Cultura

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LIVIO GHIRINGHELLI - 04/05/2018

Norbert Wiener

Il termine cibernetica è stato introdotto nel 1947 dal matematico Norbert Wiener (1884-1964),statunitense di origini ebraiche, con riferimento a James Watt e al suo regolatore centrifugo inserito nella macchina a vapore. Regolatore (governor in inglese) è corruzione latina (gubernator) del termine greco kybernétes (timoniere) e la cibernetica –definizione del 1948- è da intendere come lo studio “del controllo e della comunicazione nell’animale e nella macchina “. La cibernetica si presenta quindi come la teoria unificata del comportamento degli organismi viventi e delle macchine dotate di autocontrollo, considerati come sistemi che soddisfano le stesse leggi fisiche. Nelle macchine la nozione di controllo è da interpretare come “retroazione negativa”, che assume un ruolo di primo piano con i dispositivi studiati dalla teoria del controllo automatico. Il comportamento di un sistema a retroazione negativa è regolato dal continuo confronto tra lo stato in cui esso si trova e quello fissato come parametro di riferimento.

In precedenza nel 1943 lo psichiatra Warren McCulloch (1889-1969) e il logico Walter Pitts (1923- 1969) avevano proposto un modello idealizzato del neurone, che scatta o non scatta a seconda che la somma degli impulsi che riceve superi o no una certa soglia.

Volendoci riferire alle macchine cibernetiche Frank Rosenblatt (1928-1971) progetta a metà degli anni cinquanta il Perceptron, macchina che impara a discriminare e a classificare schemi, forme con costanti riconoscibili, come figure a forma di lettere. Lo psichiatra William Ross Ashby (1902-1972) battezza una macchina, l’omeostato, che incorpora il concetto di ultrastabilità : la si ha quando un sistema non soltanto è in grado di autocorreggere il proprio comportamento, ma è anche in grado di cambiare la propria organizzazione interna, per reagire in modo appropriato a un disturbo esterno non previsto.

Norbert Wiener, studioso di fisica e di filosofia, dottore in matematica a Harvard nel 1913, compie ricerche in Europa a Cambridge con Bertrand Russell e a Gottinga con David Hilbert ed Edmund Husserl ; occupa la cattedra di matematica al MIT dal 1919 al 1959. È indotto dagli eventi del secondo conflitto mondiale ad un impegno di tipo interdisciplinare. Svolge indagini sulla teoria delle comunicazioni, sulle macchine calcolatrici, sulla fisiologia del sistema nervoso. Collabora col neurofisiologo Artur Rosenblueth, che ha teorizzato l’omeostasi, processo attraverso il quale un organismo reagisce alle variazioni dell’ambiente mediante modificazioni che tendono a ristabilire il suo equilibrio interno. Sull’ipotesi di feed-back negativo poggia il meccanismo chiave del sistema nervoso centrale e l’intero processo di adattamento e di comportamento intenzionale : l’organismo è un sistema aperto in interazione costante con l’ambiente. Con il saggio Adattamento ed equilibrio del 1940 Ashby ha già dato avvio a una ricerca in parallelo a quella cibernetica (disciplina che si chiamerà bionica). Il nesso tra biologia e ingegneria è valorizzato dalla ricerca logico-matematica di Wiener, che vede nel sistema nervoso il modello naturale di sistema complesso retroattivo, in cui interagiscono trasmissione e controllo dell’informazione. Nell’articolo del 1943 Comportamento, scopo e teleologia Wiener traduce il concetto finalistico di comportamento intenzionale. Viene così individuato, anche tramite un confronto sulle differenze funzionali tra macchine e organismi viventi, il senso filosofico dell’approccio cibernetico. Il comportamento teleologico è anch’esso deterministico, ma non è irreversibile e univoco, come ogni relazione lineare causa-effetto. L’apporto filosoficamente più significativo della cibernetica consiste nell’avere avviato lo studio del ruolo dell’automazione per comprendere le stesse procedure mentali. La prospettiva sistemica recupera una visione non newtoniana del tempo, Wiener accetta per gli organismi il tempo bergsoniano della durata, pur mantenendo il più stringente meccanicismo, secondo una considerazione vitalistica degli automi. Altre opere fondamentali di Wiener: Controllo e comunicazione nell’animale e nella macchina (1947), L’uso umano degli esseri umani (1953), Dio e Golem (1964).

Le tendenze della ricerca cibernetica tra gli anni Sessanta e Settanta vengono drasticamente ridimensionate per l’affermarsi di una nuova disciplina, l’Intelligenza Artificiale (IA), che si presenta sotto il duplice profilo di disciplina ingegneristica, costruire macchine in grado di assistere l’uomo e di disciplina psicologica, costruire macchine che riproducano da vicino le caratteristiche essenziali dell’attività cognitiva umana e gettino nuova luce su alcuni enigmi tradizionali della mente. L’intelligenza artificiale ridisegna i rapporti tra logica matematica e neurologia. L’espressione Intelligenza artificiale nasce nel 1955 con John McCarty (n.1927), matematico presso il MIT di Cambridge (Mass., USA), legata all’ipotesi sulla somiglianza tra le caratteristiche essenziali dell’intelligenza e quelle proprie del calcolatore, entrambe fondate su rappresentazioni simboliche. L’Intelligenza artificiale utilizza gli studi informatici senza immediati fini pratici. Nuovo sapere interdisciplinare eredita il campo d’azione della cibernetica, mutandone però il progetto di fondo, sostituendolo con una visione simbolica e cognitiva del calcolatore, visto come un sistema fisico di simboli.

Uno dei pionieri del programma di ricerca dell’IA è stato Johann von Neumann (1903-1957), austriaco di origine ebraica, nato a Budapest, dotato di una propensione logico-matematica con interessi applicativi. Consegue lauree in ingegneria chimica (Zurigo) e in matematica (Budapest) ; è poi docente a Berlino, Amburgo e infine a Princeton dal 1930. Collabora dal 1943 al Progetto Manhattan (messa a punto del metodo di implosione, necessario a favorire l’esplosione controllata del combustibile nucleare). Consegue il Premio Fermi ed opera in campo atomico come consulente per i reattori a fissione nucleare. Tra i suoi studi più importanti Fondamenti matematici della meccanica quantistica (1932), Teoria dei giochi e comportamento economico (1944), Il calcolatore e il cervello (postumo, 1958). In quest’ultima opera Neumann, evitando generalizzazioni logico-linguistiche troppo facili, fa il punto sugli aspetti epistemologici della questione cardine dell’Intelligenza artificiale, quella del rapporto tra intelligenza della macchina e del cervello. Il linguaggio del cervello non è quello della macchina, in quanto nettamente distinto dal simbolismo logico-matematico. Risulta in massima parte un prodotto storico, mentre il linguaggio matematico è un linguaggio secondario autonomo e può essere sviluppato indipendentemente dal cervello umano.

Mentre Wiener intende la conoscenza come un’attività in relazione a uno scopo, processo non privo di imprevisti, von Neumann propende a vedere la conoscenza come la capacità di risolvere problemi logici nelle linee di uno sviluppo lineare. Negli anni Quaranta von Neumann dà un contributo decisivo ad architettare un calcolatore a programma memorizzato, poi costruito nel 1949 in Inghilterra col nome di Edsac. L’Edsac è un elaboratore simbolico, cioè un calcolatore generale programmato per manipolare, sotto forma di strutture di simboli, le entità più diverse; al contempo il programma può cambiare l’ordine di esecuzione delle istruzioni, venendo così conferita ad esso una certa capacità discriminatoria. Nell’estate del 1956 a Darmouth (New Hampshire, USA) si tiene un seminario, in cui si gettano le basi della nuova disciplina. L’intelligenza viene identificata con la capacità selettiva della mente umana. I sistemi esperti sono quelli destinati a risolvere problemi della vita reale, quali il comprendere una lingua, il riassumere un testo, il fare una diagnosi medica. All’interno della comunità dell’IA ha luogo una disputa vivace tra i logicisti, sostenitori della logica, quale strumento di rappresentazione della conoscenza (si richiamano a Minski) e gli antilogicisti, che fanno capo a McCarty. La ripresa della ricerca sulle reti neurali negli anni Ottanta offre l’alternativa del connessionismo. Le reti neurali posseggono una memoria distribuita, basata su procedure di tipo associativo, piuttosto che su indirizzi, come nel caso del calcolatore e manifestano al contempo un fortissimo parallelismo nell’elaborazione dei dati rispetto all’elaborazione seriale tipica del calcolatore. Tra gli anni Ottanta e Novanta si affacceranno programmi di simulazione della scoperta scientifica, promotore Herbert Simon (1916-2004). Va menzionata altresì la robotica, originata dalle ricerche di Rodny Brooks al MIT.

Un altro dei pionieri del programma di ricerca dell’IA, della scienza dei calcolatori, è stato Alan Turing (1912-1954), matematico e logico inglese, trasferitosi a Princeton nel 1936. Con un articolo pubblicato nel 1936-1937 sulla macchina universale offre un contributo alla nascita della scienza dei calcolatori. Durante la guerra, contribuendo ai servizi di spionaggio, decifra il codice segreto nazista usato per le comunicazioni belliche. Si segnala nell’esperienza di progettazione del calcolatore elettronico realizzato presso l’Università di Manchester. Muore improvvisamente per un avvelenamento. Da segnalare l’articolo Sui numeri computabili con una applicazione al problema della decisione (1936-1937), che pone in primo piano l’esistenza di limitazioni intrinseche ai formalismi logici e soprattutto l’articolo Macchine calcolatrici e intelligenza (1950), in cui l’autore pone il problema di cosa debba intendersi per pensiero di una macchina. L’interrogativo sulla possibilità di una macchina pensante viene trasformato in un gioco logico, il gioco dell’imitazione. Tra il funzionamento del cervello e del calcolatore Turing stabilisce forti analogie e isomorfismi : al livello più basso funzionano entrambi nel rispetto di leggi fisico-chimiche; a livelli intermedi producono interconnessioni complesse; a livello più alto presentano conoscenze organizzate e capacità logico-computazionali.