Adam e Co.: i primi robot che fanno ricerca

Un robot che fa una piccola, nuova scoperta nel campo della genomica e un computer che riscopre, da solo, le leggi del moto sono al centro di due articoli di "Science".

Si prospetta un futuro della ricerca senza uomini e tutto in mano a una macchina intelligente? Niente paura: "Fisici come Newton e Keplero avrebbero potuto usare un computer per far girare questo algoritmo per ottenere le leggi che spiegano la caduta di una mela o il moto dei pianeti in poche ore di calcolo. Ma un essere umano è comunque necessario per scegliere i 'mattoni costitutivi ' e il quadro di riferimento opportuni, come pure per esprimere a parole e dare un'interpretazione delle leggi trovate dal computer", tiene a sottolineare Hod Lipson, ch efirma con i suoi collaboratori uno dei due articoli.

Il primo studio descrive un sistema robotico in grado di progettare e condurre esperimenti biologici, valutarne i risultati e decidere quali ulteriori esperimenti sono necessari. Il secondo descrive un algoritmo in grado di scoprire le equazioni che caratterizzano sistemi dinamici non lineari complessi, ricavate dalla semplice osservazione di quei sistemi.

I ricercatori della Aberystwyth University e dell'Università di Cambridge diretti da Ross King hanno progettato un robot, che hanno chiamato Adamo, per automatizzare il processo di ricerca.

"Dato che gli organismi biologici sono molto complessi, è importante che i dettagli degli esperimenti siano rilevati e studiati nel miglior dettaglio possibile. Una cosa difficile e noiosa per l'uomo, ma semplice per il robot scienziato", dice King

Alla fine il robot ha fatto una semplice ma nuova scoperta sulla genomica del lievito Saccharomyces cerevisiae, che i ricercatori hanno poi sottoposto a un controllo sperimentale indipendente in modo da verificare se l'ipotesi avanzata da Adam fosse effettivamente corretta.

Grazie ai suoi sistemi di intelligenza artificiale, Adam ha infatti ipotizzato che certi geni del lievito codificassero per specifici enzimi che catalizzano alcune reazioni chimiche all'interno della cellula, per poi progettare esperimenti per il controllo dell'ipotesi, interpretarne risultati e ripetere il ciclo fino al raggiungimenti di un'ipotesi finale. Adam è un prototipo, ma i ricercatori del gruppo di King sono convinti che già il prossimo robot che stanno mettendo a punto, Eva, possa essere impiegato nella progettazione di nuovi farmaci.

I ricercatori della Cornell University Hod Lipson e Michael Schmidt hanno invece ideato un programma in grado di identificare regolarità nel mondo naturale e considerarle leggi di natura, senza che precedentemente fosse inserita nel suo computer alcuna conoscenza scientifica. Successivamente hanno testato il loro algoritmo su un sistema meccanico semplice, con risultati che li hanno portati a ritenere che possa essere applicato a sistemi più complessi, quali quelli biologici o cosmologici, dove spesso è necessario analizzare montagne di dati conservati in archivi elettronici.

Il processo inizia con la misurazione del modo in cui cambiano una rispetto all'altra tutte le variabili osservate; successivamente il computer crea una serie di equazioni casuali usando diverse costanti e variabili relative ai dati, per testarle sull'insieme di derivate precedentemente calcolate. A questo punto il computer conserva solo le equazioni che più si avvicinano ai dati reali le modifica nuovamente in modo casuale, le ri-testa, proseguendo nella procedura fino a ottenere una descrizione accurata del comportamento del sistema reale.

L'algoritmo di Lipson e Schmidt è stato ottenuto come raffinamento di uno precedente che esi avevano elaborato per postruire un piccolo riobot, chiamato "starfish" (nella foto), che semplicemente osservandola propria immagine era in grado di individuare la presenza di eventuali danni e procedere ad aggiustarsi.

I ricercatori sottolineano che il computer evolve queste leggi senza disporre di precedenti leggi fisiche o geometriche, anche se per farlo, ha bisogno di un certo tempo: su un computer parallelo a 32 processori ha impiegato alcune ore per identificare la legge del pendolo semplice e fra le 30 e 40 per quella del pendolo doppio.