paio di transistor ricorrere alla MQ è indispensabile
Una fibra nervosa può presentare comportamenti non spiegabili classicamente, questo mi consente di affermare che il cervello funziona grazie alla MQ (come un processore) ma non mi autorizza a derivarne la non computabilità.
Nota: ho detto che SE i processori fossero governati SOLO dalla fisica classica ALLORA trasformerebbero l’energia elettrica in calore e basta. Se osassi affermare che i processori non trasformano corrente in calore dovrei essere giustamente lapidato con migliaia di dissipatori lanciati da smanettoni inferociti
Per fortuna le suddette fettine di silicio drogato fanno anche qualche operazione oltre a scaldare
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>>“non esistono Macchine di Turing classiche e quantistiche. Esistono MdT deterministiche e non-deterministiche”
>Esistono anche le macchine di Turing quantistiche, come sotto insieme di quelle reversibili
Ignoravo l’esistenza delle MdT quantistiche
Ho studiato a suo tempo la MdT originalmente introdotta da Turing (mononastro e deterministica) e le versioni multinastro e non deterministica. In ogni caso la classe di problemi non si allarga, i quantum computer sono simulabili da una MdT “vecchio tipo” e non violano la tesi di Church-Turing 
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>>“I cosidetti “qubit quantum computer” sono Turing-riducibili ovvero risolvono gli stessi problemi di una Turing Machine ”
>Esatto, ma la classe dei problemi polinomiali risolvibili con un calcolatore quantistico contiene la controparte classica.
L’esempio più ecclatante é dato dall’algoritmo di Shor per la fattorizzazione.
Pienamente d’accordo ma secondo me c’è una sostanziale differenza tra “fare e non fare” e “fare e fare più in fretta”
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Spero di essere riuscito a spiegarmi in mezzo a questa giungla di quote e ri-quote
Se l’intrepido lettore è riuscito ad arrivare in fondo a questo commento senza crollare dal sonno ha tutto il mio rispetto 
14 Giugno 2007 alle 23:43
Ammazza! E io che ho riportato una innocua notizia su un chip interfacciato con corteccia cerebrale, guarda che caos quantistico ho generato! E se posto qualcosa di neuroscienza che succede?
15 Giugno 2007 alle 09:21
Ultimo commento (di due righe) qui… poi chiudo.
OK, Tony… abbiamo le stesse idee, solamente che le vediamo da due punti di vista diversi!
Molti problemi é meglio risolverli su un computer classico… ma quelli che saranno velocizzadi da un computer quantistico, tanto vale usarlo!!!
O me piace la sfida teorico pratica più che il risultato finale. Te lo immagini la nuova versione di Windows: QUANTUM-WINDOWS… Un sistema operativo che “collassa” nel suo stato base (ovvero quello di non funzionare) ogni volta che guardi lo schermo (semplicemente perchè, in accordo con la meccanica quantistica, lo “hai misurato”).
Ciao e a presto
PS: ho un bellissimo articolo (di una rivista scientifica, non di divulgazione) che tratta tutti questi aspetti (anche dell’obbiezione alla tesi di Church-Turing fatta da Deutsch)… se ti interessa chiedi a LACURA17 il mio indirizzo e-mail… sarò felice di mandartelo
15 Giugno 2007 alle 11:44
X Loris: se posti qualcosa sulle neuroscienze non oso immaginare dove potremmo andare a finire
X Ste: in effetti siamo d’accordo sui fantastici vantaggi di un QC rispetto al computer tradizionale
L’articolo sulla tesi di C-T mi incuriosisce anche se ho abbandonato da tempo la branca più teorica dell’informatica per dedicarmi ad aspetti più terreni e pratici 
Non credo che Windows sopravviverà abbastanza a lungo per vedere la nascita di un QC commercializzabile
Puoi mandarlo tranquillamente al mio indirizzo Gmail (fatte le opportune sostituzioni):
nome.cognome@gmail.com
A presto