Interface Research Program: la mente non ha più confini

Lo scienziato americano Peter Brunner, senza muovere un ciglio, inizia di colpo a scrivere un messaggio – lettera per lettera – su di uno schermo gigante sopra di lui. “B - O – N – J – O – U - R” affidandosi al solo potere della mente, di fronte ad una platea meravigliata di francesi, di scienziati e di curiosi, durante la quattro giorni di “European Research and Innovation Exihibition” tenutasi di recente a Parigi.

Brunner e altri 2 colleghi del centro di ricerca parigino, finanziato dal governo americano (Wadsworth Center Albany di New York), hanno dimostrato che una “interfaccia di computer mentale” (BCI- brain computer interface) è una tecnologia impressionante, che digitalizza i segnali emessi dal cervello come impulsi elettrici – raccolti da degli elettrodi – a scelta del convenuto. "Senza ricorrere ai nervi o ai muscoli, BCI può provvedere al controllo e alla comunicazione per la gente totalmente paralizzata e incapace di parlare o di muoversi, spiega la ricercatrice Theresa Sellers, anche lei da Wadsworth".

La dottoressa stima che all'incirca 100 milioni di potenziali utilizzatori di BCI useranno la tecnologia nel mondo, inclusi 16 milioni di sofferenti di paralisi cerebrale, una malattia degenerativa del cervello, e almeno 5 milioni di vittime di rottura del midollo spinale. Cui vanno sommate 10 milioni di persone completamente paralizzate da infarti cerebrali.
Questo risultato arriva dopo dieci anni di tentativi per capire come tradurre i pensieri in azioni concrete attraverso l'ausilio del computer. Nonostante sia stato brevettato solo recentemente, esso sembra costituire la risposta più efficace per tutte quelle persone intrappolate in un corpo che non risponde più agli stimoli.

Possibili applicazioni si estendono oltre le parole scritte, al movimento fisico – "è solo questione di tempo"- dice Sellers, prima che la stessa tecnologia venga impiegata per far funzionare le ruote motorizzate delle sedie a rotelle. “Possiamo già farlo, ma ci sono ancora dei problemi complessi, e per il momento sarebbe rischioso", afferma la ricercatrice.

La particolare interfaccia è basata su algoritmi che analizzano le onde cerebrali (per mezzo di un casco pieno di elettrodi), identificando i picchi di attività che corrispondono ad un sforzo mentale abbastanza intenso. Ogni volta che il dottor Brunner si concentra sulla B di « Bonjour », su una tastiera con una griglia di lettere e simboli che prendono metà dello schermo, un computer analizza e mette in luce linee di caratteri in successione rapida.
Potrebbe sembrare poco pratico, ma per qualcuno che è paralizzato potrebbe rappresentare una scoperta sensazionale per migliorare la propria qualità di vita. Ad esempio, scrivere lettere, comunicare con i parenti e gli amici, interagire con il mondo circostante utilizzando semplicemente la tastiera del computer di casa.

Con Google Sky alla scoperta dello spazio

Questa volta Google ha superato sè stessa. Dopo averci regalato il software Earth con cui ammirare i bellissimi paesaggi terrestri, ora ci permette di esplorare l'universo. Ciò sarà possibile con Google Sky, l'ultima scommessa dell'azienda statunitense, un programma in grado di rappresentare con un'accuratezza senza precedenti tutte le meraviglie dello spazio.

Da oggi la Via Lattea, la galassia di Andromeda e le nebulose più remote sono per tutti a pochi click di mouse di distanza grazie al nuovo progetto del colosso califoniano.

La novità è stata svelata due giorni fa. Si tratta di un potenziamento del noto programma che fornisce una visuale in 3D della superficie della Terra. Usufruendo della modalità Sky, attivabile selezionando una piccola icona, si può zoomare sulle immagini dettagliate di 100 milioni di stelle e 200 milioni di galassie, avendo l'impressione di muoversi nello spazio più profondo.

Nel progetto c'è anche un pezzetto di Italia. Esso infatti è stato sviluppato dall'astronomo americano Carol Christian e dall'italiano Alberto Conti per il Space Telescope Science Institute di Baltimora, responsabile del telescopio Hubble. Oltre alle immagini del programma finanziato dalla Nasa, Sky utilizza circa un milione di fotografie provenienti da diversi centri di ricerca, tra cui lo Sloan Digital Sky Survey e l'Osservatorio Palomar del California Institute of Technology.

La via dello spazio era già stata intrapresa da Google nel 2006 quando con Google Mars e Google Moon aveva offerto agli utenti la possibilità di un volo virtuale sul pianeta rosso e sulla luna. Iniziative sugellate dallo Space Agreement Act del dicembre dello stesso anno, l'accordo con il quale l'agenzia spaziale degli Usa si è impegnata a fornire a Google le immagini più interessanti raccolte da Hubble. In ogni caso programmi che consentono di visitare l'universo esistono già: open source come Stellarium o software commerciali come Starry Night della Imaginova.

Microsoft comunque non sta a guardare e sta già progettando il World Wide Telescope, sistema simile a Sky. Secondo il tecnico geospaziale di Google, Ed Parsons, intervistato ieri dalla Bbc, "le altre applicazioni" si rivolgono a un pubblico con competenze scientifiche più sviluppate, mentre noi, anche senza prevedere conseguenze economiche dirette, siamo interessati al mercato di massa".

I presupposti non mancano: se l'inquinamento luminoso sta rendendo sempre più difficile vedere il cielo notturno e i corpi celesti, essi sono uno spettacolo ancora capace di emozionare e lasciare a bocca aperta. Google Sky, su cui per ora sono state immesse 125 immagini, sarà corredato da guide astronomiche, animazioni sulle fasi lunari e la vita delle stelle. Ogni astronauta potrà poi segnare sulla propria mappa gli angoli di cielo preferiti.

Fuzzy Lab: quando le reti neurali aiutano la medicina

Alcuni ricercatori dell'Istituto San Raffaele di Milano hanno messo a punto un software utile per l'analisi delle proteine e molto importante nella diagnosi di alcune patologie del sistema immunitario. Il nuovo programma, chiamato FuzzyLab, consente di ottenere risultati qualitativamente migliori e di abbattere dell'80% i tempi di refertazione dell'esame, a tutto vantaggio non solo del medico ma anche del paziente.

FuzzyLab è un software di tipo neuro-fuzzy, si basa cioè su una combinazione di reti neurali e logica fuzzy. Le reti neurali sono una sorta di cervello artificiale in grado di migliorare continuamente la propria capacità di apprendimento. La logica fuzzy rende i processi di calcolo del computer più “flessibili”. Si tratta di una logica applicata già da qualche anno a molti prodotti di largo consumo che permette ad esempio alle lavatrici di ultima generazione di dosare acqua e detersivo in base al livello di sporco del bucato. Fuzzylab svolge rapidamente e in modo del tutto automatizzato e standardizzato il lavoro di interpretazione delle analisi fino ad oggi eseguito manualmente e affidato all'interpretazione del medico. “In un laboratorio di grandi dimensioni” – spiega Stefania Del Rosso, responsabile del laboratorio di Proteine di Laboraf-Diagnostica e Ricerca San Raffaele– “si effettuano ogni giorno in media 350 elettroforesi, la cui lettura richiede ad un medico esperto almeno due ore di lavoro. Per svolgere lo stesso compito il software impiega solo 20 minuti.

In questo modo il medico può distinguere velocemente tra esiti “normali” e patologici e dedicare quindi il tempo risparmiato all'approfondimento degli esami più critici e più difficili da interpretare”. L'elettroforesi capillare analizza le proteine del siero e, oltre a fornire indicazioni di carattere molto generale su stati infiammatori e possibili sofferenze epatiche, serve per rivelare la presenza di anomalie nel sistema immunitario. E' il caso per esempio delle componenti monoclonali - un insieme di anticorpi tutti uguali tra loro- la cui insorgenza è correlata a patologie linfoproliferative maligne come il mieloma multiplo, la leucemia linfatica cronica e i linfomi; l'elettroforesi può inoltre essere determinante per sottoporsi a una TAC. In questo caso, infatti, la presenza di una componente monoclonale può interferire con alcuni mezzi di contrasto utilizzati per l'esame, scatenando una pericolosa reazione anafilattica.

Per imparare a leggere le analisi, FuzzyLab è stato sottoposto a un vero e proprio addestramento articolato in tre fasi. Nella fase iniziale il software “allievo” è stato istruito a riconoscere la forma delle curve elettroforetiche normali con un algoritmo matematico, sulla base dei dati forniti dal medico “trainer”. Nella seconda fase sono state inserite nel computer le formule matematiche per l'identificazione delle curve patologiche. Nella terza fase, di validazione del sistema, l'interpretazione manuale e quella di FuzzyLab sono state messe a confronto per valutarne il margine di errore, risultato inferiore al 2%.

Il sistema è estremamente flessibile e potenzialmente in grado di incrementare il proprio aggiornamento con l'esperienza, via via che i medici addetti utilizzano il programma e inseriscono nuovi dati, così com'è nella logica delle reti neurali. “I vantaggi di questo approccio sono importanti e molteplici sia per il medico sia per il paziente”, dice Michelangelo Murone, vice-direttore di Laboraf. “Il primo e più evidente è la riduzione dei tempi di refertazione che permette all’analista di avere più tempo a disposizione per esaminare i tracciati patologici. Non meno importante è il miglioramento della qualità interpretativa, che si traduce in una refertazione innanzitutto più sicura, perché le curve patologiche vengono analizzate per ben due volte, prima dal software e poi dal medico, ma anche più oggettiva e standardizzata, perché Fuzzylab riduce la probabilità di errori ed elimina il rischio di differenze interpretative legate al fattore umano”.

Numenta svela i segreti della mente umana

Numenta, questo è il nome che ha dato Jeff Hawkins, uno dei maggiori esperti mondiali di intelligenza artificiale (AI), alla sua ultima idea imprenditoriale.

L'obiettivo del progetto è quello di condurre ricerche sul funzionamento della mente umana, cercando di interpretarlo attraverso l'uso delle tecnologie della comunicazione e dell'informazione (ICT). "Quando nasci, non sai niente”. E' con questa frase che l'ingegnere americano ha lanciato con entusiasmo la sua personale sfida alla comprensione del cervello, sottolineando come, secondo lui, "alla nascita la nostra mente è simile a una tabula rasa". E aggiunge: "In realtà si conoscono alcune nozioni base, per esempio si sa come poppare”.

Ma il punto è che il cervello, all’inizio, non ha alcuna effettiva percezione o visione del mondo e degli oggetti circostanti. “Non si sa nulla di lingue, case, automobili e computer”, spiega, agitando la mano per intendere la realtà nel suo complesso. “Il cervello deve ancora scoprire che cose del genere esistono. Per me”, ribadisce, “è un concetto affascinante”.

Un interesse talmente forte che lo ha spinto a fondare un ente no profit, il Redwood Neuroscience Institute, e ad arruolare alcuni tra i più importanti studiosi di neuroscienze perché arrivassero a elaborare una teoria cognitiva unificata. Lo stesso interesse che lo ha infine condotto alla creazione di Numenta. Qui, con la sua collaboratrice di lunga data Donna Dubinsky e altri dodici ingegneri, è riuscito a sviluppare un programma di intelligenza artificiale che a suo avviso va considerato come il primo software realmente basato sui meccanismi operativi della mente umana.

Al pari del cervello, il software nasce senza sapere niente. E come il cervello, impara da quello che sente, si costruisce un modello del mondo, e fa delle previsioni sulla base di tale modello. Il risultato, spiega Hawkins, è una macchina pensante in grado di risolvere problemi che all’uomo possono sembrare elementari ma che in passato hanno sempre messo in difficoltà i computer, compresi, per esempio, la vista e la locomozione. Il tessuto "filosofico" che farà da sfondo alle attività dell'azienda è costituito dalle teorie che lo stesso Hawkins ha raccolto e dettagliato nel libro "On intelligence: how a new understanding of the brain will lead to the creation of truly intelligent machines" scritto nel 2004 con Sandra Blakeslee. Il testo attraversa varie discipline delle scienze neurologiche e cognitive ed esplora le possibilità che il loro studio possa essere combinato con quello del computing.

Da questa unione dunque, Numenta proverà a trarre degli spunti per la progettazione di tecnologie innovative, applicabili per esempio nei sistemi di riconoscimento vocale nell'ambito dei servizi di telefonia, come pure nei sistemi che aumentano le capacità visive e perfino nel controllo dei processi di automazione industriale.

Ma Hawkins va anche oltre, prefigurando i possibili sviluppi di Numenta. Egli è infatti convinto che il suo programma, dotato di una potenza e velocità di elaborazione elevatissime garantite dall’utilizzo di processori digitali, sia anche capace di risolvere problemi complessi affrontandoli con le modalità proprie della mente di un bambino, ovvero percependoli come un flusso di nuovi dati da interpretare. Basta immettere le informazioni ricavate da una rete elettrica nel sistema e Numenta ne deriva un modello virtuale di come la rete funziona. E proprio come un bambino riesce a capire che un bicchiere di vetro gettato sul pavimento si rompe, così il sistema impara in quali casi è possibile che la rete si guasti.

Tra qualche anno, sostiene Hawkins, sistemi del genere riusciranno a catturare anomalie e trend di qualsiasi realtà, dal mercato azionario al meteo, con un’affidabilità oggi inconcepibile per i computer.

Arriva Theseus, motore di ricerca semantico

Pochi giorni fa,

la Commissione Europea ha approvato i finanziamenti per un innovativo motore di ricerca basato su tecnologie di tipo semantico.

Theseus (così è stato soprannominato il nuovo motore) è supportato da un consorzio di 30 aziende, università e istituti di ricerca. Tra questi spicca SAP come partner principale di un programma che prevede lo sviluppo di strumenti semantici per abilitare sistemi di Web services basati su SOA (services-oriented architecture), mentre Siemens è a capo di un team focalizzato sulla tecnologia di ricerca semantica per le immagini medicali, spiega il portavoce di Theseus, Thomas Huber: "Le imprese vedono Theseus come uno sforzo collaborativo nell'area delle ricerche di base e una chance per sviluppare e introdurre nuove applicazioni più rapidamente sul mercato".

Il primo, denominato "Texo", si avvarrà di strumenti semantici che permettono a componenti software, in tutte le tipologie di business, di comunicare tra loro e quindi attivare nuovi servizi incentrati su tecnologia SOA, commenta Angelika Pfahler, portavoce di SAP. Ciò potrebbe ad esempio consentire a tutti i servizi di utility domestici, come gas, acqua, elettricità e comunicazioni, forniti da diversi operatori, di essere controllati, modificati, sostituiti elettronicamente dal loro possessore direttamente dal personal computer di casa. "La capacità di consentire a sistemi differenti di connettersi e comunicare con gli altri faciliterà la nascita di nuovi modelli di business", aggiunge Pfahler.

Un secondo progetto, battezzato "Medico", condotto da Siemens, si pone un obiettivo tanto ambizioso quanto affascinante: l'indicizzazione delle immagini medicali. Nonostante gli enormi progressi compiuti finora nel campo della telemedicina, gli attuali database di immagini medicali, come il Picture Archiving and Communications System e il Radiology Information System, sono ancora strutturati su parole chiave assegnate da esseri umani e non in base al contenuto dell'immagine. Il team di Medico mira a studiare nuovi motori di ricerca intelligenti delle immagini con la possibilità di evidenziare tutta una una varietà di aspetti semantici come i rapporti anatomici tra organi, dati sui genomi e modelli di malattie.

A mio avviso Theseus costituisce un ulteriore passo in avanti verso l'affermazione e la diffusione delle applicazioni semantiche in molti settori della nostra vita quotidiana. Auspico quindi il massimo impegno per la sua realizzazione, affinchè non vada sprecata un'occasione che potrebbe rivoluzionare il nostro modo di reperire le informazioni, rendendo la ricerca dei dati più veloce ed efficace.

Presentazione

Ciao a tutti.

Mi presento: sono Andrea Bichiri, uno studente di Scienze della Comunicazione appassionato di tecnologie dell'informazione. Questo Blog nasce dall'idea di approfondire un argomento ben preciso: il rapporto tra la conoscenza e il business, dimostrando, come al giorno d'oggi, l'informazione può trasformarsi in una risorsa preziosa per tutte le aziende.

Periodicamente introdurrò stimoli di riflessione su questo tema, cercando di delineare i possibili sviluppi del business "semantico". Chiedo fin da subito la vostra partecipazione attiva per alimentare la discussione e lo scambio di idee, condizione fondamentale per far crescere e migliorare il blog.

A presto, un saluto, Andrea