Scienza dei calcolatori

L'Intelligenza Artificiale consiste nell'addestrare con specifici algoritmi un sistema informatico ad affrontare problemi in modo sistematico. Conoscere e padroneggiare questi algoritmi è dunque fondamentale per insegnare a un computer a svolgere attività come individuare frodi bancarie, creare opere d'arte, riconoscere oggetti in un'immagine, interpretare il significato di un testo oppure suggerire prodotti da acquistare e programmi da guardare. Questa guida illustrata aiuta a capire come funzionano senza dover faticare su migliaia di pagine di teoria e spiega come applicarli a problemi pratici. Attraverso spiegazioni chiare, diagrammi, esempi pratici ed esercizi, si impara a implementare algoritmi di AI differenti, da quelli di ricerca a quelli evolutivi, dall'intelligenza degli sciami al machine learning. Tutto ciò che serve per affrontare questa materia è l'algebra studiata a scuola e una conoscenza dei concetti base di programmazione. Una lettura stimolante, perfetta per programmatori alle prime armi, studenti, appassionati di informatica e in generale chiunque voglia apprendere i meccanismi e i segreti dell'Intelligenza Artificiale.

Un mondo di intelligenze che possono fingersi umane. Centinaia di milioni di posti di lavoro a rischio nel mondo, una rivoluzione nel modo di informarsi, imparare, studiare e scrivere. L'impossibilità di distinguere tra vero e falso non solo nei testi ma anche nelle foto, nei video, nel suono. Se fosse un film di fantascienza sarebbe un horror, eppure la scelta, non solo per il lieto fine, sta a noi: possiamo allearci con le macchine oppure combatterle. In questo saggio Mafe de Baggis e Alberto Puliafito scelgono di mostrare cosa succede a chi decide per la prima possibilità. Come useremo queste macchine? Elimineranno il lavoro o solo la fatica del lavoro? Come scegliere quali usare senza essere obsoleti il giorno dopo? Quale metodo ci deve guidare? E ancora: come devono essere regolate? Le scuole dovranno proibirle o usarle? Saranno uguali per tutti o personalizzabili? Un libro per imparare a lavorare meno e meglio includendo le AI nella nostra vita come alleate.

Lei. Lei che a domanda risponde; Lei che scrive a soggetto; Lei, un altro te stesso che interpreta e affina le tue richieste: utile, pericolosa, enigmatica. Lei che scrive un libro. Non un libro qualunque ma un libro su sé stessa. Lei che, scrivendo, ti spiega da dove viene, cosa è, cosa fa, qual è il suo futuro, quali sono le sue sfide: l'intelligenza artificiale, CHATGPT, l'autore di questo libro.

Oggi ai professionisti di ogni settore dell’informatica è richiesto di conoscere sia il software sia l’hardware, la cui interazione offre la chiave per capire i principi dell’elaborazione. Ogni programma infatti, per essere eseguito più velocemente e raggiungere una maggiore efficienza energetica, deve diventare un programma parallelo. Proprio su questo aspetto Patterson e Hennessy hanno posto l’enfasi fin dalla prima edizione di Struttura e progetto dei calcolatori, e il passaggio tecnologico dalle architetture uniprocessore ai multiprocessori multicore ha confermato quanto la prospettiva del parallelismo fosse giusta. A questo si aggiunge la scelta di dedicare una versione dell’opera all’architettura RISC-V, un insieme di istruzioni progettato per funzionare con cloud computing, dispositivi mobili e altri sistemi embedded, più semplice ed elegante dell’insieme di istruzioni MIPS, con anche il vantaggio di non essere un’architettura proprietaria: esistono infatti simulatori, compilatori e debugger RISC-V open-source, oltre che implementazioni RISC-V open-source scritte nei linguaggi di descrizione dell’hardware. Questa seconda edizione presenta: i formati più complessi in modo graduale e nella versione a 32 bit, che riduce le istruzioni core a 10; la revisione della parte sul calcolo parallelo, con l’inserimento di 4 ottimizzazioni che consentono un risparmio di tempo a fronte di sole 21 linee di codice; la trattazione delle Architetture Specifiche di Dominio (DSA), che attraversano una fase di crescita; il reinserimento delle architetture multi-ciclo dei MIPS; più attenzione all’impatto dei software open-source sulle architetture; un confronto approfondito tra le architetture RISC-V e quelle MIPS, ARMv7, ARMv8 e x86. Le rubriche Capire le prestazioni dei programmi, Come andare più veloce e Interfaccia software/hardware sottolineano i criteri fondamentali per chi progetta. I paragrafi Aiuto allo studio e Autovalutazione, con risposte a fine capitolo, accompagnano chi studia. Tutti gli esercizi sono stati rinnovati.

Oggi i computer apprendono autonomamente, superano l'uomo in molte delle sue capacità mentali e di recente parlano con noi in modo fluido: l'intelligenza artificiale sta dando vita a una nuova inarrestabile rivoluzione industriale. Contucci ci fa comprendere il funzionamento di questa tecnologia sempre più pervasiva e ci aiuta a identificare i rischi e le sfide che ci attendono, per riuscire a trasformarla in una grande opportunità.

L'intelligenza artificiale sta rapidamente prendendo piede nelle nostre società. Ma è davvero "intelligente"? Di che tipo di intelligenza è dotata? Come la concepiscono coloro che la progettano? Che senso ha servircene nella vita di tutti i giorni? In questo libro, si tenta di rispondere a queste domande con gli strumenti della semiotica, la disciplina che si interroga, appunto, su come si determina il significato delle cose di cui facciamo esperienza. Ci si concentra, in particolare, sulla capacità delle macchine di interpretare la realtà e di aiutarci a interpretarla. Inoltre, analizzando i discorsi portati avanti da chi le crea, le utilizza, ne parla nei saggi scientifici o sui giornali, nei film o nelle serie tv, si riflette sulle narrazioni e sulle ideologie che influiscono sul modo in cui le pensiamo. Ciò che se ne evince è un quadro interessante, non solo delle tecnologie di cui ci stiamo dotando, ma soprattutto di noi che scegliamo di servircene e della nostra visione del mondo.

Il manuale nasce dalla constatazione che Python ha ormai spodestato giganti come Java sia nei corsi universitari sia nella formazione professionale di alto livello e costituisce il linguaggio del machine learning. Gli autori guidano il lettore in un graduale apprendimento della programmazione Python e delle sue librerie scientifiche NumPy e Pandas, dei concetti di machine learning e deep learning e della loro implementazione nel linguaggio, anche con framework come TensorFlow-Keras. L’obiettivo è ridurre al minimo i tempi di studio necessari per apprendere l’essenza del linguaggio e la sua applicazione consapevole alle reti neurali.

Nel mondo della tecnologia e dell’industria dei calcolatori ci sono stati negli ultimi anni enormi cambiamenti, che vanno dal rallentamento nello sviluppo della tecnologia dei semiconduttori alla crescita delle Architetture Specifiche di Dominio (DSA); dal ruolo delle microarchitetture come superfici sicure contro gli attacchi informatici alla ri-verticalizzazione dell’industria della tecnologia informatica, con poche aziende che forniscono infrastrutture di calcolo. In particolare, la crescente importanza dell’insieme di istruzioni open-source, che consentono alle organizzazioni di costruire processori senza dover prima negoziare una licenza e di sviluppare implementazioni che vengono condivise liberamente, costituisce una risorsa preziosa per la ricerca accademica e la didattica. Lo studio dell’informatica non può riguardare solo i principi su cui è fondata l’elaborazione, ma deve anche riflettere lo stato delle conoscenze attuali, e la quinta edizione italiana di Struttura e progetto dei calcolatori riflette proprio questi vertiginosi cambiamenti. Oltre all’aggiornamento dei dispositivi descritti, è stata aggiunta la trattazione delle Architetture Specifiche di Dominio e sono state reinserite le parti dedicate alle architetture multi-ciclo. Viene dato più spazio all’impatto dei software open-source sulle architetture e il confronto tra le architetture MIPS e quelle ARM e RISC-V è portato avanti in modo ancora più approfondito. Dal punto di vista didattico sono stati aggiunti in ciascun capitolo i paragrafi Come andare più veloce e Aiuto allo studio, con quesiti sfidanti (e risposte), mentre si mantengono le rubriche delle edizioni precedenti Interfaccia hardware/software, Capire le prestazioni dei programmi, Quadro d’insieme e Autovalutazione (con le risposte alla fine di ogni capitolo). Tutti gli esercizi sono stati aggiornati.

L’intelligenza artificiale sta entrando con forza anche nella società italiana. Lo dimostra il primo boom di apparecchi legati a questa tecnologia, sempre più diffusi nelle nostre case (soprattutto in forma di assistenti vocali domotici). Studi recenti rilevano inoltre un'accelerazione dell'automazione nelle fabbriche e negli uffici, in conseguenza della pandemia covid-19. Gli esperti concordano che ne deriveranno forti ricadute socio-economiche, all’interno della quarta rivoluzione industriale ora in corso; con la promessa di rilanciare la produttività, migliorare il benessere dei lavoratori ma anche il rischio di aumentare le diseguaglianze. Di certo, sta già cambiando il modo di lavorare e ancora maggiori impatti avrà sull’occupazione del futuro. Questa trasformazione pone anche sfide inedite per la tutela della nostra privacy e in generale dei nostri diritti fondamentali. Il libro si propone di aiutare a comprendere la rivoluzione in atto e le relative sfide; a essere più preparati ai forti cambiamenti previsti nel mondo del lavoro e nella nostra vita (pubblica e privata). In modo divulgativo ma con riferimenti scientifici puntuali si delinea lo stato dell’arte di questa tecnologia e i suoi principali impatti. Si illustrano i benefici previsti, i rischi da affrontare e i possibili strumenti etici e giuridici da mettere in campo.

A tutti i lettori appassionati di enigmistica e giochi mentali questo volume offre un elettrizzante banco di prova delle loro abilità: oltre 270 calcoli a catena suddivisi in tre livelli di difficoltà, da risolvere seguendo le semplici istruzioni contenute nelle pagine iniziali. Il grande matematico Alan Turing - che durante la Seconda guerra mondiale decodificò la macchina cifratrice tedesca "Enigma" - è oggi considerato uno dei padri della scienza informatica e dell'intelligenza artificiale. Questi enigmi, realizzati in collaborazione con il Turing Trust, si ispirano alla sua passione per la matematica e per l'attività di problem solving. Decine di test di varia difficoltà per testare il proprio ingegno... o sfidare quello degli amici. Buon divertimento! Prefazione di Dermot Turing.

In Italia sono numerose le località che conservano tracce di teatri antichi, greci e romani, e degli altri edifici destinati allo spettacolo. Ma quale rapporto esiste – ieri come oggi – tra gli edifici e le città in cui essi sono stati costruiti, esibiti, utilizzati? In Grecia e a Roma il teatro era solo luogo di spettacolo e di incontro, un’opera di architettura o anche l’elemento di un più vasto programma edilizio? Inseriti nella rete urbana o collocati lungo le coste, in altura o nelle pianure dell’entroterra, gli edifici sembrano espressioni di un’unica forma architettonica e di un medesimo fenomeno culturale. Eppure, infinite varianti estetiche e strutturali ne fanno al tempo stesso simboli di tradizione ed esempi di innovazione. L’opera – destinata alla consultazione, allo studio, all’aggiornamento, al viaggio o alla semplice curiosità – fornisce, in un dizionario di circa duecentocinquanta voci, un’agile e completa informazione sui monumenti per spettacoli teatrali e ludici presenti sul territorio italiano. Non solo teatri greci e romani, ma anche anfiteatri, semianfiteatri a scena, odea e il cosiddetto theatrum tectum, circhi, stadi, ludi. Oltre agli edifici ben visibili o accertati da rilevamenti archeologici e topografici, sono anche segnalati quelli identificati su base epigrafica, documentaria o letteraria. Il progetto è stato realizzato con il contributo di Nicola Savarese.

La creatività: una delle doti peculiari dell'Homo sapiens, qualcosa che ci definisce come specie e come individui; la capacità, a lungo ritenuta unica, di realizzare opere d'arte o trovare soluzioni innovative ai problemi e agli stimoli del mondo. Grazie a essa abbiamo creato macchine sempre più avanzate, ormai in grado di superarci in molti ambiti. Ma se il sogno di riprodurre le caratteristiche della mente umana è antichissimo, lo sviluppo di una vera e propria intelligenza artificiale - in grado di apprendere dall'esperienza e migliorarsi - è un percorso ben più recente. Oggi che l'intelligenza artificiale è una realtà in via di affermazione, la domanda è: potrebbe a sua volta dimostrarsi creativa? Musica, arti visive, letteratura, matematica, persino l'elaborazione di una nuova lingua: i passi avanti in questi campi sono stati enormi, e tali da far ritenere che si sia sulla strada giusta per raggiungere traguardi un tempo impensabili. Possibile che, in un futuro prossimo, le macchine siano in grado di aiutarci a tener viva la nostra immaginazione? Marcus du Sautoy - studioso e divulgatore di fama internazionale - ripercorre in questo libro i progressi compiuti negli ultimi anni dal machine learning, oltre a esaminare la natura profonda della creatività umana e a descrivere i processi matematici che vi sono implicati. Il risultato è un volume ricco e affascinante, che offre un'analisi innovativa del mondo dell'IA e dell'essenza di ciò che chiamiamo «essere umano».