Parlare con le macchine grazie alla Deep Learning | Google fa incetta di romanzi rosa per capire il linguaggio umano

Le reti neurali come chiave per imitare il sistema di gerarchizzazione di concetti tipico dell’apprendimento nell’uomo. Qualche intoppo c’è, ma la strada per la creazione di un modello di comprensione del linguaggio naturale è tutta in discesa

La Deep Learning per la comprensione semantica del linguaggio verbale

Parleremo con le macchine. Succede già da qualche tempo, come per l’assistente virtuale “Ok Google”, ma anche in altri settori della robotica di alto livello. Comprendere il linguaggio umano è un’operazione complessa, certo, ma a quanto pare meno impossibile di quello che si potrebbe credere. Sviluppatasi con ottimi risultati già a partire dagli anni ’80, con la creazione del Deep Learning, un campo di applicazione dell’Intelligenza Artificiale utilizzato nell’apprendimento del linguaggio umano naturale. Anche se le metodologie di sviluppo di tale applicazione sono diverse, come quella detta delle reti neurali profonde, hanno tutte un elemento in comune: una gerarchia dei diversi livelli di rappresentazione di concetti, a partire dal concetto di livello più basso, per poi proseguire a ritroso verso concetti di livello sempre più alto.

Quando si tratta di far assimilare alla macchina metodi di interazione con l’ambiente tipici dell’uomo, la questione non è tanto quella dell’immagazzinamento dei dati, ma quella di far apprendere alla macchina come questi dati possano essere tradotti in maniera simultanea per creare un concetto

Tuttavia la complessità del linguaggio umano, frutto di millenni evoluzione, non può essere ridotto ad una serie di algoritmi, o meglio, non del tutto. Google, per fare in modo che la comprensione del linguaggio naturale sia il più agevole ed efficace possibile, ha fatto “leggere” al suo sistema di apprendimento automatico più di 2800 romanzi rosa, per cogliere le infinite sfumature che la parola scritta (e verbale) può nascondere.

La questione, come si può ben immaginare quando si tratta di far assimilare alla macchina metodi di interazione con l’ambiente tipici dell’uomo, non è tanto quella dell’immagazzinamento dei dati – ma quella di far apprendere alla macchina come questi dati possano essere tradotti in maniera simultanea per creare un concetto – cioè un’elaborazione intelligente dei dati stessi.

Il linguaggio naturale interagisce con l’ambiente generando conoscenza predittiva: i limiti della Deep Learning

Per fare ciò, le centinaia di start up che oggi si dedicano proprio a questa ultima frontiera della AI, utilizzano le reti neurali, metodo di apprendimento della Deep Learning. Con il loro lavoro si possono ottenere quantità enormi di algoritmi.

Ma questo non basta, almeno per il momento, per fornire alla macchina strumenti completi per comprendere il linguaggio naturale. Per due motivi: il primo risiede nell’assimilazione di informazioni di origini e caratteristiche diverse, come accade nella mente umana. Si tratta di insegnare alla macchina un’organizzazione gerarchica delle informazioni provenienti da fonti diverse. Si basa proprio su questo modello il meccanismo di gerarchizzazione dei livelli di concetti del sistema Deep Learning, ma – nel caso del linguaggio verbale – capire come il cervello umano organizza e decodifica i suoni (e i significati che da essi ricava) richiede un ulteriore step di raffinazione del sistema.

Il linguaggio naturale è un connubio di saperi diversi, per fonte, ma soprattutto per metodo di interazione con l’ambiente. Questo procedimento genera quel fenomeno chiamato discontinuità

A questo proposito il Mit ha messo a punto un metodo per allenare la macchina a distinguere i suoni all’interno di una sequenza di rumori disturbanti di sottofondo. Lo scopo è quello di capire come la corteccia celebrale è in grado di effettuare una scrematura dei stimoli uditivi percepiti per poi assimilarli a suoni distinti riferibili a precisi significati. Anche in questo caso capire come funziona la gerarchia messa in atto per classificarli è un’operazione imprescindibile.

Il secondo motivo porta con sé le problematiche del primo e riguarda le informazioni che la macchina è in grado di assimilare. Il linguaggio naturale è un connubio di saperi diversi, per fonte, ma soprattutto per metodo di interazione con l’ambiente. Questo procedimento genera quel fenomeno chiamato discontinuità, un valore aggiunto alla comunicazione: il salto di qualità necessario alla creazione di una conoscenza predittiva.

Le reti neurali, per quanto possano tendere all’imitazione di un processo di gerarchizzazione delle informazioni, sono lontane dalle capacità di apprendimento tipiche dell’intelligenza umana. Per ovviare a questo inconveniente sono stati scritti algoritmi in grado di migliorare la capacità di apprendere della macchina, che utilizzano reti neurali artificiali. Anche stavolta la natura dà una mano all’intelligenza artificiale con un modello matematico ispirato alla rete neurale biologica, capace di creare un modello di apprendimento molto simile a quello umano. Le reti neurali artificiali sono in grado infatti di aumentare la capacità di calcolo della macchina, allineandola con la capacità umana di fare previsioni.

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Pochi dati per volta: come le macchine processano le informazioni

Detto ciò, la comprensione del linguaggio naturale rappresenta uno dei compiti più difficili da impartire ad un processore, per via della complessa sintesi di informazioni da elaborare.

L’organismo di ricerca di Deep Mind (acquisita da Google nel 2014) che si occupa di Intelligenza Artificiale, afferma che il meccanismo di apprendimento dei computer – anche se potenzialmente a lungo spettro – può assimilare “poche” cose per volta, e allo stesso tempo gli algoritmi hanno bisogno di una grande quantità di dati per elaborare un sistema di informazioni capace di generare un livello di astrazione paragonabile a quello umano. Questo richiede, allo stato attuale, un notevole dispendio di tempo e denaro per le aziende che decidono di intraprendere questo percorso.

Nel frattempo, possiamo farci una cultura leggendo Cime Tempestose di Emily Brontë.

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Il giardino terapeutico aiuta a curare la mente e ci mantiene con i piedi ben saldati a terra | Cascina Bollate e l’orticultura di Benjamin Rush

Le piante possono aiutare nel trattamento delle malattie di origine nervosa e ristabiliscono un equilibrio nella mente di chi se ne prende cura. Dal vivaio di Cascina Bollate ai giardini terapeutici alcuni esempi del rapporto risolutivo della natura con l’uomo

I giardini terapeutici per la cura delle malattie del sistema nervoso | La natura che migliora l’umore

Il contatto con la natura stimola i processi di guarigione da malattie e malesseri. Del resto già dai tempi degli orti botanici medioevali il giardino era ritenuto il luogo del rinnovamento dello spirito e del corpo. I giardini terapeutici – o nella versione anglofona Healing Gardens – sono sperimentati già da molto tempo in tutto il mondo per la cura di malattie, in particolare quelle che interessano il sistema nervoso.

Manipolare la vegetazione, interagendo con essa in un rapporto di scambio migliora l’umore e il quadro clinico di pazienti affetti da disturbi mentali

Pare che il contatto diretto, o anche la sola visione di un paesaggio naturale sia un toccasana per la progressione e la riuscita di terapie per il recupero delle funzioni moto-sensoriali in soggetti affetti da patologie neurologiche. Sentire il profumo dei fiori, toccare la terra e gli alberi ha un effetto positivo per il recupero delle funzionalità cognitive. Ma anche manipolare la vegetazione, interagendo con essa in un rapporto di scambio migliora l’umore e il quadro clinico di pazienti affetti da disturbi mentali più o meno gravi, diminuendo in taluni casi in consumo di farmaci.

Il vivaio Cascina Bollate di Susanna Magistretti | Le piante per imparare a rinnovare la vita

Il giardino terapeutico è già una realtà in diversi ospedali e strutture di recupero psico-motorio italiane, nonché in luoghi dove vengono trattati casi di emarginazione sociale. Le carceri, per esempio, come nel caso del Vivaio Cascina Bollate di Milano, sostenuto da una cooperativa sociale nella casa di reclusione di Bollate. Nel vivaio si coltivano piante erbacee perenni, annuali e rose antiche da destinare alla vendita diretta o online. Il vivaio, nato nel 2007 e fortemente voluto da Susanna Magistretti, tenta, attraverso l’attività di giardinaggio, il reinserimento nella vita collettiva dei detenuti. Lavorando la terra, rispettando i suoi tempi e imparando dagli sbagli si ripercorrono le fasi di nascita, crescita e morte proprie dell’esistenza di ogni essere vivente. Attraverso la rilettura dei vari momenti della vita di una pianta si ripensa alle propria e la si osserva con più naturalezza e lucidità, anche in modo più comprensivo. Si capisce che si può sbagliare e che uno sbaglio può portare danni anche permanenti, ma non significa che è arrivata la fine.

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Come tutte le attività motorie che generano creatività, essa contribuisce a ristabilire l’equilibrio tra azione e astrazione

Orticultura e giardino terapia per la cura delle malattie mentali

Susanna Magistretti ha ottenuto con il suo vivaio, di cui è fondatrice e presidente, il Premio Terre des Femmes della Fondazione Yves Rocher, arrivato alla sua seconda edizione. Grazie al Premio, del valore di 10.000 euro, la dott.ssa Magistretti intende creare un giardino didattico all’interno del carcere, un’area ricreativa posta all’ingresso del carcere di Bollate da destinare all’insegnamento dell’arte della cura del verde. Un progetto anche ecologico, che mira alla valorizzazione delle piante già presenti, come cachi, ciliegi e pioppi.

Stabilire un rapporto di scambio con la natura, in cui ognuno è parte attiva di un processo che porta al rinnovamento della vita, restituisce grandi risultati, come dimostrò Benjamin Rush nel ‘700 con la sperimentazione dell’orticultura nella cura delle malattie mentali. Come tutte le attività motorie che generano creatività, essa contribuisce a ristabilire l’equilibrio tra azione e astrazione, necessario per il benessere mentale, mentre il contatto con la natura permette di comunicare con la componente primordiale di ognuno di noi, quella che influenza le scelte che compiamo ogni giorno.

La plastica ha i giorni contati? Dal supermercato “plastic free” di Amsterdam alle iniziative italiane per lo smaltimento dei rifiuti nei paesi in via di sviluppo

Smaltire la plastica è sempre stato uno dei problemi dei paesi occidentali, per la grande mole di materiale da trattare e per la dispersione dei scarti nell’ambiente. Idee per un pianeta senza plastica arrivano anche dall’Italia

 

La plastica materiale da 200 milioni di tonnellate l’anno | La realtà nei paesi occidentalizzati e in quelli in via di sviluppo

La plastica è uno dei materiali più utilizzati dai paesi industrializzati. Lo confermano i dati: 200 milioni di tonnellate l’anno, che una volta terminato il loro ciclo di consumo vengono o bruciate sprigionando diossina oppure riciclate. Quest’ultima opzione, seppur più auspicabile della prima, è certamente più costosa. Forse i costi saranno calmierati quando l’economia del riciclo prenderà il sopravvento nella cultura occidentale, ma per ora l’atmosfera terrestre naviga in una modica quantità di plastica, per dirla con un’espressione priva di eufemismi. Nei paesi in via di sviluppo il discorso cambia, perchè laddove il consumo di beni materiali cala, cala anche la quantità di un certo tipo di rifiuti da smaltire. Quelli, ad esempio, derivati dalla plastica.

L’Ics, Centro Internazionale per la Scienza e l’alta Tecnologia di Trieste ha progettato la costruzione di un impianto pilota per la produzione di 8 mila tonnellate di plastica biodegradabile all’anno. Il costo stimato è di 4,5 milioni di dollari

I progetti pilota per lo smaltimento sostenibile dei rifiuti

L’Indonesia, dove il consumo di plastica aumenta ogni anno di più ma è ancora in proporzione più basso rispetto a quello dei paesi occidentalizzati, è un terreno fertile per la sperimentazione di una produzione massiva di plastica biodegradabile, in grado di dirottare le abitudini di consumo dei cittadini in modo efficace e automatico, senza le problematiche che derivano dai secoli di consumismo propri della cultura occidentale. Ad avere questa idea è stato l’Ics, Centro internazionale per la scienza e l’alta tecnologia di Trieste, che ha progettato la costruzione di un impianto pilota per la produzione di 8 mila tonnellate di plastica biodegradabile all’anno. Il costo stimato è di 4,5 milioni di dollari. Anche se la plastica biodegradabile non rappresenta una soluzione definitiva allo smaltimento completo dei polimeri della plastica, è comunque un primo passo in questa direzione. L’Ics non è nuovo a questo tipo di iniziative e collaborando con l’Onu per lo sviluppo industriale dei paesi emergenti promuove valide iniziative che mirino allo smaltimento intelligente dei rifiuti e alla creazione di modelli di economia sostenibile nei paesi in via di sviluppo, ma anche in realtà come la Cina.

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In Europa, specie nel nord, dove la cultura del consumo sostenibile è più sedimentata, ci sono esempi validi di micro-realtà “plastic -free”. A febbraio ha aperto ad Amsterdam il primo reparto di prodotti senza plastica in un supermercato biologico della catena Ekoplaza

L’impegno dell’Italia nella creazione di tecnologie sostenibili e il supermercato di Ekoplaza

Tutto questo non può che confermare l’impegno dell’Italia, che si pone in prima linea tra i paesi europei nell’ideazione di nuovi sistemi di smaltimento dei rifiuti e nella progettazione di materiali eco-compatibili. Ma se la tecnica non manca grazie alle menti brillanti che lavorano in istituti come l’Ics, la pratica lascia ancora a desiderare. Nel caso specifico della plastica non bastano i termovalorizzatori che la bruciano – né la neo-produzione di plastica biodegradabile – che, dati i costi, è ancora lontana da un inserimento consolidato nel mercato. Nel resto del mondo la situazione non è migliore, ma in Europa, specie nel nord, dove la cultura del consumo sostenibile è più sedimentata, ci sono esempi validi di micro-realtà “plastic -free”. A febbraio ha aperto ad Amsterdam il primo reparto di prodotti senza plastica in un supermercato biologico della catena Ekoplaza. È un esperimento anche politico – afferma Erik Does, ceo di Ekoplaza – un modo per testare biomateriali compostabili da sostituire a quelli tradizionali realizzati in grossa percentuale proprio da materie plastiche ottenute con sostanze derivate da petrolio.

Sian Sutherland sottolinea il limite imposto dal mercato per la diffusione a macchia d’olio di prodotti e imballaggi senza plastica: il costo di norma maggiore. Sempre Sutherland afferma però che, a ben guardare, non esisterebbe questa rilevante disparità di prezzo

I prodotti con imballaggio plastic free sono più costosi? L’opinione del fondatore di “A Plastic Planet”

Tutti i prodotti del reparto “plastic-free” sono conservati e confezionati in imballaggi biodegradabili o in vetro, metallo e carta. Il progetto è partito con il gruppo ambientalista “A Plastic Planet”. Il fondatore Sian Sutherland sottolinea il limite imposto dal mercato per la diffusione a macchia d’olio di prodotti e imballaggi senza plastica: il costo di norma maggiore. Sempre Sutherland afferma però che, a ben guardare, non esisterebbe questa rilevante disparità di prezzo. Resta il fatto che l’idea di punti vendita plastic free sarebbero una grande idea da replicare anche qui da noi, dove un consumo etico e sostenibile è la scelta di fasce di utenti sempre più vaste. Con buona pace della cara e vecchia plastica.

Dalla Bio-On di Bologna arrivano le microbioplastiche in grado di ripulire le acque dall’inquinamento da idrocarburi

Le microbioplastiche sono una valida alternativa alle comuni microplastiche, molto dannose per l’ambiente e per l’uomo. La tecnologia italiana accellera il naturale processo di degradazione messo in atto dai batteri che si nutrono delle plastiche biodegradabili

 

Le microplastiche nei mari per centinaia di anni | I danni per l’uomo e per l’ambiente

Le microplastiche rappresentano una delle prime fonti di inquinamento per i nostri mari. Si tratta di particelle molto piccole, di alcuni micron di diametro, che inquinano l’atmosfera terrestre con un processo che ha origine nelle acque reflue e finisce con il contatto diretto con l’uomo, che è l’ultimo tassello della catena alimentare e altresì vittima dell’inquinamento di mari e fiumi. Le microplastiche, utilizzate abitualmente dall’industria cosmetica per la produzione di dentifrici, creme, smalti e molto altro, non sono infatti solo inquinanti ma anche estremamente dannose per l’organismo umano.

Microplastiche bio | l’evoluzione Bio-On delle plastiche biodegradabili

Tra le materie plastiche che finiscono in mare le microplastiche, proprio per la loro dimensione ridotta, sono più insidiose perchè meno facilmente rintracciabili. Vengono immesse nei mari insieme alle plastiche più voluminose e insieme costituiscono la “zuppa” che vi albergherà per centinaia di anni. Anche le bioplastiche, seppur più adatte allo smaltimento da parte dei microrganismi presenti nell’habitat marino, sono inadeguate per risolvere in maniera efficace il problema dell’inquinamento delle acque reflue.

Le microplastiche, utilizzate abitualmente dall’industria cosmetica per la produzione di dentifrici, creme, smalti e molto altro, non sono infatti solo inquinanti ma anche estremamente dannose per l’organismo umano

Il riciclo dei materiali nell’economia 4.0| L’Italia tra i primi in Europa

L’Italia, una dei primi stati in Europa per la produzione di bioplastiche, è anche stata la prima al mondo a inventare un tipo di microplastica bio, realizzata con un materiale naturale e biodegradabile. Fin qui tutto “normale”, poiché anche le altre tipologie di plastiche compostabili hanno questa peculiarità. La novità in questo caso è nella capacità delle particelle di bioplastica di creare nel mare una struttura adatta a ospitare i batteri che si nutrono di questo materiale, innescando un processo biodegradativo che si risolve nell’arco di poche settimane.

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La tecnologia che guida questo meccanismo è la Minerv Biorecovery, l’azienda produttrice è la Bio-On di Bologna e i test di validazione per testare la sua efficacia sono stata condotti dall’Istituto per l’Ambiente Marino Costiero del CNR di Messina. Si apre in tal modo un nuovo scenario nel mondo dell’economia circolare, che mette in atto il maggior numero di azioni possibili per riciclare, riutilizzare i materiali e processare quelli dannosi per l’ambiente e per l’uomo, eliminandoli dal ciclo degli ecosistemi terrestri.

Smaltimento dei rifiuti | Perchè le bioplastiche non sono una soluzione per eliminare la zuppa di plastica nel mare

Anche se la tecnologia progetta e mette a punto nuovi materiali con un impatto ambientale minore, le proprietà meccaniche e i costi contenuti per la sua lavorazione rendono la plastica nella sua versione tradizionale un prodotto ancora insostituibile nel settore della biomedicina, dell’elettronica e dell’industria alimentare

La catena polimerica che costituisce la plastica | L’origine organica del materiale più utilizzato al mondo

La definizione scientifica di plastica è “materiale polimerico”, ottenuto cioè da una processo chiamato appunto polimerizzazione che vede le molecole base – i monomeri, formare catene più o meno lunghe. Grande rilevanza per la classificazione delle proprietà chimico-fisiche dei polimeri è data dal peso molecolare di ciascuna catena polimerica. In genere questo peso è significativo rispetto ad altri materiali di origine organica – quale la plastica è – e contribuisce alla difficoltà di degradazione nell’ambiente della plastica.

L’alternativa alla plastica | Bioplastiche e plastiche biodegradabili non sono una soluzione per il problema della “Zuppa di plastica” negli oceani

La maggior parte dei rifiuti derivati dalla plastica, una volta immessi nell’ambiente, non viene attaccata dai microrganismi in tempi ragionevolmente rapidi e impiega centinaia di anni per degradarsi ed entrare nel processo di ecosistema. Bioplastiche e plastiche biodegradabili sono un’alternativa molto in voga negli ultimi anni, ma non sono una soluzione definitiva del problema dello smaltimento delle materie plastiche, che ogni anno produce tonnellate di materiale tossico da destinare a mari e fiumi.

Le bioplastiche sono ricavate da biomassa vegetale e non includono nella loro composizione componenti di origine fossile

Le plastiche biodegradabili possono essere attaccate con più facilità dai microrganismi deputati in natura a questa funzione, come batteri o funghi. Le bioplastiche sono ricavate da biomassa vegetale e non includono nella loro composizione componenti di origine fossile, a differenza della maggior parte dei polimeri attualmente in circolazione. Tuttavia il tempo di smaltimento di queste due tipologie di plastiche “Green” rimane piuttosto alto rispetto ai danni che provoca all’ambiente e agli ecosistemi che in esso abitano, come dimostra lo studio pubblicato dalla Unep (United Nations Enviroment Programme).

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Dicitura EN 13432 | La plastica biodegradabile e la plastica compostabile

Uno strumento che viene in aiuto al consumatore per capire se ha che fare con una plastica a basso impatto ambientale è la dicitura EN 13432, riportata sull’etichetta del prodotto. Le informazioni importanti da tenere d’occhio sono i tempi e le modalità di biodegradazione nell’ambiente. Se un materiale è biodegradabile alla stregua di un rifiuto organico è definito in etichetta “compostabile” e può essere smaltito tra i rifiuti dell’umido.

La larva mangia-plastica della ricercatrice italiana Bertocchini | Eliminare l’inquinamento con lo smaltimento integrale della plastica

Il passo successivo all’utilizzo delle plastiche di ultima generazione sarà quello di mettere a punto un sistema per uno smaltimento biologicamente sostenibile. Una scoperta epocale a tal proposito è quella fatta dalla ricercatrice italiana Federica Bertocchini: la presenza in natura di una tarma, la Galleria Mellonella, capace di mangiare e digerire la plastica. Attraverso un processo chimico la larva riesce a degradare i polimeri della plastica e i studi che hanno seguito la sensazionale scoperta sono atti proprio a individuare gli enzimi o i batteri presenti nell’apparato digestivo dell’animale che svolgono questa particolare funzione.

Attraverso un processo chimico la larva riesce a degradare i polimeri della plastica

In attesa dei possibili sviluppi di questa importante ricerca, portata avanti, oltre che dalla dott.ssa Bertocchini, anche dai biochimici Paolo Bombelli e Chris Howe e pubblicata su Current Biology, al consumatore etico non resta che seguire alla lettera le regole della raccolta differenziata, in cui l’Italia è tra i primi paesi in Europa.