La start-up IntuiCell: la visione di un sistema nervoso digitale e di un cervello virtuale per robot – Immagine: Xpert.Digital
Robot autoapprendenti: una svolta dalla Svezia sta cambiando la tecnologia delle macchine
La nuova generazione di robot impara attraverso l'esperienza invece che attraverso la programmazione
La startup svedese IntuiCell sta perseguendo un approccio rivoluzionario alla robotica che potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui le macchine apprendono e interagiscono con l'ambiente circostante. Al centro di questa innovazione c'è lo sviluppo di un sistema nervoso digitale e di un cervello virtuale che consentono ai robot di apprendere attraverso l'esperienza, proprio come gli esseri umani e gli animali. Questo concetto va ben oltre la programmazione convenzionale e potrebbe aprire la strada a una nuova generazione di macchine in grado di adattarsi e interagire autonomamente con l'ambiente circostante.
IntuiCell è stata fondata circa quattro anni fa da un gruppo di ricerca dell'Università di Lund, in Svezia. L'azienda si basa su circa 30 anni di ricerca neuroscientifica sul cervello e di ricerca ingegneristica sull'intelligenza digitale. Questa ricerca comprende la trasmissione dei segnali tra sinapsi, le proprietà di attivazione neuronale e il coordinamento dell'intero corpo per la locomozione autoassistita: tutti aspetti fondamentali che contribuiscono a comprendere come il cervello percepisce e interagisce con il mondo.
Luna – Il cane robot con capacità di apprendimento
A prima vista, Luna, il cane robot di IntuiCell, non sembra particolarmente insolito. Con le sue quattro zampe, il corpo sottile a forma di scatola e una testa dotata di scanner laser, telecamera e accelerometri, assomiglia a molti altri cani robot attualmente sul mercato. Luna, infatti, si basa sul modello GO2 Pro Robot Dog del produttore cinese Unitree, acquistabile a circa 3.500 euro.
Ciò che distingue Luna dai cani robot convenzionali, tuttavia, non è il suo aspetto, ma il suo funzionamento interno. Mentre la maggior parte dei robot si basa su algoritmi pre-programmati e ampi set di dati, Luna possiede un sistema nervoso digitale che gli consente di apprendere attraverso l'interazione diretta con l'ambiente circostante, senza elaborati pre-addestramenti o enormi centri dati in background.
Il sistema nervoso digitale di Luna è costituito da neuroni artificiali significativamente più complessi e con funzioni diverse rispetto a quelli utilizzati nei modelli di intelligenza artificiale convenzionali. Questi neuroni sono stati progettati sulla base di conoscenze neurofisiologiche e possono stabilire autonomamente le priorità dei compiti e selezionare le azioni per risolvere i propri problemi locali. Grazie a una rete prototipo di diverse centinaia di neuroni digitali, Luna può apprendere in modo autonomo, senza essere connessa a un modello di intelligenza artificiale nel cloud. Il computer che consente questo apprendimento si trova all'interno del cane robot stesso.
Il processo di apprendimento: il mondo come un ciclo di feedback
All'inizio, Luna era come una tabula rasa. Il cane robot non aveva ricevuto alcuna informazione su se stesso o sull'ambiente circostante: non sapeva nemmeno di avere quattro zampe o di come controllarle. Ma i ricercatori sono riusciti ad assegnargli una missione, come raggiungere un punto specifico nello spazio.
Luna invia quindi vari impulsi che, ad esempio, mettono in movimento i suoi arti, e incorpora i dati provenienti dal LiDAR e dalla telecamera. Il sistema nervoso virtuale registra ed elabora i cambiamenti del suo stato rispetto alla situazione iniziale. In questo modo, Luna impara gradualmente a muovere le gambe, modulare la forza e combinare queste informazioni con i dati dei sensori per ottenere un movimento mirato.
Questo processo di apprendimento assomiglia molto all'apprendimento motorio negli animali e negli esseri umani. Invece di affidarsi a sequenze di movimento pre-programmate, Luna impara per tentativi ed errori come muoversi nell'ambiente circostante. Il mondo stesso funge da circuito di feedback, un approccio che differisce radicalmente dai sistemi di intelligenza artificiale convenzionali.
Dai riflessi al pensiero: lo sviluppo della corteccia digitale
L'attuale sistema nervoso digitale di Luna è semplicemente un "sistema riflesso", simile al midollo spinale. Non può pianificare o pensare, ma reagisce a problemi immediati. Per sviluppare ulteriormente Luna, il team di IntuiCell sta attualmente lavorando all'integrazione di un altro componente del suo sistema nervoso digitale: la corteccia.
Questa corteccia digitale dovrebbe rappresentare una sorta di "cervello grande" attraverso il quale Luna può sviluppare la comprensione dell'intenzione e del contesto. Ad esempio, se a Luna viene chiesto di fare qualcosa usando gesti o linguaggio del corpo, o se le viene mostrato un oggetto che stuzzica la sua curiosità e poi lo getta via, dovrebbe capire che deve interagire con quell'oggetto.
Per sviluppare queste abilità, il team di IntuiCell ha persino assunto un vero addestratore cinofilo per addestrare ulteriormente Luna. Il tempo necessario a Luna per apprendere una nuova abilità varia notevolmente: a volte bastano solo pochi minuti, a volte ci vuole un po' più di tempo.
IntuiCell: fornitore di infrastrutture per la prossima generazione di intelligenza artificiale
IntuiCell non si considera un'azienda di robotica tradizionale come Boston Dynamics, Figure, Apptronik o Unitree. Piuttosto, la startup si posiziona come fornitore di infrastrutture, sviluppando software per la prossima fase dell'intelligenza artificiale. L'azienda mira a integrare il suo esclusivo software di intelligenza artificiale nei robot utilizzati da aziende consolidate, consentendo loro di ottenere risultati superiori a quelli possibili con gli attuali modelli di intelligenza artificiale.
Questa tecnologia suscita un notevole interesse e sono già in corso le prime collaborazioni. IntuiCell è attualmente nella fase di implementazione dell'architettura in collaborazione con partner esterni. Tutti i componenti essenziali sono già installati e funzionanti. Tuttavia, ci vorrà ancora del tempo prima che i primi robot con reti IntuiCell raggiungano il mercato, poiché i componenti e le funzionalità devono ancora essere testati, i bug identificati e i meccanismi di sicurezza implementati. Ciononostante, i primi robot con rete neurale artificiale e cervello potrebbero essere disponibili tra circa uno o due anni.
La visione del futuro: un mondo pieno di forme di vita sintetiche.
Viktor Luthman, CEO e co-fondatore di IntuiCell, vede questa tecnologia come un potenziale cambio di paradigma. I robot dotati di un sistema nervoso digitale non sono più semplici macchine che seguono comandi e istruzioni predefiniti da un rigido modello digitale. Piuttosto, sarebbero "creature sintetiche" in grado di adattarsi in modo flessibile alle situazioni, proprio come gli esseri umani e gli animali che apprendono attraverso l'interazione e l'esperienza.
Luthman profetizza: "Se dipendesse da me, un giorno avremmo un mondo pieno di creature digitali in ogni sorta di forma. Un mondo che sarà radicalmente diverso dal nostro". Prima o poi, potrebbero emergere nuove forme di vita e varie specie digitali, sia quelle che assomigliano a modelli animali, sia quelle con forme esotiche. Queste creature artificiali verrebbero costruite anziché nascere, ma ciò non cambierebbe la loro natura. Gli umani lavorerebbero con loro invece di usarle semplicemente come strumenti o giocattoli.
Le basi tecnologiche: più che semplici reti neurali
Ciò che distingue l'approccio di IntuiCell dai sistemi di intelligenza artificiale convenzionali è la struttura del suo sistema nervoso digitale. Mentre le reti neurali tradizionali sono progettate per riconoscere pattern in grandi set di dati e determinarne la rilevanza statistica, il sistema di IntuiCell fa un ulteriore passo avanti.
I neuroni artificiali sviluppati da IntuiCell non solo sono in grado di elaborare informazioni, ma possono anche prendere decisioni indipendenti e stabilire priorità. Sono in grado di reagire ai cambiamenti ambientali in tempo reale e di adattare le proprie risposte di conseguenza. Questo permette a Luna di imparare a muoversi nell'ambiente senza bisogno di programmazione o formazione preventiva.
Questo approccio differisce fondamentalmente dai sistemi di intelligenza artificiale convenzionali, che spesso raggiungono i propri limiti quando si trovano ad affrontare situazioni impreviste. Mentre i modelli di intelligenza artificiale tradizionali funzionano bene in ambienti familiari, faticano ad adattarsi a nuove situazioni. Riqualificare tali sistemi è costoso, richiede tempo e richiede nuovi set di dati.
Al contrario, il sistema nervoso digitale di IntuiCell è progettato per apprendere direttamente dall'esperienza. Si basa sui principi di stimolo-risposta e reagisce direttamente ai cambiamenti ambientali. L'apprendimento non avviene nel cloud, ma in tempo reale, attraverso il movimento, la sperimentazione e l'adattamento. Questo approccio ricorda più l'apprendimento motorio negli animali che l'apprendimento automatico convenzionale.
Possibili applicazioni: dai viaggi spaziali ai soccorsi in caso di calamità
La tecnologia di IntuiCell potrebbe trovare applicazione in numerosi campi in cui i robot devono operare in ambienti imprevedibili. L'esplorazione spaziale è un'area particolarmente promettente, dove i robot sono spesso autonomi e devono reagire rapidamente a situazioni impreviste. I robot dotati di un sistema nervoso digitale potrebbero anche fornire servizi preziosi nella ricerca in acque profonde, dove la comunicazione con la superficie è limitata.
Un altro importante ambito di applicazione è il soccorso in caso di calamità. In questo caso, robot in grado di adattarsi rapidamente a nuovi ambienti potrebbero essere d'aiuto nella ricerca di sopravvissuti o nella gestione di situazioni pericolose. La capacità di apprendere e reagire in tempo reale potrebbe fare la differenza in tali scenari.
I robot dotati di un sistema nervoso digitale potrebbero anche aprire nuove possibilità nella vita di tutti i giorni. Dai robot domestici che si adattano alle esigenze individuali dei loro proprietari ai robot assistenziali per l'assistenza, la capacità di apprendere attraverso l'interazione potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui interagiamo con i robot.
Implicazioni etiche e sociali
Lo sviluppo di robot dotati di un sistema nervoso digitale solleva anche importanti questioni etiche e sociali. Se i robot diventano sempre più capaci di apprendere autonomamente e prendere decisioni, come dovremmo trattarli? Quale status morale dovremmo attribuire loro?
Viktor Luthman è consapevole di queste questioni e sottolinea la necessità di considerare fin da subito le implicazioni etiche di questa tecnologia. "Abbiamo bisogno di regole e linee guida per questo", afferma. "Sarei felice se potessimo discuterne con le menti più brillanti del mondo. Se potessimo contribuire a sviluppare una visione per questo mondo".
Lo sviluppo di robot dotati di un sistema nervoso digitale potrebbe avere profonde implicazioni anche per il mondo del lavoro. Man mano che i robot diventano sempre più capaci di gestire compiti complessi e di adattarsi a nuove situazioni, potrebbero essere impiegati in un numero sempre maggiore di settori. Ciò potrebbe portare a cambiamenti nel mondo del lavoro, ma anche aprire nuove opportunità di collaborazione tra esseri umani e macchine.
Il paragone con Blade Runner: la fantascienza diventa realtà?
La visione di Viktor Luthman di creare un mondo pieno di creature digitali ricorda scenari fantascientifici come quelli di "Blade Runner". In questo film, esistono i replicanti: esseri artificiali praticamente indistinguibili dagli umani e dotati di pensieri e sentimenti propri. Sebbene siamo ancora lontani da tali scenari, lo sviluppo di robot dotati di un sistema nervoso digitale solleva interrogativi simili: cosa costituisce un essere vivente? Quale status morale dovremmo attribuire agli esseri artificiali?
I parallelismi con "Blade Runner" non sono casuali. Il film affronta i pericoli, le incertezze e le ambiguità morali ed etiche associate alla creazione di un'intelligenza artificiale avanzata. Le interazioni tra umani e androidi avanzati, i replicanti, raffigurano un mondo in cui il confine tra umani "reali" e "artificiali" è inestricabilmente labile.
Sebbene siamo ancora lontani da un mondo in cui i robot possiedono una coscienza e sono praticamente indistinguibili dagli esseri umani, tecnologie come il sistema nervoso digitale di IntuiCell potrebbero rappresentare un passo in quella direzione. La capacità di apprendere attraverso l'esperienza e di adattarsi a nuove situazioni è un aspetto chiave di ciò che consideriamo intelligenza.
L'implementazione tecnica: dal concetto alla realtà
Sviluppare un sistema nervoso digitale non è un compito facile. Richiede una profonda conoscenza sia della neurobiologia che dell'informatica. IntuiCell ha accettato questa sfida e ha sviluppato un sistema che traduce i principi fondamentali del sistema nervoso biologico in software.
Il sistema nervoso digitale di Luna si basa su una rete di neuroni artificiali che comunicano tra loro ed elaborano le informazioni. Tuttavia, questi neuroni non sono semplici modelli matematici come quelli utilizzati nelle reti neurali convenzionali. Sono stati progettati sulla base di conoscenze neurofisiologiche e possono stabilire priorità e prendere decisioni in modo indipendente.
Un aspetto chiave del sistema è il modo in cui gestisce i dati dei sensori. Invece di limitarsi a elaborare questi dati e a reagire in modo pre-programmato, il sistema li utilizza per sviluppare una comprensione dell'ambiente circostante e del proprio corpo. Questo permette a Luna di imparare, attraverso tentativi ed errori, come orientarsi nell'ambiente circostante.
L'integrazione della corteccia digitale rappresenta un'ulteriore sfida. Questo dovrebbe consentire a Luna di comprendere intenzioni e contesto, una capacità che va ben oltre i semplici riflessi. Sviluppare un sistema di questo tipo richiede una profonda comprensione del funzionamento del cervello, di come elabora le informazioni e prende decisioni.
Il cammino verso il futuro: sfide e opportunità
Lo sviluppo di robot con un sistema nervoso digitale è ancora nelle sue fasi iniziali e restano ancora numerose sfide da affrontare. Una delle sfide più grandi è la scalabilità del sistema. Mentre Luna opera con una rete di poche centinaia di neuroni digitali, il cervello umano ne ha miliardi. Scalare il sistema a una dimensione che consenta comportamenti più complessi rappresenta una sfida ingegneristica significativa.
Un'altra sfida è l'integrazione del sistema in diverse piattaforme robotiche. IntuiCell punta a integrare la sua tecnologia nei robot di aziende consolidate, il che richiede una stretta collaborazione e l'adattamento a diverse piattaforme hardware.
Nonostante queste sfide, la tecnologia di IntuiCell offre enormi opportunità. La sua capacità di apprendere dall'esperienza e di adattarsi a nuove situazioni potrebbe consentire ai robot di operare in ambienti troppo imprevedibili per i robot convenzionali. Questo potrebbe aprire nuove aree di applicazione e cambiare radicalmente il modo in cui interagiamo con i robot.
Conclusione: una nuova era della robotica
La startup svedese IntuiCell è all'inizio di una nuova era nella robotica. Con il suo sistema nervoso digitale e il suo cervello virtuale, potrebbe cambiare radicalmente il modo in cui i robot apprendono e interagiscono con l'ambiente circostante. La capacità di apprendere attraverso l'esperienza e di adattarsi a nuove situazioni potrebbe consentire ai robot di operare in ambienti troppo imprevedibili per i robot convenzionali.
La visione di Viktor Luthman di creare un mondo popolato di creature digitali può sembrare ancora fantascienza oggi. Ma con ogni progresso nello sviluppo del sistema nervoso digitale, questa visione si avvicina sempre di più alla realtà. In un mondo in cui i robot sono sempre più capaci di apprendere autonomamente e prendere decisioni, dovremo confrontarci con nuove questioni etiche e sociali.
Lo sviluppo di robot con un sistema nervoso digitale è ancora in una fase iniziale e numerose sfide rimangono da affrontare. Tuttavia, la tecnologia di IntuiCell offre enormi opportunità e potrebbe aprire la strada a una nuova generazione di robot non solo programmati, ma anche capaci di apprendere e adattarsi, proprio come gli esseri umani e gli animali.
Nei prossimi anni, assisteremo probabilmente a ulteriori progressi in questo ambito. A ogni passo verso un mondo in cui i robot potranno apprendere attraverso l'esperienza, dovremo anche confrontarci con la questione di cosa significhi essere un essere vivente e quale posto queste nuove creature sintetiche dovrebbero occupare nella nostra società.
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