ARCH'IT interview / Sguardo sul primo spazio neuromorfo. Una conversazione con Paul Verschure

	"ADA – the intelligent space" è un padiglione interattivo presentato all'Esposizione Nazionale Svizzera Expo.02 e progettato dall'Istituto di Neuroinformatica di Zurigo, un centro di ricerca comune tra l'Università ed il Politecnico. "Ada è un nuovo organismo artificiale, un essere che ha la forma di uno spazio e che è in grado di percepire il proprio ambiente e reagirvi. La sua forma consente un nuovo tipo di interazione tra uomo e macchina, che oltrepassa le possibilità di un computer tradizionale, ovvero tastiera, mouse o joystick. Ada ha organi di senso. Può vedere, sentire, percepire i contatti. Ada non può comunicare con le parole, ma si esprime attraverso suoni, luce e proiezioni. Ada impara a coordinare i suoi numerosi componenti, come le piastrelle del pavimento, gli occhi mobili e i fasci luminosi. Può ricordarsi dei visitatori con cui ha giocato e di cui ha percepito gesti, movimenti e rumori. Come l'essere umano, Ada impara dall'esperienza: può memorizzare una determinata circostanza e utilizzarla nelle sue azioni successive. Ada può anche associare diverse informazioni e trarne delle conclusioni. Se per esempio due persone rimangono a lungo vicine, ne deduce che sono insieme." (http://www.ada-ausstellung.ch)
[in english]	MARIALUISA PALUMBO: La prima cosa che vorrei chiederle ha a che fare col suo percorso di ricerca. Psicologo, lei oggi lavora in un istituto di neuro informatica, dove dirige il progetto di uno spazio intelligente. Che cosa pensa della convergenza che emerge da questo percorso tra il piano psichico e quello neurale, tra l'organico e l'informatico e, ancora, tra il senziente e lo spazio costruito? PAUL VERSCHURE: Ada ci ha permesso di spingere il nostro programma di ricerca ad un nuovo livello di complessità. Come psicologo ho cominciato a costruire sistemi di comportamento artificiale, come i robot, nel tentativo di sviluppare teorie che ci aiutino a capire la connessione tra il regno fisico e quello psicologico. Ada è una diretta espressione di questa filosofia che in origine risale al filosofo napoletano Giambattista Vico che propose che costruire significa capire ossia che il fatto e il vero sono invertibili (factum et verum convertuntur). L'eccezionalità di Ada è che ci ha permesso di costruire un organismo con un livello di complessità senso-motoria senza precedenti e che, dal momento che abbiamo trasformato lo spazio stesso in un robot, abbiamo potuto verificare direttamente come reagivano ad esso i visitatori grazie alla presenza di un gran numero di sistemi sensori. Ada non assomiglia a nessun organismo che nessuno abbia mai incontrato e così essa mira a stabilire un dialogo continuo con i visitatori. Ada ci ha permesso di investigare sistematicamente le proprietà di queste interazioni. Per esempio, circa la metà dei visitatori a cui abbiamo chiesto di riempire un questionario dopo aver lasciato Ada credevano di aver visitato un essere vivente.	[05feb2004]
	Le reti neurali alla base dell'intelligenza di Ada rappresentano un'alternativa al classico paradigma computazionale dell'intelligenza artificiale a favore di un sistema ibrido e cioè di un sistema che, se pur fatto di silicio e circuiti, cerca però di simulare il principio base dell'architettura del cervello, il connessionismo tra neuroni. Da questo punto di vista il pavimento di Ada è un elemento estremamente interessante. Le piastrelle esagonali infatti, dotate ciascuna di un sensore di pressione, funzionano come una rete neurale: quando una piastrella si accende lo comunica alle piastrelle circostanti, ogni piastrella conosce così lo stato dell'intero sistema e quello delle piastrelle vicine ed Ada è in grado non solo di localizzare i visitatori ma anche di determinare in che direzione si muovono. Che cosa succede dunque complessivamente quando qualcosa o qualcuno entra nel raggio di percezione di Ada? Il comportamento di Ada è organizzato in varie modalità che vanno dal sonno al gioco. La risposta di Ada ad un visitatore o ad un gruppo di visitatori dipenderà dallo stato in cui si trova. Per esempio, quando Ada sta esplorando il suo ambiente i visitatori verranno tracciati con un colore unico sul pavimento e il loro comportamento sonoro è contraccambiato da Ada con "risposte" sonore e visive. In aggiunta, Ada può ricorrere a delle protesi, cioè piastrelle lampeggianti in prossimità del visitatore, per verificare se quel particolare visitatore è reattivo nei suoi confronti o meno, o se sia opportuno interessarsi a quel visitatore e dedicargli delle risorse. Queste interazioni "locali" influenzano il benessere complessivo di Ada. Di contro il livello di felicità di Ada si traduce nell'ambiente visivo e sonoro in cui il visitatore è immerso, stabilendo un circuito chiuso tra ambiente e visitatore o uomo e macchina.
	*In che senso Ada impara* dall'esperienza? E che cos'è per Ada un'esperienza? Cosa un'esperienza interessante?** Ada può imparare ad avere a che fare con aspetti imprevedibili del suo ambiente. Tra questi gli effetti di stimoli differenti sui visitatori. A priori non si sapeva a che tipo di effetti sul pavimento i visitatori avrebbero adattato il loro comportamento, per esempio seguire per raggiungere una certa posizione. Abbiamo usato i nostri modelli neurali di apprendimento che racchiudono aspetti del classico condizionamento di Pavlov per permettere ad Ada di imparare che tipo di segnale sarebbe stato efficace dato un certo affollamento dello spazio. Ciò ha permesso ad Ada di portare i visitatori in regioni di spazio che sarebbero abitualmente state evitate. Per Ada ogni visitatore costituisce un'esperienza unica, sebbene non affermerei che Ada sia cosciente di questo. Io credo che Ada sia un passo verso la costruzione di macchine coscienti grazie al suo stretto accoppiamento al mondo in cui agiamo noi umani. Un'esperienza interessante per Ada è un visitatore che vuole giocare, che è reattivo, curioso e interattivo. A proposito di auto-organizzazione e processi emergenti, che margine di evoluzione è implicito nel sistema? Ada potrebbe sorprendervi elaborando un nuovo comportamento, magari imparando un nuovo gioco? Lo spero! Le sorprese sono da un lato negli aspetti pratici della tecnologia in funzione, Ada e il suo cervello artificiale hanno funzionato in modo affidabile sebbene ciò avvenga ad un livello di complessità tale che nessun umano può sapere cosa accada. Ulteriori sorprese erano nei pattern di interazione emergenti tra Ada e i visitatori e nell'estetica emergente della composizione musicale e visiva che ne risultava. L'apprendimento di comportamenti completamente nuovi è una parte del nostro progetto per la costruzione della prossima generazione di sistemi Ada. Un'altra sorpresa che va menzionata è l'incredibile pazienza e creatività dei molti visitatori che Ada ha incontrato. Ada ha tirato fuori il meglio in molti di loro. Penso che ciò mostri un importante contributo di questo tipo di tecnologie nell'arricchire le nostre vite. Una delle caratteristiche essenziali dell'architettura è il suo essere un sistema di confine, un margine, più o meno poroso, tra un fuori e un dentro. Da questo punto di vista mi ha sempre affascinato il suo parallelo col corpo: al di là c'è il mondo, al di qua c'è il mio spazio interiore. La percezione, l'apprendimento e il pensiero, tutto si gioca su questo confine e sulla tensione tra i due spazi. Attribuire allo spazio costruito un sistema nervoso significa in un certo senso spostare il 'dentro', lo spazio interiore dell'architettura, ad un nuovo livello... Questo è un ottimo modo di vederla. Una caratteristica di Ada è che il suo 'mondo interiore' è reso trasparente agli osservatori esterni, cosa che gli umani non sono in grado di fare in modo simile. Il livello di raggiungimento di un obbiettivo, i dati sensoriali e le emozioni di Ada sono direttamente tradotti in una progressiva composizione visiva e sonora che definisce l'esterno di Ada. Come risultato Ada comunica direttamente il suo ambiente interiore al mondo esterno a lei. Questo effetto non è necessariamente dovuto al nostro desiderio di costruire un cervello per Ada, ma deriva dal nostro desiderio di costruire sistemi di comportamento e comunicazione coerenti. È vero che sino ad ora gli unici sistemi che conosciamo in grado di ciò hanno dei cervelli. Se Ada memorizza e in qualche modo elabora i volti, i gesti, le voci e i comportamenti dei suoi visitatori, è possibile pensare che in questo processo emerga nell'organizzazione dei suoi circuiti qualcosa di simile ad uno spazio mentale che si potrebbe provare a visualizzare e rendere 'virtualmente' percorribile?	COS'È ADA? È un sistema artificiale aperto, sviluppato in base ai più recenti risultati della ricerca sul cervello. Come noi uomini è capace -a differenza dei computer tradizionali- di elaborare informazioni carenti e ambigue. È anche in grado di accentrare la sua attenzione su una persona o un gruppo di persone e giocare con loro. Contrariamente ai computer tradizionali, basati su determinate regole, Ada è composta da reti neurali che emulano i sistemi nervosi naturali. Ada è capace di apprendere, ma è anche "imprevedibile" e il suo modo di reagire all'ambiente circostante è simile al comportamento emotivo umano. È in grado di coordinare i suoi singoli componenti e di impiegarli a un determinato scopo. Ada ha anche una propria volontà. ELABORARE INFORMAZIONI Apparecchi tecnici che emulano i singoli organi di senso, come per esempio macchine fotografiche o microfoni, sono stati sviluppati già da tempo e man mano perfezionati. La novità del progetto "Ada" consiste nel fatto che i singoli elementi vengono connessi. Ada è quindi più dell'insieme delle sue parti. I dati che Ada ottiene dai suoi organi di senso artificiali non vengono elaborati tramite software tradizionale, bensì secondo un principio analogo a quello del sistema nervoso umano. RETI NEURALI Le reti neurali sono sistemi di elaborazione capaci di apprendere. In base a degli esempi possono imparare a scegliere la migliore soluzione in una determinata situazione e perfezionarla continuamente. Come il cervello, una rete neurale tecnica è un sistema complesso composto da parti autonome, i cosiddetti neuroni o unit, le cui interazioni locali producono modelli di attività globali ("risposte"). A differenza dei computer, il loro dinamismo non è controllato a livello centralizzato dai programmi, ma si auto-organizza. Analogamente al cervello, le reti neurali tecniche sono flessibili, capaci di apprendere, tollerano anche deviazioni dalla norma e sono dotate di un'elaborazione parallela dei segnali. APPRENDERE Come l'essere umano, anche Ada impara dall'esperienza: può memorizzare una determinata circostanza e utilizzarla nelle sue azioni successive. Ada può anche associare diverse informazioni e trarne delle conclusioni. Se per esempio due persone rimangono a lungo vicine, ne deduce che sono insieme. Dai modelli di comportamento dei visitatori, deduce anche alcuni tratti del carattere, per esempio il piacere di giocare o il comportamento in gruppo. Ada impara anche a coordinare i suoi numerosi componenti, come le piastrelle del pavimento, gli occhi mobili e i fasci luminosi. Questo processo può essere paragonato a un bambino che impara ad afferrare un oggetto. GIOCARE Il fatto che Ada non funziona secondo uno schema fisso preprogrammato, ma reagisce in modo mirato a seconda della situazione, si manifesta chiaramente nel suo comportamento ludico. Ada cerca per esempio di invitare i visitatori a giocare e a condurli nella "posizione" giusta. A questo scopo si serve di diversi segnali luminosi e sonori. Per farlo deve però capire quale tipo di segnale produce l'effetto desiderato. Ada conosce diversi giochi: un gioco di movimento (una specie di "acchiappino"), un gioco strategico o un gioco basato sulla musica. Se i visitatori non reagiscono a un gioco, Ada lo interrompe e riprova più tardi. (da http://www.ada-ausstellung.ch)
	Si, sicuramente. Ada costruisce un modello interno del mondo, cioè dei visitatori, abbastanza complicato e intrigante. Questo mondo potrebbe essere ulteriormente espresso nella sua lingua di suoni, grafica e luci. In un certo senso già succede, sebbene in modo molto astratto. C'è qualche altro progetto di ricerca di 'spazi neuromorfi' o più ingenerale di spazi sensibili e interattivi cui suggerirebbe di guardare?
	Ci sono molti progetti che riguardano spazi interattivi e/o stanze intelligenti come il progetto di stanza intelligente del MIT o il progetto di spazio intelligente sviluppato dall'Università di Tokyo che varrebbe la pena guardare. Comunque, entrambi questi progetti sono piuttosto utilitari nella tecnologia interattiva che applicano. Come spazio emotivo-cognitivo Ada è senza dubbio unico. Una delle critiche che vengono comunemente mosse a questo tipo di progetti è quella di essere dei sempre più perfetti e intrusivi sistemi di controllo. Che cosa ne pensa? Questa è una critica pertinente per la tecnologia in generale. Comunque, Ada non ha spaventato i suoi visitatori. Lo sappiamo perché glielo abbiamo chiesto. La maggior parte di loro si è sentita a suo agio e felice in questo spazio. Un fattore importante che ha contribuito a questo era la trasparenza di Ada; essa non raccoglieva ed elaborava i dati esclusivamente per decidere sulle azioni. Gli obiettivi del sistema venivano chiaramente comunicati nel linguaggio di Ada. Come con un osservatore umano, uno che ci risponde lo possiamo capire e accettare, uno che ci osserva solamente senza alcuna forma di feedback ci fa paura. La tecnologia è stata sino ad ora del secondo tipo mentre con Ada mostriamo che la tecnologia può e dovrebbe essere un nostro partner per aiutarci a dar forma ed interagire con un mondo complesso.

	Le fotografie pubblicate in questa pagina sono di Kynan Eng, Stefan Kubli e Tobi Delbruck.

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