Da ingegnere nucleare a fisico e informatico. Come comincia il suo legame con la robotica?
Una serie di combinazioni mi ha portato a rivedere tutta la mia preparazione da ingegnere nucleare a fisico e informatico. Mi sono laureato in Ingegneria Elettronica e nucleare all’Università di Napoli nel 1968. Per meglio capire la fisica nucleare avevo preso contatto con alcun i docenti dell’Istituto di Fisica teorica i quali, dopo la laurea, mi invitarono a partecipare al concorso per l’allora nascente Istituto di Cibernetica del Cnr. Ho vinto una borsa di studio e dopo sei mesi sono diventato ricercatore, con il privilegio di lavorare con Eduardo Caianiello per diversi anni.
Quale era lo scenario scientifico in quel periodo?
Eduardo Caianiello aveva introdotto lo studio di modelli di reti neurali, erano i tempi in cui anche Valentino Breitenberg, un altro dei padri della robotica, lavorava a Napoli. Ho iniziato, quindi, a occuparmi dello studio di questi modelli che avevano avuto un notevole riscontro a livello internazionale. L’idea di Caianiello, quando ha fondato l’istituto di cibernetica, era di mettere su un istituto il cui obiettivo fosse quello di studiare il meccanismo di funzionamento del cervello - e quindi del sistema nervoso - con il sogno di costruire artefatti che in qualche maniera imitassero questo funzionamento. Era un sogno e forse rimane in buona parte ancora oggi un sogno.
Il suo grande merito fu quello di mettere insieme studiosi di diverse discipline, dalla fisica alla biologia e all’informatica. Egli era capace di richiamare l’interesse di personaggi di altissimo rilievo, anche premi Nobel, facendo vivere a noi giovani una esperienza di vita del tutto eccezionale.
Poi, da un lato l’attenzione di Eduardo cominciò a rivolgersi verso l’Università di Salerno, dall’altro l’interesse per le reti neurali, dal punto di vista della ricerca, cominciò ad avere un calo, a causa di alcuni articoli molto contraddittori e un po’ critici. Cominciò allora a sorgere l’ipotesi di affrontare questi problemi con le tecnica dell’intelligenza artificiale, che negli anni successivi ebbe un notevole sviluppo. A quel punto, ovviamente, anche noi che seguivamo Caianiello, e che poi ci separammo da lui, iniziammo a rivolgere la nostra attenzione in questa direzione.
Un interesse che ha portato anche alla fondazione in Italia di un’associazione dedicata, ancora molto attiva e di cui lei è stato anche segretario generale...
Sì, era il 1988 e con 40 colleghi italiani, da Marco Somalvico di Milano a Gigina Ajello di Roma e Oliviero Stock di Trento fondammo l’Associazione Italiana di Intelligenza Artificiale, di cui sono un socio fondatore con tessera n. 2, la n. 1 era quella di Gigina Ajello. Un’associazione che ancora oggi vive e tra pochi giorni ci sarà anche un convegno a Reggio Emilia.
Come è nato il suo interesse per l’intelligenza artificiale?
L’intelligenza artificiale voleva studiare e provare a costruire artefatti che simulassero il ragionamento supponendo che questo ragionamento fosse formalizzabile attraverso i meccanismi della logica. Si è dimostrato successivamente che questo è vero solo in parte. La robotica, quella della metà degli anni settanta, quella di Stanford, era fondata su questi principi dell’intelligenza artificiale, ma portava ad artefatti davvero poco utilizzabili con non pochi limiti.
Qual è stato il suo contributo?
Nell’ambito dell’intelligenza artificiale, con il gruppo di ricerca di allora all’Istituto di Cibernetica, è stato soprattutto quello rivolto all’implementazione e alla realizzazione di “sistemi esperti”, sia sistemi esperti classici per la medicina, sia per l’ingegneria civile o per l’architettura. Tutti i sistemi erano funzionanti, ma come accade in Italia era impossibile poi metterli sul mercato e far sì che l’industria o l’amministrazione pubblica li potesse utilizzare anche se erano stati finanziati e i risultati erano stati pubblicati in convegni e riviste internazionali.
E ancora una volte l’asse dell’attenzione si è spostato?
C’è stato un passaggio dall’intelligenza artificiale alla robotica, quando a livello internazionale ci si convinse che gli strumenti della logica erano insufficienti per costruire degli artefatti significativi che funzionassero bene. Si cominciarono, così, a studiare meccanismi che simulassero il comportamento di esseri viventi, non più tanto rivolti all’uomo, quanto agli animali, animali piccoli e semplici. È stato poi a partire dagli spunti della famosa conferenza di Brooks, negli Stati Uniti, che si è cominciato a capire che era opportuno ispirarsi a discipline come l’etologia, la biologia, la psicologia, per poter tentare di costruire questi artefatti. Ma ancora una volta l’obiettivo era la costruzione di artefatti che simulassero in qualche maniera l’intelligenza, quel dato comportamento che, osservato dall’esterno, può essere dichiarato intelligente in quanto porta ad azioni in qualche maniera significative.
Si vorrebbe che che queste macchine abbiano non solo intelligenza, ma anche emozioni, che siano in grado di sentire, di avere consapevolezza di sé. Ora non so se questi traguardi saranno mai raggiungibili, sicuramente non sono raggiungibili con gli strumenti che abbiamo oggi, non solo per gli aspetti tecnologici, ma anche per la carenza di strumenti teorici. Non so quale disciplina può dare una spiegazione esaustiva o corretta di intelligenza o di emozione, quindi se poi io devo essere quello che parte da quella idea e costruisce, ma cosa costruisco se non ho una definizione precisa?
Queste le premesse e la testimonianza di un lungo percorso tra le evoluzioni del settore. Qual è, invece, l’attuale approccio del suo gruppo di ricerca?
Ispirarsi a idee che possono venire dalle altre discipline, etologia, neuroscienze e così via, per una robotica cognitiva basata sul comportamento. E poi trovare idee che messe su una macchina la rendano significativa, efficace ed efficiente, per svolgere certi compiti. È così che abbiamo individuato un meccanismo secondo noi interessante: il meccanismo dell’attenzione. Un meccanismo molto studiato in psicologia, psichiatria, neuroscienze; esistono descrizioni di vari tipi di attenzione, ma è difficile trovare lavori in cui si dica come o da cosa è generata l’attenzione. Ci sono, ad esempio, dei tentativi nelle neuroscienze in cui si studiano particolari onde celebrali che si modificano, che si alterano e che sembrano connesse ai meccanismi dell’attenzione. I robot attuali , tipicamente, hanno un sistema sensoriale e un sistema motorio, mezzora i due succede qualcosa per cui un robot immerso in un ambiente lo percepisce e, sulla base delle informazioni provenienti dai sensori, di quelli che sono i sui compiti, e di come è costruito, compie delle azioni. Allora, se così come un animale o un essere umano, un robot ha molti sensori e può percepire diversi aspetti del mondo circostante, il problema: è a quali di questi deve dare importanza per affrontare un certo compito?
Ad esempio, in un dato momento sta vedendo (con la telecamera) un uccello che vola, sta sentendo (col sonar) un ostacolo davanti, ha il compito di servire il caffè agli amici, quindi ha tutte queste sensazioni e motivazioni, quali deve prendere in considerazione e quali no? Abbiamo riprodotto questi tipi di meccanismi di attenzione su sistemi robotici.
L’idea che ci è venuta è quella di utilizzare l’attenzione che fa uso di percezioni visive. Basti pensare agli esperimenti condotti in Canada per incidenti stradali. È stata misurata l’attenzione del guidatore attraverso i movimenti saccadici, cioè i movimenti della pupilla, mediante una piccola telecamera. Si ipotizza che questi movimenti siano legati al meccanismo dell’attenzione: in funzione di quella che è la scena della strada, il soggetto presta attenzione con un certo ritmo – l’attenzione non è costante, ci si distrae continuamente – questo ritmo si modifica in funzione di quello che accade nel contesto. Si è dimostrato che introducendo un meccanismo di distrazione attraverso una cuffia (ad esempio la richiesta di risolvere un problema matematico in tempo reale) l’attenzione che il soggetto rivolge al suo compito (guidare) diminuisce, perchè impegnato anche in un altra attività. L’attenzione è rilevata sulla base della modifica di quello che si sta compiendo, se non accade nulla l’attenzione resta costante con certi ritmi. Il mondo intorno a noi cambia e può cambiare improvvisamente, e allora l’attenzione si rivolgerà a quel cambiamento improvviso distraendosi dagli altri compiti che si stanno svolgendo.
Quali sono i risvolti e le prospettive legati allo studio dei meccanismi dell’attenzione?
È uno studio che ora ci sta portando a concentrarci anche sul mondo dell’autismo. In letteratura c’è tutta una serie di esperimenti sull’utilizzo dei sistemi robotici come terapia per i bambini autistici, con l’intento di attivare e mantenere l’attenzione del bambino, quindi il rapporto sociale con quello che lo circonda. Ci sono studi correlati all’autismo per la fase terapeutica, ma non è molto utile a mio avviso pensare di dare al bambino un robot col quale interagire. Innanzitutto si dovrebbero avere dei sistemi robotici veramente affidabili e che sollecitino nel bambino questo aspetto di cui è carente. La comunicazione, non si esprime, però, solo con le parole, ma anche con gli atteggiamenti, con i gesti ed è una cosa molto difficile da mettere in un sistema automatico.
Altra cosa è mettere in cantiere progetti mirati alla prevenzione.
Il suo dipartimento è già impegnato in questo senso?
C’è già una nostra ipotesi di progetto in collaborazione con psichiatri e genetisti della Federico II e della Seconda Università di Napoli per capire come un bambino autistico esplora quello che lo circonda, registrando i movimenti che il bambino fa con gli occhi e con la testa così da comprendere quali sono i meccanismi che adopera per esplorare la scena. E’ noto che i bambini autistici muovono gli occhi in maniera anomala. Registrare questi movimenti e registrare quello che il bambino osserva può portare a indicazioni su come proporre ad esempio un racconto su monitor o mantenere desta l’attenzione del bambino. Abbiamo costruito una sorta di occhialini, non invasivi e fastidiosi per il bambino, con una telecamera che registra i movimenti saccadici e una telecamera assiale a 180° gradi che dà conto di cosa sta osservando il bambino (magari di un filmato proiettato su un grande schermo).
La stessa operazione la faremo con i normodotati per analizzare le differenze. I risultati potrebbero consentire di capire se ci sono correlazioni sul grado di autismo, perchè esistono diversi gradi di autismo che non si riesce a misurare in maniera precisa. Riuscire a trovare lo strumento di misura potrebbe essere già un buon traguardo. I presunti livelli di autismo che vorremmo individuare, collegati alle eventuali alterazioni genetiche offrirebbero dei risultati molto interessanti soprattutto nella fase di prevenzione.
In letteratura risulta, infatti, che nelle famiglie in cui vivono i bambini autistici, spesso anche i fratellini minori dopo un po’ di tempo presentano lo stesso problema, allora, al di là dell’indagine di tipo genetico, il problema è fare una prediagnosi. Da diversi articoli di neuropsichiatria risulta, inoltre, che anche i bambini che sono predisposti all’autismo hanno movimenti oculari differenti dai normo-dotati.
Lo studio dell’autistico consolidato e degli atteggiamenti dei fratelli minori che potrebbero essere predisposti potrebbe rilevarsi utile per fare una prediagnosi e quindi curare prima che il fenomeno si possa verificare.
Questo è lo scenario, per ora si tratta solo di un’idea di progetto, abbiamo attivato i primi protocolli di sperimentazione con l’Istituto Antoniano di Ercolano, una struttura bellissima con personale veramente dedicato a questi bambini e speriamo che si possa presto arrivare anche a dei risultati concreti.
Una robotica a tutto campo…
Alle spalle di tutto questo c’è l’impegno di tutto il mio giovane gruppo di ricerca che lavora veramente con passione: due ricercatori, due laureandi, una dottoranda impegnati ora anche con Futuro Remoto, con l’intento di mostrare che a Napoli queste cose si fanno e si fanno bene, come si fanno altrove. Peraltro la presenza a Napoli di Bruno Siciliano, fa della città un punto di riferimento internazionale per la robotica. Insieme condividiamo il laboratorio di robotica, un grosso spazio che siamo riusciti da poco ad ottenere dall’Ateneo, entrambi rientriamo nel progetto europeo Dexmart, per creare un ponte tra la ricerca sulla conoscenza naturale e quella sulla conoscenza artificiale. L’esigenza spazi grandi è crescente, finora i nostri esperimenti con i robot sono stati fatti nei corridoi del dipartimento di biologia, è lì che è possibile trovarli ancora ogni pomeriggio.
Con Futuro Remoto potremo tutti conoscere i vostri robot senza intralciare i corridoi del dipartimento?
Certo, potrete scoprire Marybot, la nostra recente creatura, ma ci saranno anche Bibì e Bibò, piccoli robot chiamati così in onore dei personaggi del Corriere dei Piccoli e altre sorprese e simulazioni.
E ho il presentimento che i nostri robot non lasceranno mai vuoti i corridoi, non hanno voglia di restare rintanati in laboratorio tutto il tempo. E del resto anche gli studenti non lo vorrebbero, ormai sono abituati a vedere i loro amici speciali animare il dipartimento, c’è Marybot che riconosce i loro volti, li segue e persino li corteggia.