19/10/2005 Clima, un Enigma da Rete Neurale - Neuroni e Sinapsi (Alessandro Biancardi, www.punto-informatico.it)

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  • Il CNR è impegnato in un progetto epico: comprendere in che modo l'attività umana influenza il clima del Pianeta. E ha già scoperto le prime prove dell'impatto antropico. PI ne parla con uno dei ricercatori impegnati nel progetto di IA

    Roma - Un viaggio all'interno del nostro cervello per cercare di capire come funziona e come la tecnologia può imitarlo. È questo il punto di partenza per lo sviluppo di qualsiasi intelligenza artificiale, sistema capace di simulare, emulare e rappresentare processi di elaborazione che possono essere in qualche modo posti in relazione con le abilità umane. Non solo calcoli, dunque, come soltanto i calcolatori (anche quelli più potenti) possono fare ma qualcosa di più. In Italia, nonostante la stagione buia della ricerca, si stanno portando avanti alcuni progetti che riguardano lo sviluppo delle reti neurali (che puntano a riprodurre artificialmente il funzionamento dei neuroni e delle sinapsi.

    In particolare l' Istituto sull'inquinamento atmosferico del CNR (Consiglio nazionale delle ricerche) ha avviato da qualche mese un progetto che dovrà essere in grado di conoscere, anche a livello locale, la temperatura del nostro pianeta negli ultimi 140 anni, per capire meglio le cause che stanno portando al progressivo riscaldamento del pianeta. Sotto accusa quella che gli scienziati chiamano azione antropica, ovvero l'agire dell'uomo e l'impatto che le sue azioni hanno sul clima. Per farlo, è stato messo a punto un modello a rete neurale che simula semplici funzionalità del cervello umano, come l'apprendimento, e che è in grado di ricostruire la temperatura dell'aria a varie scale, a partire dai dati dei fattori di influenza esterna al sistema clima, siano essi naturali o di origine umana.

    I fattori principali che guidano l'andamento della temperatura media globale negli ultimi 140 anni sono ascrivibili sia alle attività umane sia, per quanto riguarda la variabilità climatica che si riscontra da un anno a quello immediatamente successivo, al fenomeno di El Niño". Questo è quanto ha scritto Antonello Pasini, da anni impegnato nel progetto del CNR e autore insieme a Massimo Lorè dell'Istituto del CNR, di uno studio condotto con Fabrizio Ameli dell'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn). Per spiegare meglio in cosa consista lo studio e quali scenari possano aprirsi, Punto Informatico ha parlato proprio con Pasini, già del Servizio meteorologico dell'Aeronautica.

    Punto Informatico: Il discorso è molto complesso e tecnico ma proviamo a far comprendere a tutti di cosa si tratta. Iniziamo con il concetto di intelligenza artificiale...
    Antonello Pasini: Da molto tempo l'uomo prova a ricreare le funzionalità della propria mente per riprodurre una intelligenza in maniera artificiale che possa servire diversi ambiti della scienza. Una intelligenza è cosa ben diversa dagli attuali computer che si limitano ad elaborare dati forniti. Per avere una idea diciamo che siamo ancora molto lontani dal superare il famoso test di Turing dove tre soggetti si confrontano dovendo individuare quale fra loro è l'intelligenza artificiale. Al momento diciamo che abbiamo intrapreso un lungo percorso iniziando a studiare il nostro cervello...

    PI: Il nostro cervello? Cioè?
    AP: Abbiamo cercato di ricreare con le nostre conoscenze tecnologiche la struttura del cervello con neuroni e sinapsi e abbiamo provato a farli interagire fra loro, seguendo gli stessi meccanismi presenti in natura. Siamo riusciti così a creare una speciale rete neurale con neuroni artificiali caricati con dati messi in rete tramite delle connessioni che svolgono il ruolo delle sinapsi.
    Le reti neurali sono note oggi, anche se non nel dettaglio, a chi si occupa un po' di sistemi artificiali, applicazioni in qualche modo "informatiche". Ci siamo accorti così che con questo sistema venivano elaborate e messe in evidenza azioni e reazioni in sistemi complessi, che altrimenti sarebbero sfuggite alla nostra mente.

    PI: Per esempio?
    AP: Noi studiamo il clima e la temperatura negli ultimi 140 anni. Gli attuali sistemi basati sui modelli matematici si fondano su equazioni e parametri che tuttavia non permettono di catturare tutte le relazioni tra i diversi fattori. La rete neurale analizza dei dati in un sistema complesso come il clima e trova delle relazioni fra le diverse variabili che sono molto difficili per noi umani da individuare, perché troppo complesse. La rete ha il vantaggio che riesce a fare correlazioni non lineari ottimizzando il risultato.

    PI:...In effetti diventa piuttosto complicato. Ma diciamo che con la rete neurale oltre alla elaborazione dei dati il sistema riesce anche svolgere una sorta di "valutazione" dei dati e di "apprendimento" cioè facendo in modo che non si compiano più gli stessi errori
    AP: Alcune nostre ricerche precedenti mostravano come un modello a rete neurale fosse in grado di stabilire legami e leggi fisiche in sistemi complessi come quelli ambientali. Il nostro obiettivo è stato allora quello di applicare

  • Seconda Parte: L'uomo colpisce, e colpisce duro

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