di Luca Dello Iacovo
Software e hardware ispirati dalla natura stanno rivelando applicazioni per risolvere problemi complessi. A partire da un'analisi delle strategie emergenti scoperte attraverso l'osservazione di reti neuronali, sciami di insetti, stormi di uccelli, banchi di pesci, network di batteri. Sono esplorazioni che innescano un intreccio tra biologia, matematica, etologia, fisica, statistica, informatica e robotica. Mostrano terreni fertili per progetti di ricerca e start-up. E diventano un viaggio affascinante tra le pagine scritte dal l'evoluzione naturale.
Negli anni 90 Marco Dorigo, direttore del centro di ricerche Iridia a Bruxelles ed ex allievo del Politecnico di Milano, ha intuito i primi algoritmi modellati sull'organizzazione delle formiche alla ricerca di cibo: sono in grado di collaborare attraverso meccanismi automatici di interazione, sviluppati con l'evoluzione, per trovare sostanze nutritive e portarle al nido. Senza l'intervento di un centro decisionale: sono sufficienti poche regole di base.
Venti anni dopo, le formule matematiche derivanti dalle strategie delle formiche aiutano a risolvere con soluzioni quasi-ottimali questioni complesse in tempi ridotti, soprattutto per la logistica, il data mining, il routing dei pacchetti di dati su internet, la gestione di fonti rinnovabili. Anche le scelte delle api alla ricerca di polline e degli stormi di uccelli in volo sono state analizzate per progettare algoritmi. Ma, nel tempo, l'esempio della natura ha perso centralità come fonte d'ispirazione per lasciare spazio all'informatica e alla matematica. Anche se l'ecosistema resta una miniera appena intaccata.
Da pochi giorni a Roma un team dell'Istituto di sistemi complessi del Cnr ha iniziato a riprendere le immagini delle traiettorie di alcuni sciami di moscerini nei giardini in città. È il progetto Artswarm, sostenuto da tre finanziatori: European research council (Erc), Istituto italiano tecnologia e Università del Maryland. Osservare nel loro ambiente naturale gli insetti è un primo passo per capirne i reali modelli d'interazione. E ricavare, per esempio, indicazioni utili nella costruzione di tecnologie in grado di funzionare all'interno di un network, a partire da semplici regole locali. Che possono contribuire a coordinare una futura rete di telescopi in orbita. Oppure, aiutare la gestione autonoma di minirobot poco costosi impegnati in interventi di squadra, come accade negli esperimenti di swarm robotics. È un settore che richiama investimenti anche in altre nazioni. Dopo la fuoriuscita accidentale di greggio nel golfo della Louisiana, il Mit ha lanciato un prototipo per la rimozione dell'inquinamento che prevede la costruzione di una squadra di miniautomi, Seaswarm, in grado di rimuovere il petrolio dall'acqua attraverso un tessuto idrofobico derivante da processi nanotecnologici. E l'agenzia militare Darpa ha avviato un programma di swarm robotics negli Stati Uniti.
Anche su scale più piccole, però, l'esempio della natura apre prospettive innovative. Venti anni fa è stato un neurochirurgo, Steven Reid, a fondare Neuro Solution: le ricerche sulle aree cerebrali hanno ispirato la costruzione di software che utilizzano modelli di neural network artificiali per l'analisi delle informazioni. Con applicazioni capaci di ridurre i tempi per i processi di data mining, la simulazione di scenari finanziari e il riconoscimento dei volti. Inoltre Reid ha collaborato con la Nasa per arricchire i sistemi di sicurezza per gli aerei. Sono diventati punti di partenza per costruire software anche le strategie dei batteri alla ricerca di cibo e i meccanismi di replicazione del Dna.
Sui comportamenti collettivi degli esseri umani, invece, è stato lo spazio globale di internet ad aprire una finestra inedita negli ultimi due decenni. Paypal nel 1998 era una start-up impegnata nelle transazioni economiche online. Poteva contare su un sistema avanzato per riconoscere e localizzare le frodi, a differenza di altre aziende concorrenti che, invece, hanno subìto ingenti perdite per i furti su internet. Nel tempo Paypal ha ampliato il monitoraggio dei pagamenti su scala globale, raffinato con l'analisi statistica dei casi sospetti. E la sua tecnologia antitruffa è alle radici del software di Palantir: contribuisce a scoprire e prevenire attacchi terroristici, frodi, operazioni di cyberspionaggio. Ha contribuito, per esempio, a rilevare in Canada una rete automatica gestita da hacker che aveva nel mirino l'India e organizzazioni collegate con il Dalai Lama. La piattaforma ha ottenuto successo negli uffici a Washington perché semplifica l'aggregazione di dati a partire da mappe, social network e tabelle. E diventa accessibile anche ai non esperti. A fondare Palantir è stato Alex Karp sei anni fa: adesso è alla guida di un team formato da 250 ingegneri. E ha appena ricevuto finanziamenti per 90 milioni di dollari.
Negli anni 90 Marco Dorigo, direttore del centro di ricerche Iridia a Bruxelles ed ex allievo del Politecnico di Milano, ha intuito i primi algoritmi modellati sull'organizzazione delle formiche alla ricerca di cibo: sono in grado di collaborare attraverso meccanismi automatici di interazione, sviluppati con l'evoluzione, per trovare sostanze nutritive e portarle al nido. Senza l'intervento di un centro decisionale: sono sufficienti poche regole di base.
Venti anni dopo, le formule matematiche derivanti dalle strategie delle formiche aiutano a risolvere con soluzioni quasi-ottimali questioni complesse in tempi ridotti, soprattutto per la logistica, il data mining, il routing dei pacchetti di dati su internet, la gestione di fonti rinnovabili. Anche le scelte delle api alla ricerca di polline e degli stormi di uccelli in volo sono state analizzate per progettare algoritmi. Ma, nel tempo, l'esempio della natura ha perso centralità come fonte d'ispirazione per lasciare spazio all'informatica e alla matematica. Anche se l'ecosistema resta una miniera appena intaccata.
Da pochi giorni a Roma un team dell'Istituto di sistemi complessi del Cnr ha iniziato a riprendere le immagini delle traiettorie di alcuni sciami di moscerini nei giardini in città. È il progetto Artswarm, sostenuto da tre finanziatori: European research council (Erc), Istituto italiano tecnologia e Università del Maryland. Osservare nel loro ambiente naturale gli insetti è un primo passo per capirne i reali modelli d'interazione. E ricavare, per esempio, indicazioni utili nella costruzione di tecnologie in grado di funzionare all'interno di un network, a partire da semplici regole locali. Che possono contribuire a coordinare una futura rete di telescopi in orbita. Oppure, aiutare la gestione autonoma di minirobot poco costosi impegnati in interventi di squadra, come accade negli esperimenti di swarm robotics. È un settore che richiama investimenti anche in altre nazioni. Dopo la fuoriuscita accidentale di greggio nel golfo della Louisiana, il Mit ha lanciato un prototipo per la rimozione dell'inquinamento che prevede la costruzione di una squadra di miniautomi, Seaswarm, in grado di rimuovere il petrolio dall'acqua attraverso un tessuto idrofobico derivante da processi nanotecnologici. E l'agenzia militare Darpa ha avviato un programma di swarm robotics negli Stati Uniti.
Anche su scale più piccole, però, l'esempio della natura apre prospettive innovative. Venti anni fa è stato un neurochirurgo, Steven Reid, a fondare Neuro Solution: le ricerche sulle aree cerebrali hanno ispirato la costruzione di software che utilizzano modelli di neural network artificiali per l'analisi delle informazioni. Con applicazioni capaci di ridurre i tempi per i processi di data mining, la simulazione di scenari finanziari e il riconoscimento dei volti. Inoltre Reid ha collaborato con la Nasa per arricchire i sistemi di sicurezza per gli aerei. Sono diventati punti di partenza per costruire software anche le strategie dei batteri alla ricerca di cibo e i meccanismi di replicazione del Dna.
Sui comportamenti collettivi degli esseri umani, invece, è stato lo spazio globale di internet ad aprire una finestra inedita negli ultimi due decenni. Paypal nel 1998 era una start-up impegnata nelle transazioni economiche online. Poteva contare su un sistema avanzato per riconoscere e localizzare le frodi, a differenza di altre aziende concorrenti che, invece, hanno subìto ingenti perdite per i furti su internet. Nel tempo Paypal ha ampliato il monitoraggio dei pagamenti su scala globale, raffinato con l'analisi statistica dei casi sospetti. E la sua tecnologia antitruffa è alle radici del software di Palantir: contribuisce a scoprire e prevenire attacchi terroristici, frodi, operazioni di cyberspionaggio. Ha contribuito, per esempio, a rilevare in Canada una rete automatica gestita da hacker che aveva nel mirino l'India e organizzazioni collegate con il Dalai Lama. La piattaforma ha ottenuto successo negli uffici a Washington perché semplifica l'aggregazione di dati a partire da mappe, social network e tabelle. E diventa accessibile anche ai non esperti. A fondare Palantir è stato Alex Karp sei anni fa: adesso è alla guida di un team formato da 250 ingegneri. E ha appena ricevuto finanziamenti per 90 milioni di dollari.
«Il Sole 24 Ore» del 25 novembre 2010
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