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Titolo : Impariamo a ridurre le plastiche in mare

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seguite il LINK per firmare la petizione

  Address: OCEAN4FUTURE

Robot ed intelligenza artificiale – articolo di Sonia Forconi

tempo di lettura: 10 minuti

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livello elementare

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ARGOMENTO: SVILUPPI DELLA SCIENZA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DISATTICA
parole chiave: robotica, intelligenza artificiale
.

Si sente parlare ormai tantissimo di Intelligenza Artificiale (IA), il Programma Strategico per l’Intelligenza Artificiale 2022-2024 la definisce come l’insieme dei modelli digitali, algoritmi e tecnologie che riproducono la percezione, il ragionamento, l’interazione e l’apprendimento. A sua volta, il portale del Parlamento Europeo come elemento centrale per la trasformazione digitale della società ed una delle priorità dell’UE.

Sebbene non di rado vengono esternati dubbi e “timori” su questa vasta materia che oggigiorno permea totalmente la società e lo stile di vita, l’IA viene a volte vista come un valore aggiunto nella vita quotidiana e lavorativa ed altre volte, con qualche timore, un fattore che può portare alla scomparsa di molti posti di lavoro. In pratica, ci si chiede: Con l’intelligenza artificiale, le macchine (i Robot) sostituiranno l’Uomo?

Soffermandoci su questa domanda in questo articolo cercheremo di chiarire alcuni aspetti che collegano il “mondo” dei Robot con quello dell’Intelligenza Artificiale (AI).

Per citare i termini che furono di Umberto Eco nel confronto tra i benefici derivanti dall’innovazione tecnologica e le conseguenze che potrebbero generarsi troviamo il confronto tra quanti prevedono un futuro in cui le macchine andranno progressivamente a sostituire il lavoro dell’uomo, che perderà così una delle funzioni vitali in grado di nobilitarne l’esistenza, contrapposti a quanti invece considerano l’automazione di ogni cosa un bene proprio perché consentirà all’Uomo di evolvere le proprie capacità e di dedicarsi alla programmazione e all’integrazione delle macchine che svolgeranno così per lui i lavori più faticosi, ripetitivi e poco interessanti.

La coesistenza della robotica e dell’AI permette quindi di migliorare lo sviluppo di macchine (robot) in grado di supportare i lavoratori in specifiche mansioni, come quelle più ripetitive e/o faticose, in diversi settori d’impiego. Sempre nel portale del Parlamento Europeo si elenca, tra gli esempi di usi possibili dell’IA, anche quello dei robot nelle fabbriche, sostenendo che: L’IA aiuterebbe i produttori europei ad essere più efficienti. L’utilizzo dei robot potrebbe aiutare a riportare le fabbriche in Europa. Inoltre, l’intelligenza artificiale può essere usata per pianificare i canali di vendita o le manutenzioni.

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impiego di sistemi robotizzati nell’allevamento dei bovini

È quindi importante comprendere il concetto di robotica attenendosi alle fonti ufficiali. Secondo la definizione del Robotics Research Group dell’Università di Oxford, la robotica è la scienza che studia la connessione intelligente tra percezione e azione nella macchina (robot)”. Secondo Wikipedia La robotica è la disciplina che studia e sviluppa metodi che permettono a un robot di eseguire dei compiti specifici, riproducendo in modo automatico il lavoro umano. Anche se la robotica è una branca dell’ingegneria, più precisamente della meccatronica (meccanica + elettronica), in essa confluiscono approcci di molte discipline sia di natura umanistica, come la linguistica, sia di natura scientifica: biologia, fisiologia, psicologia, elettronica, fisica, informatica, matematica e meccanica.

La disciplina si sviluppa dal desiderio dell’Uomo di realizzare macchine artificiali e autonome, dotate di intelligenza artificiale come i robot, che siano in grado di simulare il lavoro umano. Nel contesto multidisciplinare della robotica, l’intelligenza artificiale è quindi solo una delle componenti, tra l’altro la più recente. Contestualmente dare una definizione univoca di Robot non è affatto semplice perché, come visto, la sua realizzazione, il suo funzionamento ed utilizzo, coinvolgono molteplici discipline.

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I Robot
Secondo l’enciclopedia Treccani i robot sono strutture meccano-elettriche versatili e adattabili a diverse situazioni, capaci di riprodurre varie attività elementari, rappresentano in un certo senso la materializzazione significativa e tangibile di un antico sogno dell’uomo. Ad essi l’Uomo può trasferire l’esecuzione di attività ripetitive, faticose o pericolose, che richiedono rapidità di movimento, elevata precisione di posizionamento e ripetibilità di esecuzione.

In breve, gli elementi che costituiscono un robot sono quattro:

  • sistema meccanico, come gli organi di locomozione (ruote, cingoli, gambe);

  • sistema di attuazione che anima le parti meccaniche;

  • sistema sensoriale ossia i sensori che permettono l’acquisizione delle percezioni dell’ambiente;

  • sistema di governo che comanda l’esecuzione delle azioni.

La parola “robot” ha da poco compiuto il primo secolo di vita, avendo esordito nel 1920 vicino Praga. Il termine proviene dalla parola “robota” che significa “lavoro pesante” o “lavoro forzato”. Questo termine venne introdotto dallo scrittore ceco Karel Čapek nel suo dramma teatrale Rossum’s Universal Robots ovvero “I robot universali di Rossum”, dove compariva un umanoide immaginario (foto), identificato come robot per richiamare la parola ceca robota. L’anno 1920 è anche l’anno in cui nacque Isaac Asimov, scienziato e scrittore, che utilizzò il termine inglese derivato “robotics” ossia “robotica” nei suoi racconti di fantascienza nel 1940. Asimov fu anche l’inventore delle Tre Leggi della Robotica, enunciate all’interno di una collana di racconti fantascientifici (Manuale di Robotica, 56a Edizione) del 1942:

Un robot non può recare danno agli esseri umani, né può permettere che, a causa del suo mancato intervento, gli esseri umani ricevano danno
Un robot deve obbedire agli ordini impartiti dagli esseri umani, tranne nel caso che tali ordini contrastino con la Prima Legge
Un robot deve salvaguardare la propria esistenza, purché ciò non contrasti con la Prima e la Seconda Legge

Le tre leggi della robotica vennero ideate da Asimov per governare il suo “robot positronico” ossia macchine con forme umanoidi che non si ribellavano al loro creatore ma erano invece “lieti di poter servire”. Nel 1956 George Devol e Joseph Engelberger fondarono la prima azienda produttrice di robot al mondo, la Unimation Inc. (Universal + Automation).

il braccio robotico Unimate, il primo robot progettato per eseguire operazioni ripetitive e/o pericolose su una linea di produzione della General Motors nel New Jersey

Nel 1962 venne commercializzato il primo manipolatore industriale (braccio meccanico) conosciuto come Unimate. Il robot era considerato un “programmable transfer machine”, poiché il suo scopo principale era quello di trasferire oggetti da un punto all’altro. Tra il 1975 e 1978 si deve all’ingegnere meccanico proveniente dall’Università di Standford, Victor Scheinman, la realizzazione del PUMA (Programmable Universal Manipulation Arm) che, in breve tempo PUMA divenne il robot industriale più diffuso in fabbrica e nei laboratori di ricerca, riuscendo a compiere azioni complesse come assemblare e saldare. Nel 1986 la LEGO (azienda danese produttrice di giocattoli) ed il MIT Media Lab (laboratorio di ricerca presso il Massachusetts Institute of Technology) collaborarono alla progettazione di prodotti con lo scopo di portare nelle scuole l’educazione alla tecnologia (Robotica Educativa1). Nel 1988 LEGO rilasciò il primo kit per la robotica, denominando la gamma di produzione “MINDSTORM“.

Il 4 luglio 1997 atterrò su Marte, nell’ambito della missione della NASA denominata Mars Pathfinder, il Rover Sojourner, il primo robot in assoluto della Stazione Spaziale Internazionale messo in orbita.

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Nel 2002 ASIMO, prodotto dalla Honda, fu il primo robot in grado di camminare e salire/scendere le scale in maniera “umana” ed in completa autonomia. Nel 2009 venne presentato il robot-bambino iCub, sviluppato e costruito dall’Istituto italiano di Tecnologia di Genova, una piattaforma completamente open-source (sia software che hardware) per lo studio della cosidetta embodiment cognition2.

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Baxter

Nel 2012 arrivò sul mercato Baxter della start-up Rethink Robotics. Baxter ha una faccia animata ed è pensato per lavorare su linee di produzione in stretta collaborazione con l’Uomo. Tra il 2013 ed il 2016 la Boston Dynamics3, azienda software fondata quasi 30 anni fa nelle vicinanze di Boston, sviluppò il robot umanoide ATLAS, uno tra i più avanzati al mondo, capace di operare sia in ambienti interni che esterni, di camminare su svariati terreni, manipolare oggetti, il tutto con elevata stabilità.

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robot chirurgici

Ad oggi gli ambiti di applicazione dei robot spaziano da Robot Chirurghi (DaVinci), che consente ai medici di controllare in laparoscopia a distanza con la massima precisione e sicurezza, a Shopping Assistance Robot, automi impiegati in ambito domestico in grado di riconoscere volti ed espressioni dei componenti della famiglia grazie al riconoscimento biometrico. Nel campo lavorativo abbiamo Robot impiegati nel settore agricolo, Robot geminoidi ossia robot “gemelli” di un essere umano, costruiti cioè in modo da assomigliare, sia nell’aspetto fisico che nei movimenti, ad un Uomotra cui il più recente è il famoso Tesla Bot, presentato ad agosto 2021.

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L’attesissimo prototipo del Tesla Bot è stato presentato il 30 settembre 2022: un robot alto circa 1,75 m, del peso di poco più di 50 kg, in grado di muoversi a circa 8 km/h e di trasportare pesi fino a 20 kg.

Siamo arrivati alla quarta generazione
Sulla base del percorso evolutivo ad oggi si riconoscono convenzionalmente quattro generazioni di robot:

Prima Generazione: Macchine programmabili senza possibilità di controllo delle modalità reali di esecuzione e senza interazione con l’ambiente esterno. L’impiego di questi tipi di robot è prevalentemente industriale, e venivano utilizzati per operazioni di carico e scarico di merci o per effettuare semplici spostamenti di materiali;

Seconda Generazione: Macchine programmabili con possibilità di riconoscimento dell’ambiente esterno e con possibilità di spostamenti da punto a punto. Essi dispongono di software specifici dedicati ad applicazioni specifiche. Quindi, se il robot era destinato a svolgere un determinato compito, come ad esempio il carico di una macchina, era molto difficile impiegarlo per un’altra operazione come per esempio la saldatura. Per poterlo fare bisognava cambiare il sistema di controllo;

Terza Generazione: Macchine auto programmabili con possibilità di interagire con l’ambiente esterno ed in grado di auto istruirsi per l’esecuzione di un compito assegnato;

Quarta Generazione:  robot autonomi capaci di svolgere funzioni e prendere decisioni attraverso l’apprendimento automatico (machine learning).

Possiamo sicuramente affermare di trovarci nella quarta generazione di robot: i robot autonomi, ed è in questo contesto che troviamo il collegamento tra il “mondo” dei Robot e quello dell’IA.

L’autonomia dei Robot
Possiamo suddividere i robot in macchine non autonome e macchine autonome, in funzione della loro capacità di prendere decisioni e agire di conseguenza. 
robot non autonomi sono rappresentati dalle macchine comandate (programmate) a priori da un software ed impiegate per lo svolgimento di un determinato compito. Sono utilizzati per lo più nelle produzioni industriali lungo le catene di montaggio ed impiegati per svolgere compiti molto spesso ripetitivi. Possono essere anche gestiti direttamente dall’Uomo mediante sistemi di controllo remoto. Un esempio classico è costituito dai droni controllabili a distanza come i robot artificieri, impegnati per ispezionare luoghi a rischio e disinnescare eventuali minacce potenzialmente letali per l’uomo.

robot autonomi impiegano invece l’Intelligenza Artificiale per poter operare. Sono caratterizzati dalla capacità di apprendimento, ottenuta attraverso l’esperienza e l’interazione. I robot autonomi hanno infatti a capacità di acquisire una loro autonomia tramite le capacità sensoriali e lo scambio di dati con l’ambiente in cui si trovano ad operare. Inoltre, hanno la capacità di analizzare i dati raccolti. Ciò è reso possibile da una serie di processori che eseguono degli algoritmi di intelligenza artificiale che permettono di operare effettuando scelte autonome, servendosi di reti neurali. Il sistema sensoriale, ricordo uno dei quattro elementi costituenti i robot, viene largamente impiegato nei robot autonomi per l’acquisizione delle più svariate informazioni dall’esterno come il riconoscimento delle immagini, basato su AI e reti neurali e dotato di varie telecamere. 

Intelligenza artificiale
L’introduzione dell’intelligenza artificiale nella robotica avvenne inizialmente nel settore della robotica industriale con lo scopo di affinare e migliorare l’autonomia nei processi di automazione.

Si parla in questo contesto di COBOT ossia COllaborative roBOT. I COBOT sono robot dotati di elevata autonomia, in grado di percepire e interpretare l’ambiente in cui si trovano, ad esempio, per distinguere un pezzo meccanico da un altro, per muoversi in sicurezza attraverso l’ambiente (ad esempio per consegnare un pezzo a un operatore umano senza entrare in collisione con altri esseri umani), per decidere quali compiti svolgere e in che modo, tenendo conto delle esigenze delle persone con cui interagisce (capacità di intelligenza artificiale). Inoltre, per capire quale punto sorreggere di una macchina in fase di montaggio e per saper gestire gli imprevisti durante l’esecuzione delle sue azioni.

Da quanto emerge è possibile quindi affermare che i robot autonomi richiedono una combinazione di molte aree dell’AI come:

  • la visione computerizzata ed il riconoscimento vocale per rilevare l’ambiente;

  • il Natural Language Processing (NLP), il recupero delle informazioni e il ragionamento in condizioni di incertezza per l’elaborazione di istruzioni e previsione delle conseguenze di azioni potenziali;

  • il Senitment analysis (sistemi che rispondono a espressioni delle emozioni umane o che imitano le emozioni) per interagire e lavorare con gli esseri umani.

In conclusione, possiamo sottolineare che:

  • l’IA e la robotica hanno in comune la capacità di compiere azioni al posto degli umani;

  • l’IA viene usata nella robotica per azionare robot, per attivarli al fine di metterli in funzione e quindi per disattivarli;

  • l’IA impiegata nella robotica ne rappresenta solamente una parte di un ambito che abbiamo visto essere multidisciplinare.

Conclusioni
Il mondo dell’Intelligenza Artificiale è destinato ad evolversi nel prossimo futuro. Conoscere l’espansione del fenomeno è quindi un modo per arrivare preparati e sfatare i falsi miti che portano a guardare con sospetto l’IA. Di contro, i robot autonomi ed i COBOT, sebbene dotati di un certo livello di autonomia, non sempre sono provvisti di “agenti di sicurezza” atti a limitare i rischi cyber che potrebbero presentarsi a seguito di un attacco hacker. E’ quindi fondamentale capire come prepararsi ad affrontare questi rischi al fine di garantire un adeguato livello di sicurezza.

Nel connubio Robot e IA, il timore che i robot possano sostituire l’Uomo in tutte le attività è del tutto irrazionale in quanto, sebbene ci siano già computer che in molti ambiti superino di gran lunga la velocità computazionale del cervello umano, questi sono ancora lontani da un livello di intelligenza pari a quello dell’essere umano e potersi sostituire a noi. A tal proposito la migliore conclusione è la seguente citazione di Albert Einstein: I computer sono incredibilmente veloci, accurati e stupidi. Gli uomini sono incredibilmente lenti, inaccurati e intelligenti. L’insieme dei due costituisce una forza incalcolabile.

Sonia Forconi

 

articolo pubblicato precedentemente su DIFESAONLINE, in parte modificato per esigenze redazionali

 

Note

1 Robotica educativa (Educational Robotics): lo studente, protagonista nel processo di apprendimento, progetta, costruisce e programma robot; in questo modo avviene una costruzione di conoscenze legate alla Robotica

2Embodiment Cognition definita la “teoria simulativa della comprensione linguistica” secondo la quale noi comprendiamo le espressioni del linguaggio naturale grazie alla riattivazione di aree cerebrali dedicate principalmente alla percezione, ai movimenti e alle emozioni.

3 La sua prima commessa, di origine militare è relativa alla realizzazione di programmi interattivi in 3D per la simulazione al computer di addestramenti complessi, in particolare relativi alle operazioni di lancio degli aeromobili da terra e dalle portaerei

BIBLIOGRAFIA

https://assets.innovazione.gov.it/1637777289-programma-strategico-iaweb.pdf

www.europarl.europa.eu/portal/it

Cummings, M. L. (2014), “Man vs. Machine or Man + Machine?” IEEE Intelligent Systems, 29(5), pp. 62–69.

https://www.ai4business.it/robotica/robot-cosa-sono-come-funzionano/

https://tech4future.info/robotica-cose-come-funziona-applicazioni/

Unimate: https://www.youtube.com/watch?v=hxsWeVtb-JQ

ASIMO: https://www.youtube.com/watch?v=sz7wdDO9mVU

ATLAS: https://www.youtube.com/watch?v=opnbcus4Csk

BIGDOG: https://www.youtube.com/watch?v=xqMVg5ixhd0

https://ais-lab.di.unimi.it/Teaching/Robotica_DigitalAnimation/Slide/L_0…

Immagini: web / YouTube / Tesla / U.S. Air Force

 

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