Are Insect Brains the Secret to Great AI? | Frances S. Chance | TED

Traduttore: Alessandra Agata Caruso Revisore: Gabriella Patricola

Creating intelligence on a computer.

Creare intelligenza su un computer

This has been the Holy Grail for artificial intelligence

è il Sacro Graal dell’intelligenza artificiale

da molto tempo.

for quite some time.

But how do we get there?

Ma come ci arriviamo?

So we view ourselves as highly intelligent beings.

Ci consideriamo esseri di elevata intelligenza,

So it's logical to study our own brains,

quindi è logico studiare il nostro cervello,

the substrate of our cognition, for creating artificial intelligence.

il substrato della nostra cognizione,

per creare l’intelligenza artificiale.

Imagine if we could replicate how our own brains work on a computer.

Immaginate se potessimo replicare il modo in cui funziona il nostro cervello

su computer.

But now consider the journey that would be required.

Ma considerate anche al percorso che ciò richiederebbe.

The human brain contains 86 billion neurons.

Il cervello umano contiene 86 miliardi di neuroni,

Each is constantly communicating with thousands of others,

ognuno dei quali costantemente in comunicazione con altri migliaia

and each has individual characteristics of its own.

e ognuno dei quali con caratteristiche individuali.

Capturing the human brain on a computer

Replicare il cervello umano su un computer

may simply be too big and too complex a problem

potrebbe essere un problema troppo grosso e complesso

to tackle with the technology and the knowledge that we have today.

per la tecnologia e le conoscenze attuali.

I believe that we can capture a brain on a computer,

Io ritengo che sia possibile replicare un cervello su un computer,

but we have to start smaller.

ma che dovremmo cominciare da uno più piccolo.

Much smaller.

Molto più piccolo.

These insects have three of the most fascinating brains in the world to me.

Questi insetti, secondo me, hanno tre dei più affascinanti cervelli del mondo.

While they do not possess human-level intelligence,

Anche se non posseggono un’intelligenza di livello umano,

each is remarkable at a particular task.

ognuno è straordinario in un particolare compito.

Think of them as highly trained specialists.

Pensiamo a loro come specialisti altamente qualificati.

African dung beetles are really good at rolling large balls in straight lines.

Gli scarabei stercorari africani

sono bravi a far rotolare grosse palle in linea retta.

(Laughter)

(Risate)

Now, if you've ever made a snowman,

Se avete mai fatto un pupazzo di neve,

you know that rolling a large ball is not easy.

saprete che far rotolare una grossa palla non è facile.

Now picture trying to make that snowman

Ora immaginate di provare a fare un pupazzo di neve

when the ball of snow is as big as you are

facendo rotolare una palla di neve grande quanto voi con la testa.

and you're standing on your head.

(Laughter)

(Risate)

Sahara desert ants are navigation specialists.

Le formiche del deserto del Sahara sono specialiste di orientamento.

They might have to wander a considerable distance to forage for food.

Possono vagare per distanze considerevoli in cerca di cibo.

But once they do find sustenance,

Ma una volta trovato sostentamento,

they know how to calculate the straightest path home.

sanno come calcolare il percorso più diretto verso casa.

And the dragonfly is a hunting specialist.

E la libellula è specialista nella caccia.

In the wild, dragonflies capture approximately 95 percent

In natura, le libellule catturano circa il 95% delle prede che cacciano.

of the prey they choose to go after.

These insects are so good at their specialties

Questi insetti sono così bravi nelle loro specialità

that neuroscientists such as myself study them as model systems

che i neuroscienziati come me li studiano come sistemi modello

to understand how animal nervous systems solve particular problems.

per capire come i sistemi nervosi animali risolvono particolari problemi.

And in my own research, I study brains to bring these solutions,

Nelle mie ricerche, studio i cervelli per offrire queste soluzioni,

the best that biology has to offer, to computers.

il meglio che la biologia ha da offrire, ai computer.

So consider the dragonfly brain.

Prendiamo il cervello della libellula.

It has only on the order of one million neurons.

Ha solo un milione di neuroni.

Now, it's still not easy to unravel a circuit of even one million neurons.

Non è facile svelare un circuito, anche se ha solo un milione di neuroni.

But given the choice

Potendo però scegliere

between trying to tease apart the one-million-neuron brain

tra studiare il cervello di un milione di neuroni

versus the 86-billion-neuron brain,

o il cervello di 86 miliardi,

which would you choose to try first?

con quale scegliereste di iniziare?

(Laughter)

(Risate)

When studying these smaller insect brains,

Studiando i cervelli di questi insetti,

the immediate goal is not human intelligence.

lo scopo immediato non è l’intelligenza umana.

We study these brains for what the insects do well.

Studiamo questi cervelli puntando a ciò che fanno bene.

And in the case of the dragonfly, that's interception.

Nel caso della libellula, è l’intercettazione.

So when dragonflies are hunting,

Quando le libellule cacciano,

they do more than just fly straight at the prey.

fanno più del volare dritti verso la preda.

They fly in such a way that they will intercept it.

Volano in modo da intercettarla.

They aim for where the prey is going to be.

Puntano a prenderla nel punto dove si troverà.

Much like a soccer player, running to intercept a pass.

Come un calciatore che cerca di intercettare un passaggio.

To do this correctly,

Per farlo correttamente,

dragonflies need to perform what is known as a coordinate transformation,

le libellule devono mettere in pratica la cosiddetta trasformazione coordinata,

going from the eye’s frame of reference, or what the dragonfly sees,

che va da ciò che la libellula vede, il frame di riferimento degli occhi,

to the body's frame of reference,

a quello del corpo,

or how the dragonfly needs to turn its body to intercept.

o come la libellula deve girare il corpo per intercettare.

Coordinate transformations are a basic calculation

Le trasformazioni coordinate sono calcoli basilari

that animals need to perform to interact with the world.

che servono agli animali per interagire con il mondo.

We do them instinctively every time we reach for something.

Noi li facciamo istintivamente ogni volta che prendiamo qualcosa.

When I reach for an object straight in front of me,

Quando prendo un oggetto dritto davanti a me,

my arm takes a very different trajectory than if I turn my head,

il braccio fa una traiettoria diversa che se girassi la testa,

look at that same object when it is off to one side

guardando lo stesso oggetto posto lateralmente

and reach for it there.

cercando di prenderlo.

In both cases, my eyes see the same image of that object,

In entrambi i casi, i miei occhi vedono la stessa immagine dell’oggetto,

but my brain is sending my arm on a very different trajectory

ma io mio cervello manda il mio braccio su una traiettoria differente

based on the position of my neck.

basandosi sulla posizione del mio collo.

And dragonflies are fast.

Le libellule sono veloci.

This means they calculate fast.

Quindi calcolano velocemente.

The latency, or the time it takes for a dragonfly to respond

La latenza, il tempo necessario alla libellula per rispondere

once it sees the prey turn,

appena vede la preda girarsi,

is about 50 milliseconds.

è di circa 50 millisecondi.

This latency is remarkable.

Questa latenza è notevole.

For one thing, it's only half the time of a human eye blink.

Da un canto è metà del tempo necessario per un battito di ciglia umano.

But for another thing,

D’altro canto,

it suggests that dragonflies capture how to intercept

ci dice che le libellule acquisiscono il modo di intercettare

in only relatively or surprisingly few computational steps.

in solo pochi passi computazionali.

So in the brain,

Nel cervello,

a computational step is a single neuron

un passo computazionale è un singolo neurone

or a layer of neurons working in parallel.

o uno strato di neuroni che lavorano in parallelo.

It takes a single neuron about 10 milliseconds

Un singolo neurone ci mette circa 10 millisecondi

to add up all its inputs and respond.

a sommare tutti questi input e rispondere.

The 50-millisecond response time

Un tempo di reazione di 50 millisecondi

means that once the dragonfly sees its prey turn,

significa che una volta che la preda gira,

there's only time for maybe four of these computational steps

c’è solo il tempo per circa quattro di questi passi computazionali

or four layers of neurons, working in sequence, one after the other,

o quattro strati di neuroni che lavorano in sequenza, l’uno dopo l’altro,

to calculate how the dragonfly needs to turn.

per calcolare come la libellula debba girare.

In other words, if I want to study

In altri termini, se voglio studiare

how the dragonfly does coordinate transformations,

come le libellule fanno le trasformazioni coordinate,

the neural circuit that I need to understand,

il circuito neurale che devo capire,

the neural circuit that I need to study,

il circuito neurale che devo studiare,

can have at most four layers of neurons.

può avere massimo quattro strati di neuroni.

Each layer may have many neurons,

Ogni strato può avere molti neuroni,

but this is a small neural circuit.

ma è un piccolo circuito neurale.

Small enough that we can identify it

Abbastanza da poter essere identificato

and study it with the tools that are available today.

e studiato con i mezzi dei quali disponiamo oggi.

And this is what I'm trying to do.

Questo è ciò che sto cercando di fare.

I have built a model of what I believe is the neural circuit

Ho fatto un modello di ciò che ritengo un circuito neurale

that calculates how the dragonfly should turn.

che calcola come dovrebbe girarsi una libellula.

And here is the cool result.

Ed ecco il fantastico risultato.

In the model,

Nel modello,

dragonflies do coordinate transformations in only one computational step,

le libellule fanno trasformazioni coordinate in un passo computazionale,

one layer of neurons.

solo uno strato di neuroni.

This is something we can test and understand.

Tutto ciò può essere sperimentato e compreso.

In a computer simulation,

In una simulazione al computer,

I can predict the activities of individual neurons

posso predire le attività dei singoli neuroni

while the dragonfly is hunting.

mentre la libellula caccia.

For example, here I am predicting the action potentials, or the spikes,

Per esempio, qui sto predicendo i potenziali d’azione, o impulsi,

that are fired by one of these neurons

accesi da uno di questi neuroni

when the dragonfly sees the prey move.

quando la libellula vede muovere la preda.

To test the model, my collaborators and I

Per testare il modello, io e i miei colleghi

are now comparing these predicted neural responses

compariamo queste risposte neurali predette

with responses of neurons recorded in living dragonfly brains.

con le risposte dei neuroni registrate nei cervelli di libellule vive.

These are ongoing experiments

Questi sono esperimenti in corso

in which we put living dragonflies in virtual reality.

dove mettiamo libellule vive nella realtà virtuale.

(Laughter)

(Risate)

Now, it's not practical to put VR goggles on a dragonfly.

Non è proprio pratico mettere un visore a una libellula.

So instead, we show movies of moving targets to the dragonfly,

Quindi ci limitiamo a mostrarle filmati di obiettivi in movimento,

while an electrode records activity patterns of individual neurons

mentre un elettrodo registra i pattern di attività dei singoli neuroni

in the brain.

nel cervello.

Yeah, he likes the movies.

Sì, gli piacciono i film.

If the responses that we record in the brain

Se le risposte registrate nel cervello

match those predicted by the model,

corrispondono a quelle predette dal modello,

we will have identified which neurons are responsible

avremo identificato quali sono i neuroni responsabili

for coordinate transformations.

delle trasformazioni coordinate.

The next step will be to understand the specifics

Il passo successivo sarà capire nel dettaglio

of how these neurons work together to do the calculation.

come i neuroni lavorano insieme per fare i calcoli.

But this is how we begin to understand how brains do basic

Ma è così che cominciamo a capire come il cervello fa

or primitive calculations.

calcoli basilari e primitivi.

Calculations that I regard as building blocks for more complex functions,

Calcoli che io considero i mattoni per funzioni più complesse,

not only for interception but also for cognition.

non solo per l’intercettazione ma anche per la cognizione.

The way that these neurons compute may be different from anything

Il modo di calcolare di questi neuroni può essere diverso rispetto

that exists on a computer today.

a quelli di un computer attuale.

And the goal of this work is to do more than just write code

Lo scopo di questo lavoro è di fare di più di scrivere codice

that replicates the activity patterns of neurons.

che replichi lo schema di attività dei neuroni.

We aim to build a computer chip

Puntiamo a costruire un chip

that not only does the same things as biological brains

che non solo faccia le stesse cose di un cervello biologico

but does them in the same way as biological brains.

ma le faccia nello stesso modo.

This could lead to drones driven by computers

Ciò potrebbe dar vita a droni guidati da computer

the same size of the dragonfly's brain

grandi quanto un cervello di libellula

that captures some targets and avoid others.

che catturino certi obiettivi e ne evitino altri.

Personally, I'm hoping for a small army of these

Personalmente, spero in un piccolo esercito

to defend my backyard from mosquitoes in the summer.

che difenda il mio giardino dalle zanzare in estate.

(Laughter)

(Risate)

The GPS on your phone could be replaced by a new navigation device

Invece del GPS sul telefono potrebbe esserci un nuovo sistema di navigazione

based on dung beetles or ants

basato su scarabei o formiche

that could guide you to the straight or the easy path home.

che potrebbe guidarvi al percorso più semplice verso casa.

And what would the power requirements of these devices be like?

Quanto consumerebbero questi dispositivi?

As small as it is --

Minuscolo com’è,

Or, sorry -- as large as it is,

scusate, grande com’è,

the human brain is estimated to have the same power requirements

è stato stimato che il cervello umano ha le stesse esigenze energetiche

as a 20-watt light bulb.

di una lampadina da 20 watt.

Imagine if all brain-inspired computers

Se tutti i computer ispirati al cervello

had the same extremely low-power requirements.

consumassero così poco?

Your smartphone or your smartwatch probably needs charging every day.

Il vostro smartphone o lo smartwatch vanno caricati forse ogni giorno.

Your new brain-inspired device might only need charging every few months,

Il nuovo dispositivo ispirato al cervello potrebbe restare carico per mesi,

or maybe even every few years.

o forse per anni.

The famous physicist, Richard Feynman, once said,

Il famoso fisico Richard Feynman ha detto:

"What I cannot create, I do not understand."

“Non posso comprendere ciò che non riesco a creare.”

What I see in insect nervous systems

Nei sistemi nervosi degli insetti, vedo

is an opportunity to understand brains

un’opportunità per comprendere i cervelli

through the creation of computers that work as brains do.

tramite la creazione di computer che funzionano come cervelli.

And creation of these computers will not just be for knowledge.

E la creazione di questi computer non apporterebbe solo conoscenza.

There's potential for real impact on your devices, your vehicles,

C’è il potenziale per un reale impatto sui nostri dispositivi, veicoli,

maybe even artificial intelligences.

forse anche sull’intelligenza artificiale.

So next time you see an insect,

Quindi la prossima volta che vedete un insetto,

consider that these tiny brains can lead to remarkable computers.

pensate che questi piccoli cervelli possono condurci a computer eccezionali.

And think of the potential that they offer us for the future.

E pensate al potenziale che ci offrono per il futuro.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)