Daniel Wolpert: The real reason for brains

Traduttore: Anna Cristiana Minoli Revisore: Ana María Pérez

I'm a neuroscientist.

Sono un neuroscienziato.

And in neuroscience,

E in neuroscienza,

we have to deal with many difficult questions about the brain.

abbiamo a che fare con molte domande difficili sul cervello.

But I want to start with the easiest question

Ma voglio cominciare con la domanda più facile

and the question you really should have all asked yourselves at some point in your life,

e la domanda che avreste dovuto tutti chiedervi a un certo punto della vostra vita,

because it's a fundamental question

perché è una domanda fondamentale

if we want to understand brain function.

se vogliamo capire il funzionamento del cervello.

And that is, why do we and other animals

Ed è, perché noi e altri animali

have brains?

abbiamo un cervello?

Not all species on our planet have brains,

Non tutte le specie sul pianeta hanno un cervello,

so if we want to know what the brain is for,

quindi se vogliamo capire a cosa serve il cervello,

let's think about why we evolved one.

cerchiamo di pensare a perché il nostro si è evoluto.

Now you may reason that we have one

Potreste pensare che ce l'abbiamo

to perceive the world or to think,

per percepire il mondo o per pensare,

and that's completely wrong.

ed è totalmente sbagliato.

If you think about this question for any length of time,

Se pensate a questa domanda per un momento

it's blindingly obvious why we have a brain.

è assolutamente ovvio il perché abbiamo un cervello.

We have a brain for one reason and one reason only,

Abbiamo un cervello per una ragione ed una sola,

and that's to produce adaptable and complex movements.

ed è per produrre movimenti complessi ed adattabili.

There is no other reason to have a brain.

Non ci sono altri motivi per avere un cervello.

Think about it.

Pensateci.

Movement is the only way you have

Il movimento è l'unico modo che abbiamo

of affecting the world around you.

di influenzare il mondo che abbiamo intorno a noi.

Now that's not quite true. There's one other way, and that's through sweating.

Non è proprio vero. C'è un altro modo, ed è attraverso il sudore.

But apart from that,

Ma a parte questo,

everything else goes through contractions of muscles.

tutto il resto passa attraverso la contrazione dei muscoli.

So think about communication --

Pensate alla comunicazione -

speech, gestures, writing, sign language --

linguaggio, gesti, scrittura, linguaggio dei segni -

they're all mediated through contractions of your muscles.

passano tutti dalla contrazione dei muscoli.

So it's really important to remember

È quindi molto importante ricordare

that sensory, memory and cognitive processes are all important,

che i processi sensoriali, mnemonici e cognitivi sono tutti importanti,

but they're only important

ma sono importanti solo

to either drive or suppress future movements.

per guidare o sopprimere futuri movimenti.

There can be no evolutionary advantage

Non ci può essere nessun vantaggio evolutivo

to laying down memories of childhood

nell'abbandonare ricordi d'infanzia

or perceiving the color of a rose

o percepire il colore di una rosa

if it doesn't affect the way you're going to move later in life.

se non influisce sul modo in cui ci muoveremo più avanti nella vita.

Now for those who don't believe this argument,

Per coloro che non credono a questo ragionamento,

we have trees and grass on our planet without the brain,

ci sono alberi ed erba sul nostro pianeta senza cervello,

but the clinching evidence is this animal here --

ma la prova evidente è questo animale qui -

the humble sea squirt.

l'umile ascidia.

Rudimentary animal, has a nervous system,

Animali primitivi, con un sistema nervoso,

swims around in the ocean in its juvenile life.

nuotano nell'oceano nei primi anni di vita.

And at some point of its life,

A un certo punto della loro vita,

it implants on a rock.

si impiantano su uno scoglio.

And the first thing it does in implanting on that rock, which it never leaves,

E la prima cosa che fanno impiantandosi su uno scoglio, che non lasciano più,

is to digest its own brain and nervous system

è digerire il proprio cervello e il proprio sistema nervoso

for food.

per alimentarsi.

So once you don't need to move,

Quindi una volta che non c'è più bisogno di muoversi,

you don't need the luxury of that brain.

non c'è più necessità del lusso di un cervello.

And this animal is often taken

E questo animale viene spesso preso

as an analogy to what happens at universities

come analogia a quello che succede nelle università

when professors get tenure,

quando i professori ottengono la cattedra,

but that's a different subject.

ma questo è un altro discorso.

(Applause)

(Applausi)

So I am a movement chauvinist.

Sono fanatico del movimento.

I believe movement is the most important function of the brain --

Credo che il movimento sia la funzione più importante del cervello,

don't let anyone tell you that it's not true.

e non fatevi dire il contrario da nessuno.

Now if movement is so important,

Se il movimento è così importante,

how well are we doing

quanto siamo bravi

understanding how the brain controls movement?

nel capire come il cervello controlla i movimenti?

And the answer is we're doing extremely poorly; it's a very hard problem.

E la risposta è che siamo pessimi; è un problema molto difficile.

But we can look at how well we're doing

Ma possiamo vedere quanto siamo bravi

by thinking about how well we're doing building machines

pensando a quanto siamo bravi nel costruire macchine

which can do what humans can do.

che possono fare quello che fanno gli esseri umani.

Think about the game of chess.

Pensate al gioco degli scacchi.

How well are we doing determining what piece to move where?

Quanto siamo bravi a determinare che pezzo muovere e dove?

If you pit Garry Kasparov here, when he's not in jail,

Se fate sfidare Gary Kasparov, quando non è in galera,

against IBM's Deep Blue,

contro l'IBM Deep Blue,

well the answer is IBM's Deep Blue will occasionally win.

la risposta è che l'IBM Deep Blue vincerà di tanto in tanto.

And I think if IBM's Deep Blue played anyone in this room, it would win every time.

E credo che se l'IBM Deep Blue giocasse con chiunque in questa stanza, vincerebbe sempre.

That problem is solved.

Quel problema è risolto.

What about the problem

E che ne dite del problema

of picking up a chess piece,

di afferrare un pezzo degli scacchi,

dexterously manipulating it and putting it back down on the board?

maneggiarlo abilmente e rimetterlo sulla scacchiera?

If you put a five year-old child's dexterity against the best robots of today,

Se mettete di fronte l'abilità di un bambino di cinque anni contro i migliori robot di oggi,

the answer is simple:

la risposta è semplice:

the child wins easily.

il bambino vince con facilità.

There's no competition at all.

Non c'è gara.

Now why is that top problem so easy

Perché questo problema è così facile

and the bottom problem so hard?

e l'altro problema è così difficile?

One reason is a very smart five year-old

Un motivo è che un bambino di cinque anni molto sveglio

could tell you the algorithm for that top problem --

potrebbe dirvi l'algoritmo di quel problema -

look at all possible moves to the end of the game

cercare tutte le possibili mosse fino alla fine del gioco

and choose the one that makes you win.

e scegliere quella che vi fa vincere.

So it's a very simple algorithm.

È un algoritmo molto semplice.

Now of course there are other moves,

Ovviamente ci sono altre mosse,

but with vast computers we approximate

ma con grandi computer è approssimativo

and come close to the optimal solution.

e si avvicina alla soluzione ottimale.

When it comes to being dexterous,

Quando si tratta di abilità,

it's not even clear what the algorithm is you have to solve to be dexterous.

non è chiaro quale sia l'algoritmo da seguire per essere abili.

And we'll see you have to both perceive and act on the world,

E ci accorgiamo che si deve sia percepire che agire sul mondo,

which has a lot of problems.

cosa che comporta molti problemi.

But let me show you cutting-edge robotics.

Ma lasciate che vi mostri una robotica d'avanguardia.

Now a lot of robotics is very impressive,

Molta robotica è assai impressionante,

but manipulation robotics is really just in the dark ages.

ma la robotica di manipolazione è ancora in un periodo buio.

So this is the end of a Ph.D. project

Questa è la conclusione del progetto di un dottorato

from one of the best robotics institutes.

che viene da uno dei migliori istituti di robotica.

And the student has trained this robot

Lo studente ha formato questo robot

to pour this water into a glass.

per versare l'acqua in un bicchiere.

It's a hard problem because the water sloshes about, but it can do it.

È un problema difficile perché l'acqua fuoriesce, ma riesce a farlo.

But it doesn't do it with anything like the agility of a human.

Ma non lo fa neanche lontanamente con l'agilità di un essere umano.

Now if you want this robot to do a different task,

Se volete che questo robot faccia un lavoro diverso

that's another three-year Ph.D. program.

ci vuole un altro programma di dottorato di tre anni.

There is no generalization at all

In robotica, da un compito ad un altro

from one task to another in robotics.

non è possibile generalizzare.

Now we can compare this

Possiamo confrontare questo

to cutting-edge human performance.

con l'esecuzione all'avanguardia di un essere umano.

So what I'm going to show you is Emily Fox

Vi mostrerò Emily Fox

winning the world record for cup stacking.

che realizza il record del mondo di impilamento dei bicchierini.

Now the Americans in the audience will know all about cup stacking.

Gli americani tra il pubblico sapranno tutto di impilamento dei bicchierini.

It's a high school sport

È uno sport che si pratica al liceo

where you have 12 cups you have to stack and unstack

dove ci sono 12 bicchierini da impilare e disimpilare

against the clock in a prescribed order.

in ordine preciso e contro il tempo.

And this is her getting the world record in real time.

E questa è lei mentre realizza il record del mondo in tempo reale.

(Laughter)

(Risate)

(Applause)

(Applausi)

And she's pretty happy.

Ed è abbastanza contenta.

We have no idea what is going on inside her brain when she does that,

Non abbiamo nessuna idea di quello che succede nel suo cervello mentre lo fa,

and that's what we'd like to know.

ed è quello che vorremmo sapere.

So in my group, what we try to do

Quindi nel mio gruppo, quello che cerchiamo di fare

is reverse engineer how humans control movement.

è l'ingegneria inversa di come gli esseri umani controllano il movimento.

And it sounds like an easy problem.

E sembra un problema facile.

You send a command down, it causes muscles to contract.

Si manda giù un comando, che causa contrazione muscolare.

Your arm or body moves,

Il braccio o il corpo si muovono,

and you get sensory feedback from vision, from skin, from muscles and so on.

e si ottiene una reazione sensoriale dalla vista, dalla pelle, dai muscoli e così via.

The trouble is

Il problema è

these signals are not the beautiful signals you want them to be.

che questi segnali non sono i bei segnali che vorreste.

So one thing that makes controlling movement difficult

Quindi una cosa che rende difficile il controllo del movimento

is, for example, sensory feedback is extremely noisy.

è, per esempio, che il riscontro sensoriale è estremamente rumoroso.

Now by noise, I do not mean sound.

Con rumoroso non intendo sonoro.

We use it in the engineering and neuroscience sense

Usiamo il termine in ingegneria e neuroscieza

meaning a random noise corrupting a signal.

con il significato di rumore casuale che altera il segnale.

So the old days before digital radio when you were tuning in your radio

Ai vecchi tempi prima della radio digitale quando sintonizzavate la radio

and you heard "crrcckkk" on the station you wanted to hear,

e sentivate "crrrrckkk" sulla frequenza che volevate sentire,

that was the noise.

quello era il rumore.

But more generally, this noise is something that corrupts the signal.

Ma in linea generale, questo rumore è qualcosa che altera il segnale.

So for example, if you put your hand under a table

Quindi per esempio, se mettete le mani sotto un tavolo

and try to localize it with your other hand,

e cercate di localizzarla con l'altra mano,

you can be off by several centimeters

potete discostarvi di parecchi centimetri

due to the noise in sensory feedback.

a causa del rumore del riscontro sensoriale.

Similarly, when you put motor output on movement output,

Allo stesso modo, quando gli effettori vengono stimolati,

it's extremely noisy.

è estremamente rumoroso.

Forget about trying to hit the bull's eye in darts,

Dimenticatevi di colpire il bersaglio con le freccette,

just aim for the same spot over and over again.

puntando allo stesso punto più e più volte.

You have a huge spread due to movement variability.

C'è una grossa differenza dovuta alla variabilità del movimento.

And more than that, the outside world, or task,

E non solo, il mondo esterno, o il compito,

is both ambiguous and variable.

sono entrambi ambigui e variabili.

The teapot could be full, it could be empty.

Il bicchiere può essere pieno, può essere vuoto.

It changes over time.

Cambia col tempo.

So we work in a whole sensory movement task soup of noise.

Lavoriamo quindi in un calderone di rumore da movimento sensoriale.

Now this noise is so great

Questo rumore è così fantastico

that society places a huge premium

che la società offre una grossa ricompensa

on those of us who can reduce the consequences of noise.

a coloro che riescono a ridurre le conseguenze del rumore.

So if you're lucky enough to be able to knock a small white ball

Se siete abbastanza fortunati da riuscire a infilare una pallina bianca

into a hole several hundred yards away using a long metal stick,

in un buco a centinaia di metri di distanza utilizzando una stecca di metallo,

our society will be willing to reward you

la nostra società è disposta a ricompensarvi

with hundreds of millions of dollars.

con centinaia di milioni di dollari.

Now what I want to convince you of

Ciò di cui voglio convincervi

is the brain also goes through a lot of effort

è che il cervello fa molti sforzi

to reduce the negative consequences

per ridurre le conseguenze negative

of this sort of noise and variability.

di questo rumore e variabilità.

And to do that, I'm going to tell you about a framework

E per fare questo, vi racconterò di una struttura

which is very popular in statistics and machine learning of the last 50 years

molto popolare in statistica e nell'apprendimento automatico degli ultimi 50 anni

called Bayesian decision theory.

che si chiama Teoria Decisionale Bayesiana.

And it's more recently a unifying way

E oggi è un sistema unificante

to think about how the brain deals with uncertainty.

per pensare a come il cervello tratta l'incertezza.

And the fundamental idea is you want to make inferences and then take actions.

E l'idea fondamentale è che si vogliono fare deduzioni e poi intraprendere azioni.

So let's think about the inference.

Pensiamo alla deduzione.

You want to generate beliefs about the world.

Si vuole generare una convinzione sul mondo.

So what are beliefs?

Quali sono le vostre convinzioni?

Beliefs could be: where are my arms in space?

Le convinzioni possono essere: dove sono le mie braccia nello spazio?

Am I looking at a cat or a fox?

Assomiglio a un gatto o a una volpe?

But we're going to represent beliefs with probabilities.

Ma rappresenteremo le convinzioni con le probabilità.

So we're going to represent a belief

Rappresenteremo una convinzione

with a number between zero and one --

con un numero tra zero e uno -

zero meaning I don't believe it at all, one means I'm absolutely certain.

zero significa che non ci credo per niente, uno significa che sono assolutamente certo.

And numbers in between give you the gray levels of uncertainty.

E i numeri in mezzo vi danno i livelli di incertezza.

And the key idea to Bayesian inference

E l'idea chiave della deduzione bayesiana

is you have two sources of information

è avere due fonti di informazioni

from which to make your inference.

da cui fare la vostra deduzione.

You have data,

Avete i dati,

and data in neuroscience is sensory input.

e i dati in neuroscienza è uno stimolo sensoriale.

So I have sensory input, which I can take in to make beliefs.

Quindi ho uno stimolo sensoriale da cui partire per creare le mie convinzioni.

But there's another source of information, and that's effectively prior knowledge.

Ma c'è un'altra fonte di informazione, e sono in realtà le conoscenze precedenti.

You accumulate knowledge throughout your life in memories.

Accumulate conoscenza in memoria durante la vita.

And the point about Bayesian decision theory

E il punto della Teoria Decisionale Bayesiana

is it gives you the mathematics

è che vi dà la matematica

of the optimal way to combine

della maniera ottimale per combinare

your prior knowledge with your sensory evidence

le vostre conoscenze precedenti con le vostre prove sensoriali

to generate new beliefs.

per generare nuove convinzioni.

And I've put the formula up there.

E ho messo qui la formula.

I'm not going to explain what that formula is, but it's very beautiful.

Non starò qui a spiegarvi cos'è questa formula, ma è molto bella.

And it has real beauty and real explanatory power.

Ed è veramente bella e ha un reale potere esplicativo.

And what it really says, and what you want to estimate,

Quello che dice veramente, e quello che volete stimare,

is the probability of different beliefs

è la probabilità di diverse convinzioni

given your sensory input.

dati i vostri stimoli sensoriali.

So let me give you an intuitive example.

Lasciatemi fare un esempio intuitivo.

Imagine you're learning to play tennis

Immaginate di imparare a giocare a tennis

and you want to decide where the ball is going to bounce

e volete decidere dove rimbalzerà la palla

as it comes over the net towards you.

mentre si avvicina dalla rete verso di voi.

There are two sources of information

Ci sono due fonti di informazioni.

Bayes' rule tells you.

La regola di Baye ve lo dice.

There's sensory evidence -- you can use visual information auditory information,

Ci sono prove sensoriali - potete usare l'informazione visiva, l'informazione uditiva,

and that might tell you it's going to land in that red spot.

e potrebbe darvi quell'area rossa.

But you know that your senses are not perfect,

Ma sapete che i vostri sensi non sono perfetti,

and therefore there's some variability of where it's going to land

e quindi c'è una certa dose di variabilità sul punto in cui atterrerà

shown by that cloud of red,

evidenziata da quell'area rossa,

representing numbers between 0.5 and maybe 0.1.

che rappresenta numeri tra 0,5 e forse 0,1.

That information is available in the current shot,

Quell'informazione è disponibile per il colpo in corso,

but there's another source of information

ma c'è un'altra fonte di informazione

not available on the current shot,

non disponibile nel colpo in corso,

but only available by repeated experience in the game of tennis,

ma solo disponibile da esperienze ripetute nel tennis,

and that's that the ball doesn't bounce

ed è che la pallina non rimbalza

with equal probability over the court during the match.

con la stessa probabilità sul campo durante la partita.

If you're playing against a very good opponent,

Se giocate contro un avversario molto bravo,

they may distribute it in that green area,

potrebbe distribuirsi su quest'area verde,

which is the prior distribution,

che è la distribuzione precedente,

making it hard for you to return.

mettendovi in difficoltà nel rispondere.

Now both these sources of information carry important information.

Entrambe le fonti di informazioni contengono informazioni importanti.

And what Bayes' rule says

E quello che dice la regola di Bayes

is that I should multiply the numbers on the red by the numbers on the green

è che dovreste moltiplicare i numeri sull'area rossa per i numeri sull'area verde

to get the numbers of the yellow, which have the ellipses,

per ottenere i numeri del giallo, che hanno le ellissi,

and that's my belief.

e questa è la mia convinzione.

So it's the optimal way of combining information.

È la maniera ottimale di combinare l'informazione.

Now I wouldn't tell you all this if it wasn't that a few years ago,

Non vi direi tutto questo se non fosse che qualche anno fa,

we showed this is exactly what people do

abbiamo mostrato che questo è esattamente quello fa la gente

when they learn new movement skills.

quando impara nuovi movimenti.

And what it means

E ciò che significa

is we really are Bayesian inference machines.

è che siamo veramente delle macchine di deduzione bayesiana.

As we go around, we learn about statistics of the world and lay that down,

Mentre andiamo in giro, impariamo le statistiche del mondo e le mettiamo giù,

but we also learn

ma impariamo anche

about how noisy our own sensory apparatus is,

quanto sia rumoroso il nostro apparato sensoriale,

and then combine those

e combiniamo le due cose

in a real Bayesian way.

in maniera bayesiana.

Now a key part to the Bayesian is this part of the formula.

Un elemento chiave della deduzione bayesiana è questa parte della formula.

And what this part really says

E quello che dice questa parte

is I have to predict the probability

è che devo prevedere la probabilità

of different sensory feedbacks

dei diversi riscontri sensoriali

given my beliefs.

date le mie convinzioni.

So that really means I have to make predictions of the future.

Questo significa quindi che devo fare delle previsioni sul futuro.

And I want to convince you the brain does make predictions

E voglio convincerci che il cervello fa veramente delle previsioni

of the sensory feedback it's going to get.

dai riscontri sensoriali che recepirà.

And moreover, it profoundly changes your perceptions

Inoltre, cambia profondamente le vostre percezioni

by what you do.

a seconda di quello che fate.

And to do that, I'll tell you

E per fare questo, vi spiegherò

about how the brain deals with sensory input.

come il cervello si interfaccia con gli stimoli sensoriali.

So you send a command out,

Allora, inviate un comando,

you get sensory feedback back,

e avete in cambio un riscontro sensoriale,

and that transformation is governed

e quella trasformazione viene gestita

by the physics of your body and your sensory apparatus.

dalla fisica del vostro corpo e dal vostro apparato sensoriale.

But you can imagine looking inside the brain.

Ma potete immaginarlo guardando all'interno del cervello.

And here's inside the brain.

Ecco l'interno del cervello.

You might have a little predictor, a neural simulator,

Potreste avere un piccolo indovino, un simulatore neurale,

of the physics of your body and your senses.

della fisica del vostro corpo e dei vostri sensi.

So as you send a movement command down,

Quindi mentre inviate un comando di movimento,

you tap a copy of that off

ne registrate una copia

and run it into your neural simulator

e la fate girare nel vostro simulatore neurale

to anticipate the sensory consequences of your actions.

per anticipare le conseguenze sensoriali delle vostre azioni.

So as I shake this ketchup bottle,

Quindi, mentre agito questa bottiglia di ketchup,

I get some true sensory feedback as the function of time in the bottom row.

ne ricavo dei riscontri sensoriali in funzione del tempo del risultato.

And if I've got a good predictor, it predicts the same thing.

E se il mio sistema prevede bene, prevede la stessa cosa.

Well why would I bother doing that?

Perché dovrei disturbarmi a fare tutto ciò?

I'm going to get the same feedback anyway.

Otterrò comunque lo stesso riscontro.

Well there's good reasons.

Ci sono buone ragioni.

Imagine, as I shake the ketchup bottle,

Immaginate, mentre agito la bottiglia di ketchup,

someone very kindly comes up to me and taps it on the back for me.

appare qualcuno che gentilmente dà qualche colpetto per me.

Now I get an extra source of sensory information

Ricevo una fonte extra di informazioni sensoriali

due to that external act.

dovute ad un atto esterno.

So I get two sources.

Ho quindi due fonti.

I get you tapping on it, and I get me shaking it,

Ci siete voi che date colpetti e io che agito,

but from my senses' point of view,

entrambi dal punto di vista dei miei sensi,

that is combined together into one source of information.

che si combinano in un'unica fonte di informazione.

Now there's good reason to believe

Ci sono buone ragioni per credere

that you would want to be able to distinguish external events from internal events.

che vorreste essere in grado di distinguere eventi esterni da eventi interni.

Because external events are actually much more behaviorally relevant

Perché gli eventi esterni sono molto più rilevanti dal punto di vista comportamentale

than feeling everything that's going on inside my body.

del sentire tutto ciò che accade all'interno del mio corpo.

So one way to reconstruct that

Un modo per ricostruirlo

is to compare the prediction --

è confrontare la previsione -

which is only based on your movement commands --

che è basato solo sui vostri comandi di movimento -

with the reality.

con la realtà.

Any discrepancy should hopefully be external.

Qualunque discrepanza dovrebbe, se tutto va bene, essere esterna.

So as I go around the world,

Mentre me ne vado in giro,

I'm making predictions of what I should get, subtracting them off.

faccio previsioni di quello che dovrebbe succedere e le sottraggo.

Everything left over is external to me.

Tutto ciò che rimane mi è esterno.

What evidence is there for this?

Quali prove ci sono di tutto ciò?

Well there's one very clear example

C'è un esempio molto chiaro

where a sensation generated by myself feels very different

dove una sensazione generata da me stesso sembra molto diversa

then if generated by another person.

da quella generata da un'altra persona.

And so we decided the most obvious place to start

Abbiamo quindi deciso il punto più ovvio da cui cominciare

was with tickling.

ossia il solletico.

It's been known for a long time, you can't tickle yourself

È noto da tempo che non si può solleticare sé stessi

as well as other people can.

così come riescono a fare gli altri.

But it hasn't really been shown, it's because you have a neural simulator,

Ma non è stato veramente dimostrato, è perché avete un simulatore neurale,

simulating your own body

che simula il vostro corpo

and subtracting off that sense.

e sottrae quel senso.

So we can bring the experiments of the 21st century

Possiamo allora avviare l'esperimento del 21° secolo

by applying robotic technologies to this problem.

applicando la robotica a questo problema.

And in effect, what we have is some sort of stick in one hand attached to a robot,

E in effetti, abbiamo questo bastoncino attaccato alla mano di un robot,

and they're going to move that back and forward.

che lo muoverà avanti e indietro.

And then we're going to track that with a computer

E lo tracceremo con un computer

and use it to control another robot,

e lo useremo per controllare un altro robot,

which is going to tickle their palm with another stick.

che gli farà il solletico sul palmo della mano con un altro bastoncino.

And then we're going to ask them to rate a bunch of things

E poi si chiederà loro di valutare tutta una serie di cose

including ticklishness.

incluso il solletico.

I'll show you just one part of our study.

Vi mostrerò solo una parte dello studio.

And here I've taken away the robots,

E qui ho tolto i robot,

but basically people move with their right arm sinusoidally back and forward.

ma sostanzialmente le persone muovono il braccio destro avanti e indietro.

And we replay that to the other hand with a time delay.

E lo replichiamo dall'altra parte con un certo ritardo.

Either no time delay,

O senza ritardo,

in which case light would just tickle your palm,

nel qual caso la luce semplicemente vi solletica il palmo,

or with a time delay of two-tenths of three-tenths of a second.

o con un certo ritardo di 2 decimi o 3 decimi di secondo.

So the important point here

Il punto importante qui

is the right hand always does the same things -- sinusoidal movement.

è che la mano destra fa sempre le stesse cose - lo stesso movimento ondeggiante.

The left hand always is the same and puts sinusoidal tickle.

La mano sinistra è sempre la stessa e fa un solletico ondeggiante.

All we're playing with is a tempo causality.

Tutto quello con cui stiamo giocando è la causalità temporale.

And as we go from naught to 0.1 second,

E mentre passiamo da niente a 0,1 secondo,

it becomes more ticklish.

comincia a soffrire il solletico.

As you go from 0.1 to 0.2,

Mentre passiamo da 0,1 a 0,2,

it becomes more ticklish at the end.

soffre ancora di più il solletico.

And by 0.2 of a second,

E a 0,2 secondi,

it's equivalently ticklish

soffre il solletico come quando

to the robot that just tickled you without you doing anything.

il robot faceva il solletico e lui non faceva niente.

So whatever is responsible for this cancellation

Qualunque cosa sia responsabile di questa cancellazione

is extremely tightly coupled with tempo causality.

è estremamente legato alla casualità temporale.

And based on this illustration, we really convinced ourselves in the field

E basandoci su questa illustrazione, ci siamo veramente convinti in questo campo

that the brain's making precise predictions

che il cervello fa previsioni precise

and subtracting them off from the sensations.

e le sottrae dalle sensazioni.

Now I have to admit, these are the worst studies my lab has ever run.

Devo ammettere, questi sono gli studi peggiori che il mio laboratorio abbia mai fatto.

Because the tickle sensation on the palm comes and goes,

Perché la sensazione di solletico sul palmo va e viene,

you need large numbers of subjects

bisogna avere un numero più ampio di soggetti

with these stars making them significant.

con queste stelle che li rendono più significativi.

So we were looking for a much more objective way

Stiamo quindi cercando un modo più obiettivo

to assess this phenomena.

di valutare il fenomeno.

And in the intervening years I had two daughters.

E nel frattempo ho avuto due bambine.

And one thing you notice about children in backseats of cars on long journeys,

E una cosa che si nota nei bambini nei sedili posteriori delle macchine nei viaggi lunghi,

they get into fights --

litigano -

which started with one of them doing something to the other, the other retaliating.

cominciano con uno che fa qualcosa all'altro, l'altro che si vendica.

It quickly escalates.

Si intensifica rapidamente.

And children tend to get into fights which escalate in terms of force.

E i bambini tendono a innescare litigi che si intensificano.

Now when I screamed at my children to stop,

Quando urlo alle mie figlie di smettere,

sometimes they would both say to me

qualche volta mi dicono entrambe

the other person hit them harder.

che l'altra l'ha colpita più forte.

Now I happen to know my children don't lie,

Per fortuna so che le mie bambine non mentono.

so I thought, as a neuroscientist,

quindi ho pensato, in quanto neuroscienziato,

it was important how I could explain

che fosse importante cercare di spiegare

how they were telling inconsistent truths.

come potessero raccontare verità incoerenti.

And we hypothesize based on the tickling study

E ipotizziamo, basandoci sugli studi sul solletico,

that when one child hits another,

che quando un bambino ne colpisce un altro,

they generate the movement command.

generano un comando di movimento.

They predict the sensory consequences and subtract it off.

Prevedono le conseguenze sensoriali e le sottraggono.

So they actually think they've hit the person less hard than they have --

Quindi in realtà pensano di avere colpito la persona meno forte di loro -

rather like the tickling.

un po' come nel solletico.

Whereas the passive recipient

Mentre il destinatario passivo

doesn't make the prediction, feels the full blow.

non fa previsioni, sente tutta l'intensità della botta.

So if they retaliate with the same force,

Quindi se reagiscono con la stessa forza,

the first person will think it's been escalated.

la prima persona penserà che è stata intensificata.

So we decided to test this in the lab.

Allora abbiamo deciso di testarlo in laboratorio.

(Laughter)

(Risate)

Now we don't work with children, we don't work with hitting,

Non lavoriamo con i bambini, non lavoriamo con la forza,

but the concept is identical.

ma il concetto è identico.

We bring in two adults. We tell them they're going to play a game.

Portiamo due adulti. Diciamo loro che giocheranno a un gioco.

And so here's player one and player two sitting opposite to each other.

E quindi ecco il giocatore uno e il giocatore due seduti l'uno di fronte all'altro.

And the game is very simple.

E il gioco è molto semplice.

We started with a motor

Abbiamo cominciato con un motore

with a little lever, a little force transfuser.

con una piccola leva, che trasmetta forza.

And we use this motor to apply force down to player one's fingers

E usiamo questo motore per imprimere la forza sulle dita del giocatore uno

for three seconds and then it stops.

per tre secondi e poi si ferma.

And that player's been told, remember the experience of that force

E a quel giocatore viene detto, ricordati l'esperienza di quella forza

and use your other finger

e usa l'altro dito

to apply the same force

per imprimere la stessa forza

down to the other subject's finger through a force transfuser -- and they do that.

sulle dita dell'altro soggetto con una trasmissione della forza - e lo fanno.

And player two's been told, remember the experience of that force.

E al giocatore due viene detto, ricordati l'esperienza di quella forza.

Use your other hand to apply the force back down.

Usa l'altra mano per restituire la stessa forza.

And so they take it in turns

E quindi a turno

to apply the force they've just experienced back and forward.

applicano la stessa forza che hanno risentito avanti e indietro.

But critically,

Importante però,

they're briefed about the rules of the game in separate rooms.

è che vengono istruiti sulle regole del gioco in stanze separate.

So they don't know the rules the other person's playing by.

Quindi non sanno le regole con cui sta giocando l'altra persona.

And what we've measured

E quello che abbiamo misurato

is the force as a function of terms.

è la forza in funzione delle regole.

And if we look at what we start with,

E se guardiamo quello con cui abbiamo iniziato,

a quarter of a Newton there, a number of turns,

lì un quarto di Newton, un numero di giri,

perfect would be that red line.

l'ideale sarebbe quella linea rossa.

And what we see in all pairs of subjects is this --

E quello che vediamo in ogni coppia è questo -

a 70 percent escalation in force

un aumento del 70% della forza

on each go.

ad ogni passaggio.

So it really suggests, when you're doing this --

Suggerisce quindi, quando lo facciamo -

based on this study and others we've done --

basandoci su questi studi e altri che abbiamo fatto -

that the brain is canceling the sensory consequences

che il cervello cancella le conseguenze sensoriali

and underestimating the force it's producing.

e sottovaluta la forza che produce.

So it re-shows the brain makes predictions

Quindi mostra di nuovo che il cervello fa previsioni

and fundamentally changes the precepts.

e in sostanza cambia le regole.

So we've made inferences, we've done predictions,

Quindi abbiamo fatto delle deduzioni, abbiamo fatto delle previsioni,

now we have to generate actions.

ora dobbiamo generare delle azioni.

And what Bayes' rule says is, given my beliefs,

E quello che dice la regola di Baye è, date le mie convinzioni,

the action should in some sense be optimal.

l'azione dovrebbe in qualche modo essere ottimale.

But we've got a problem.

Ma c'è un problema.

Tasks are symbolic -- I want to drink, I want to dance --

I compiti sono simbolici - voglio bere, voglio ballare -

but the movement system has to contract 600 muscles

ma il sistema motorio deve contrarre 600 muscoli

in a particular sequence.

in una particolare sequenza.

And there's a big gap

E c'è una grossa differenza

between the task and the movement system.

tra il compito e il sistema motorio.

So it could be bridged in infinitely many different ways.

Potrebbe quindi essere colmato in infiniti modi diversi.

So think about just a point to point movement.

Pensate a un solo punto a cui indirizzare il movimento.

I could choose these two paths

Potrei scegliere questi due percorsi

out of an infinite number of paths.

da un infinito numero di percorsi.

Having chosen a particular path,

Avendo scelto un particolare tracciato,

I can hold my hand on that path

posso tenere la mano su quel tracciato

as infinitely many different joint configurations.

con infinite differenti configurazioni dell'articolazione.

And I can hold my arm in a particular joint configuration

E posso tenere il mio braccio in una particolare configurazione congiunta

either very stiff or very relaxed.

molto rigida o molto rilassata.

So I have a huge amount of choice to make.

Ho una grande quantità di scelte da fare.

Now it turns out, we are extremely stereotypical.

Scopriamo che siamo estremamente stereotipati.

We all move the same way pretty much.

Ci muoviamo più o meno tutti nello stesso modo.

And so it turns out we're so stereotypical,

Si scopre che siamo così stereotipati,

our brains have got dedicated neural circuitry

che i nostri cervelli hanno un circuito neurale dedicato

to decode this stereotyping.

per decodificare questi stereotipi.

So if I take some dots

Con qualche puntino

and set them in motion with biological motion,

che metto in movimento con un movimento biologico,

your brain's circuitry would understand instantly what's going on.

i circuiti del vostro cervello capiscono istantaneamente cosa sta succedendo.

Now this is a bunch of dots moving.

Questa è una serie di puntini in movimento.

You will know what this person is doing,

Sapete cosa sta facendo questa persona,

whether happy, sad, old, young -- a huge amount of information.

se è felice, triste, vecchia, giovane - tantissime informazioni.

If these dots were cars going on a racing circuit,

Se questi puntini fossero auto in un circuito di gara,

you would have absolutely no idea what's going on.

non avreste assolutamente idea di quello che sta succedendo.

So why is it

Allora perché

that we move the particular ways we do?

ci muoviamo in quel modo particolare?

Well let's think about what really happens.

Pensiamo a quello che succede veramente.

Maybe we don't all quite move the same way.

Magari non ci muoviamo tutti nello stesso modo.

Maybe there's variation in the population.

Magari c'è qualche differenza tra la popolazione.

And maybe those who move better than others

E forse coloro che si muovono meglio di altri

have got more chance of getting their children into the next generation.

hanno più possibilità di mandare avanti la propria prole nella generazione successiva.

So in evolutionary scales, movements get better.

Quindi sulla scala dell'evoluzione, i movimenti migliorano.

And perhaps in life, movements get better through learning.

E forse nella vita, i movimenti migliorano imparando.

So what is it about a movement which is good or bad?

Allora com'è un buon movimento e uno cattivo?

Imagine I want to intercept this ball.

Immaginate che voglia intercettare questa palla.

Here are two possible paths to that ball.

Ci sono due possibili percorsi per prendere la palla.

Well if I choose the left-hand path,

Se scelgo la mano sinista,

I can work out the forces required

posso tirare fuori la forza richiesta

in one of my muscles as a function of time.

in uno dei miei muscoli in funzione del tempo.

But there's noise added to this.

Ma a questo si aggiunge rumore.

So what I actually get, based on this lovely, smooth, desired force,

Quello che si ottiene, basandoci su questa splendida e regolare forza desiderata,

is a very noisy version.

è una versione molto rumorosa.

So if I pick the same command through many times,

Se do lo stesso comando molte volte,

I will get a different noisy version each time, because noise changes each time.

otterrò una versione rumorosa ogni volta, perché il rumore cambia ogni volta.

So what I can show you here

Quello che posso mostrarvi

is how the variability of the movement will evolve

è come la variabilità del movimento si evolve

if I choose that way.

se scelgo quella strada.

If I choose a different way of moving -- on the right for example --

Se scelgo un diverso modo di muovermi - quello a destra per esempio -

then I'll have a different command, different noise,

avrò un comando diverso, un rumore diverso,

playing through a noisy system, very complicated.

giocando in un sistema molto rumoroso, molto complicato.

All we can be sure of is the variability will be different.

E quello di cui possiamo essere certi è che la variabilità sarà diversa.

If I move in this particular way,

Se mi muovo in questo particolare modo,

I end up with a smaller variability across many movements.

finisco con una variabilità più piccola tra tanti movimenti.

So if I have to choose between those two,

Quindi se scelgo tra questi due,

I would choose the right one because it's less variable.

sceglierei quello di destra perché è meno variabile.

And the fundamental idea

E l'idea fondamentale

is you want to plan your movements

è che volete pianificare i vostri movimenti

so as to minimize the negative consequence of the noise.

allo scopo di minimizzare le conseguenze negative del rumore.

And one intuition to get

E un'intuizione da recepire

is actually the amount of noise or variability I show here

in realtà è che la quantità di rumore o di variabilità che vi mostro qui

gets bigger as the force gets bigger.

diventa sempre più grande al crescere della forza.

So you want to avoid big forces as one principle.

Quindi per principio volete evitare le grandi forze.

So we've shown that using this,

Abbiamo mostrato che usando questo,

we can explain a huge amount of data --

possiamo spiegare molti dati -

that exactly people are going about their lives planning movements

che la gente gestisce la vita pianficando i movimenti

so as to minimize negative consequences of noise.

in modo da minimizzare le conseguenze del rumore.

So I hope I've convinced you the brain is there

Spero di avervi convinto che il cervello esiste

and evolved to control movement.

e si è evoluto per controllare il movimento.

And it's an intellectual challenge to understand how we do that.

Ed è una sfida intellettuale capire come farlo.

But it's also relevant

Ma è anche rilevante

for disease and rehabilitation.

per le malattie e la riabilitazione.

There are many diseases which effect movement.

Ci sono molte malattie che compromettono il movimento.

And hopefully if we understand how we control movement,

E se tutto va bene se capiamo come controllare il movimento,

we can apply that to robotic technology.

possiamo applicarlo alla robotica.

And finally, I want to remind you,

E infine, voglio ricordarvi,

when you see animals do what look like very simple tasks,

quando vedete animali fare compiti che sembrano molto facili,

the actual complexity of what is going on inside their brain

la reale complessità di quello che succede nel loro cervello

is really quite dramatic.

in realtà è impressionante.

Thank you very much.

Grazie infinite.

(Applause)

(Applausi)

Chris Anderson: Quick question for you, Dan.

Chris Anderson: Una domanda veloce, Dan.

So you're a movement -- (DW: Chauvinist.) -- chauvinist.

Quindi lei è un fanatico - DW: fanatico del movimento

Does that mean that you think that the other things we think our brains are about --

Questo significa che pensa che le altre cose che pensiamo sia il cervello -

the dreaming, the yearning, the falling in love and all these things --

sognare, desiderare, innamorarsi e tutte quelle cose -

are a kind of side show, an accident?

sono solo un effetto collaterale, un incidente?

DW: No, no, actually I think they're all important

DW: No, no, in realtà credo che siano tutte importanti

to drive the right movement behavior to get reproduction in the end.

per guidare il comportamento giusto per portare a termine la riproduzione.

So I think people who study sensation or memory

Credo quindi che la gente che studia le sensazioni o la memoria

without realizing why you're laying down memories of childhood.

senza rendersi conto perché consolidiamo le memorie dell'infanzia.

The fact that we forget most of our childhood, for example,

Il fatto che dimentichiamo molto della nostra infanzia, per esempio,

is probably fine, because it doesn't effect our movements later in life.

probabilmente va bene, perché non influisce sui nostri movimenti più avanti nella vita.

You only need to store things which are really going to effect movement.

Dobbiamo solo memorizzare le cose che influiranno veramente sul movimento.

CA: So you think that people thinking about the brain, and consciousness generally,

CA: Crede quindi che la gente che pensa al cervello e alla consapevolezza in generale,

could get real insight

potrebbe avere veri indizi

by saying, where does movement play in this game?

dicendo, che ruolo ha il movimento in questo gioco?

DW: So people have found out for example

DW: Si è scoperto per esempio

that studying vision in the absence of realizing why you have vision

che studiare la vista senza rendersi conto del perché abbiamo la vista

is a mistake.

è un errore.

You have to study vision with the realization

Bisogna studiare la vista avendo presente

of how the movement system is going to use vision.

come il sistema motorio utilizzerà la vista.

And it uses it very differently once you think about it that way.

E la usa in modi diversi una volta che la pensate in quel modo.

CA: Well that was quite fascinating. Thank you very much indeed.

CA: È stato appassionante. Grazie molte.

(Applause)

(Applausi)