Scienza dei calcolatori

L'umanità è alle soglie di una rivoluzione senza precedenti. Negli ultimi anni, grazie ai progressi congiunti delle cosiddette NBIC (nanotecnologie, biotecnologie, informatica e scienze cognitive) e agli investimenti dei giganti americani e cinesi del digitale, la ricerca sull'Intelligenza artificiale (IA) ha fatto un enorme balzo in avanti. Si stima che, a partire dal 2030, IA più trasversali e associate a robot polivalenti modificheranno profondamente il mercato del lavoro: la quasi totalità dei mestieri che conosciamo sarà robotizzata, informatizzata o potrebbe più semplicemente scomparire. Il rischio di una disoccupazione pandemica è dunque altissimo. La possibilità di potenziare attraverso diversi sistemi le facoltà cognitive umane potrebbe inoltre trasformare la misurazione del QI, per quanto perfezionata, in un pericoloso strumento di discriminazione economica e sociale. E non bisogna dimenticare che, suo malgrado, l'IA potrebbe occasionalmente rivelarsi maligna o incontrollabile. In questo scenario diventerà fondamentale educare i nostri figli a crescere ed evolvere a fianco dell'IA, per trovare il proprio spazio, i propri ruoli. Ma la scuola, fondamentale per "coltivare" i nostri cervelli biologici e per evitare la loro sconfitta definitiva, è oggi la più impreparata delle istituzioni.

In che modo l'intelligenza artificiale influirà su criminalità, giustizia, occupazione, società e sul senso stesso di essere umani? Come possiamo far crescere la nostra prosperità grazie all'automazione senza che le persone perdano reddito o uno scopo? Quali consigli dobbiamo dare ai bambini di oggi per la loro futura carriera lavorativa? Dobbiamo temere una corsa agli armamenti con armi letali autonome? Le macchine alla fine ci supereranno sostituendo gli umani nel mercato del lavoro? L'intelligenza artificiale aiuterà la vita a fiorire come mai prima d'ora o ci darà un potere più grande di quello che siamo in grado di gestire? Questo libro offre gli strumenti per partecipare alla riflessione sul tipo di futuro che vogliamo e che noi, come specie, potremmo creare. Non teme di affrontare l'intero spettro dei punti di vista o i temi più controversi: dalla superintelligenza al significato dell'esistenza, alla coscienza e ai limiti ultimi che la fisica impone alla vita nel cosmo.

Avete mai sperimentato la frustrazione che deriva dall'incapacità di trovare quello che state cercando? Vi siete sentiti disorientati tra gli scaffali di un nuovo ipermercato, o tra le pagine di un sito web? Se la risposta è sì, allora questo libro fa per voi, perché qui si discute di come mettere ordine per trovare cose, artefatti - fisici o digitali - e informazioni. Non è un libro per tecnici ma questo non vuol dire che non sia un libro pratico, perché insegna a pensare, o meglio a comprendere le strutture, gli strumenti, in definitiva le architetture che stanno dietro a sistemi informativi che funzionano, che non disorientano ma appaiono subito chiari e percorribili, senza dover perdere tempo a imparare nuovi modelli di utilizzo. In quest'ottica la trasversalità di molti concetti di architettura dell'informazione diventa una necessità a cui il designer non può sottrarsi. Un testo agile, scritto senza mai perdere di vista il bisogno di coerenza dei sistemi informativi e delle relative interfacce, requisito base affinché la circolarità dell'informazione si traduca in pratica, e da conoscenza l'utente possa arrivare a nuova conoscenza. Prefazione di Sofia Postai.

Negli ultimi anni il modo di comunicare è completamente cambiato. Abbiamo assistito in poco tempo a una rapida e impressionante crescita nell'utilizzo di contenuti basati su informazioni multimediali come immagini, audio e video. Tali contenuti sono diventati i protagonisti indiscussi delle comunicazioni prodotte da mass media, aziende, amministrazioni pubbliche, scuole e università, operatori dell'intrattenimento, enti turistici, fondazioni, ONG… Malgrado questo vasto fenomeno abbia radicalmente modificato le modalità di veicolazione dei contenuti, siamo spesso spettatori di comunicazioni che non comunicano o, peggio ancora, di comunicazioni che penalizzano il contenuto informativo. Infatti, se da un lato i progressi scientifico-tecnologici ci hanno messo a disposizione applicazioni software sempre più semplici da utilizzare e quindi hanno facilitato il processo di produzione, dall'altro si è diffuso enormemente il rischio di un loro utilizzo errato, inefficace, quando non del tutto improprio: video a quadretti, audio incomprensibile, immagini in bassa risoluzione, video troppo piccoli per essere visti su una televisione oppure troppo “pesanti” per essere scaricati sullo smartphone, immagini troppo grandi per lo schermo del telefonino, audio di ottima qualità che consuma tutto il piano tariffario sono alcuni dei problemi che si possono presentare quando chi produce la comunicazione ignora le caratteristiche fondamentali delle informazioni multimediali. Questo libro, rivolto in primo luogo a quegli studenti che saranno chiamati a occuparsi nel prossimo futuro proprio di comunicazione, si focalizza sulla produzione e sulla trasmissione all'interno della rete Internet dei contenuti multimediali, due processi critici la cui importanza viene spesso sottovalutata. Particolare attenzione verrà rivolta ad alcuni fondamenti di informatica necessari a comprendere concetti basilari per la comunicazione in ambiente digitale, come, per esempio, la differenza tra bit e byte o quella tra GIF e JPEG, il significato di acronimi come fps o MP3, la relazione tra frequenza di campionamento e qualità sonora, ma anche l'importanza dei modelli psico-acustici e psico-visivi. Inoltre, centrale sarà l'analisi delle modalità di trasmissione dei contenuti multimediali nella rete Internet. Il percorso, costruito attraverso 11 capitoli, consentirà di comprendere le fondamenta necessarie per produrre efficaci comunicazioni multimediali.

Scopo di questo volume è fornire al lettore una descrizione di due possibili approcci al mondo dell'Intelligenza artificiale (I.A): le reti neurali e la logica fuzzy. Il testo, oltre ad illustrare i concetti teorici che stanno alla base della moderna I.A, offre uno spunto pratico illustrando alcune delle principali librerie open source che permettono di lavorare con le reti neurali e con la logica fuzzy. Un testo utile per tutti coloro che intendono approciarsi all'universo dell'I.A.

Pur conservando l'ormai nota e inconfondibile metafora che vede un calcolatore come una gerarchia di livelli, questa nuova edizione presenta numerosi cambiamenti, che allineano i contenuti del manuale allo stato dell'arte dei più recenti sviluppi dell'industria. Gli esempi presentati riguardano Intel Core i7, OMAP4430 di Texas Instruments e ATmega168 di Atmel. Il Core i7 è un esempio di CPU largamente utilizzata su portatili, desktop e server, OMAP4430 è una diffusissima CPU basata su ARM, molto utilizzata su smartphone e tablet e ATmega168 è il microcontrollore della piattaforma open-source ARDUINO, presente in numerosi sistemi integrati, dalle radiosveglie digitali ai forni a microonde.

I dispositivi "intelligenti", come gli smartphone, le smart TV, le smart car, gli assistenti vocali, sono dappertutto e stanno già influenzando la vita di tutti. Ma è vero che sono intelligenti? Se non lo sono già adesso, lo diventeranno? In fondo, cos'è l'intelligenza? Cosa dobbiamo aspettarci in un prossimo domani e cosa in un futuro remoto? L'intelligenza artificiale sarà per noi un bene o un male? Il libro risponde ai molti quesiti che sempre più spesso sorgono intorno al concetto di Intelligenza Artificiale. Un agile strumento per capire e interpretare i risultati che la scienza e la tecnologia mettono a disposizione dei singoli cittadini, dei governi e degli imprenditori.

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».

Fino a poco tempo fa i programmatori potevano fare affidamento sul lavoro dei progettisti di architetture e di compilatori e su quello dei produttori di chip per rendere più veloci e più efficienti a livello energetico i propri programmi senza il bisogno di apportare alcuna modifica. Questa epoca è finita: affinché un programma possa essere eseguito più velocemente deve diventare un programma parallelo. La tecnologia moderna richiede che i professionisti di ogni settore dell’informatica conoscano sia il software sia l’hardware, la cui interazione ai vari livelli offre la chiave per capire i princìpi fondamentali dell’elaborazione. Per questo motivo gli autori di Struttura e progetto dei calcolatori hanno posto l’enfasi sulla relazione tra hardware e software, e il recente passaggio dalle architetture uniprocessore ai multiprocessori multicore ha confermato quanto la prospettiva del parallelismo sia giusta. La novità di questa edizione è la scelta di trattare l’architettura RISC-V. Sviluppato inizialmente a Berkeley e progettato per funzionare con cloud computing, dispositivi mobili e altri sistemi embedded, questo insieme di istruzioni è più semplice ed elegante dell’insieme di istruzioni MIPS e presenta anche il vantaggio di non essere un’architettura proprietaria. Esistono quindi simulatori, compilatori e debugger RISC-V open source facilmente reperibili, e persino implementazioni RISC-V open source scritte nei linguaggi di descrizione dell’hardware. Gli obiettivi principali del corso sono: dimostrare con esempi concreti quanto sia importante comprendere il funzionamento dell’hardware, per ottenere buone prestazioni ed elevata efficienza energetica; evidenziare i temi principali di ogni argomento inserendo a margine del testo le icone associate alle «otto grandi idee» nella progettazione delle architetture; proporre nuovi esempi che riflettano il ricambio generazionale avvenuto nel passaggio dall’era dei PC all’era postPC (tablet, cloud, ARM, x86); distribuire il materiale relativo all’I/O in tutto il libro anziché racchiuderlo in un unico capitolo; aggiornare il contenuto tecnico per rispecchiare i cambiamenti avvenuti nell’industria, facendo riferimento, per esempio, ad architetture come il Cortex A-53 ARM e il Core i7 Intel.

La nona edizione del "classico" testo di "Ricerca operativa" si presenta come un manuale che, grazie a una sapiente riorganizzazione dei contenuti, offre uno strumento didattico agile e snello, completo di numerosi esempi applicativi ed esercizi. Il sito Web dedicato al libro è ricco di materiali didattici di supporto per l'insegnamento e l'apprendimento.