AI ed energia – citizen science – ricarica a impulsi – cervello

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AI ed energia - citizen science - ricarica a impulsi - cervello

S.9 Ep.190 – AI ed energia – citizen science – ricarica a impulsi – cervello

1. Appetito energetico dell’AI: L’intelligenza artificiale sta rivoluzionando molti settori, ma il suo potenziale potrebbe avere un costo elevato in termini di consumo energetico.

2. Convertire le mall in case: Un’idea innovativa per affrontare la crisi abitativa: convertire i centri commerciali vuoti in appartamenti accessibili.

3. Citizen science e videogiochi: I videogiochi possono essere utilizzati per la ricerca scientifica, come nel caso di Borderlands 3 che ha aiutato a studiare il microbioma umano.

4. Ricarica a impulsi di corrente: Una nuova tecnologia di ricarica potrebbe raddoppiare la vita delle batterie agli ioni di litio, con benefici per consumatori e ambiente.

5. Cervello e suoni: Le onde sonore potrebbero essere utilizzate per influenzare la formazione di connessioni nel cervello, con potenziali applicazioni per la medicina e l’apprendimento.

6. Gadget AI: I primi dispositivi fisici con intelligenza artificiale integrata stanno arrivando sul mercato, ma è importante che il loro sviluppo si concentri sui bisogni reali dei consumatori.

Parole chiave: AI ed energia – citizen science – ricarica a impulsi – cervello

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APPETITO ENERGETICO DELL’AI

L’intelligenza artificiale sta rivoluzionando molti settori, ma il suo potenziale potrebbe avere un costo del quale ogni giorno prendiamo un po’ di coscienza: un consumo energetico spropositato. Diverse valutazioni e studi evidenziano cifre preoccupanti.

Un rapporto del CEO di Arm, società leader nel campo dei processori, prevede che i data center dedicati all’AI potrebbero arrivare a consumare il 25% dell’elettricità degli Stati Uniti entro il 2030. Ovvero, un quarto di tutta l’energia elettrica usata da un’intera nazione verrebbe utilizzata per far funzionare l’intelligenza artificiale.

Per capire la portata del problema, basti pensare che l’addestramento di un singolo modello di AI può richiedere più elettricità di quanta ne consumi una famiglia media in un anno intero. Alcuni studi stimano che, a livello globale, i server dedicati all’AI potrebbero arrivare ad assorbire energia equivalente a quella consumata da un intero paese come l’Argentina o l’Olanda entro il 2027.

Il problema è legato principalmente alla potenza di calcolo necessaria per addestrare questi complessi modelli. I processori utilizzati consumano molta più energia rispetto a quelli tradizionali, e la richiesta di potenza di calcolo sta crescendo a ritmi esponenziali. Si stima che la quantità di energia necessaria per addestrare l’AI stia raddoppiando ogni 6 mesi, una velocità allarmante. A questo ovviamente si aggiunge il fatto che i modelli, dopo averli addestrati, vengono utilizzati ed anche ogni nostra richiesta consuma energia: meno il testo, di più le immagini, tantissimo i video.

Dall’altra parte è anche vero che, se guardiamo a tutti i data center nel mondo nel decennio pre-covid, il consumo di energia è rimasto stabile tra l’1 ed il 2% del totale globale. E quando parlo di data center, ovviamente mi riferisco a tutta l’infrastruttura che “sorregge” l’intera internet, non solo l’AI. Quel periodo, però, è finito ed ora stiamo assistendo all’esplosione dell’AI da una parte ed al miglioramento dell’hardware dall’altra.

Chi sta andando più veloce? Ad occhio il software, ma certo anche in campo hardware gli investimenti programmati sono mostruosi. L’argomento per fortuna è al centro dell’attenzione. I produttori di chip e processori cercano soluzioni meno energivore. Gli investimenti dell’Europa con il programma da 110 miliardi Horizon Europe ha capitoli dedicati all’argomento. OpenAI ha costituito un Climate Change Advisory, un gruppo di esperti che lavora proprio su questo. Gli USA hanno un programma da 11 miliardi di dollari dedicato all’efficienza energetica dell’AI… e così via.

Il futuro dell’intelligenza artificiale è promettente, ma deve essere sostenibile. Dobbiamo trovare il modo di sfruttare la sua potenza senza compromettere il nostro pianeta.

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CONVERTIRE LE MALL IN CASE

Alla fine dell’anno scorso è stato pubblicato un interessante report sulla rigenerazione urbana in Italia, che a mio avviso, non ha ricevuto tutta l’attenzione che meritava.

Una delle notizie “shock” di quello studio è stata raccontata più o meno in questi termini: “a Milano il suolo edificabile è finito”. Ed è vero, dei 182 km quadrati di superficie cittadina, circa 107 sono già urbanizzati. Se si vuole costruire qualcosa di nuovo si deve riciclare il vecchio.

Bene e allora ricicliamo. Tra i progetti il Villaggio Olimpico nell’ex scalo ferroviario di Porta Romana, un’area tutta nuova dove la Scala riunirà le sue attività di laboratorio, uno studentato alla Bovisa, il nuovo Campus internazionale dello IED… tutto molto bello. Ma le persone dove andranno a vivere e a dormire se quasi tutto il riciclo riguarda il terziario ed il commercio?

Andranno via o resteranno spendendo una fortuna in abitazioni sempre più care in una città inutilmente costosa. E badate bene, ve lo dico da milanese preoccupato dalla piega presa dalla città negli ultimi anni.

Per fortuna, dall’altra parte dell’Atlantico, da un’area suburbana vicina a New York (quindi non un paesello sperduto nel deserto), chiamata Rochester, ci arriva un esempio di segno opposto che fa capire come si possano fare scelte diverse nell’interesse dei cittadini, anche quelli più deboli.

Nel 2016, dopo 26 anni di onorata attività, 100 negozi e grandi investimenti durante tutta la sua vita utile, la mall / il centro commerciale di Rochester ha chiuso e l’area è rimasta deserta.

Il gruppo di sviluppo immobiliare no-profit, PathStone, si è imbarcato in un progetto complesso ma significativo: hanno ristrutturato il grande magazzino Sears trasformandolo in 73 appartamenti in affitto e hanno costruito un nuovo edificio multifamiliare di quattro piani con 84 unità in affitto sul suolo dell’ex-parcheggio adiacente al centro commerciale.

PathStone ha collegato i due edifici con una passerella pedonale sopraelevata e ora le strutture ospitano adulti dai 55 anni in su che necessitano di alloggi sovvenzionati. Metà delle unità abitative sono riservate ad anziani a rischio di esclusione, che ricevono anche servizi di supporto a loro dedicati, in loco. Senza dover andare lontano.

Negli USA il progetto non è passato inosservato. Uno studio successivo ha stimato che solo recuperando i centri commerciali chiusi ed abbandonati, si potrebbero creare 700.000 nuove abitazioni in tutto il Paese. La California ha promulgato una legge per semplificare la burocrazia di conversione di questi luoghi. L’Amministrazione Biden ad ottobre ha rilasciato le linee guida governative per aiutare comunità ed investitori ad affrontare i complessi problemi finanziari dietro queste soluzioni.

Certo la regolamentazione non è facile, i costi sono importanti, i finanziamenti non facili da reperire e, onestamente, probabilmente non tutti i vecchi centri commerciali sono adatti, per motivi logistici e di mancanza di servizi nelle vicinanze… ma l’emulazione è già partita.

Ad Atlanta, ad esempio, un centro commerciale aperto negli anni ’60 è stato demolito l’anno scorso per far posto a quasi 700 nuove unità abitative, tra cui case a schiera e appartamenti multifamiliari. Vicino a Boston, con questa logica, è stato creato il Woburn Village con 350 unità residenziali. E così via.

Ok, noi non siamo gli USA, ma vedete che, se lo si vuole per davvero, il modello può essere completamente diverso da quello che vediamo oggi da noi?

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CITIZEN SCIENCE E VIDEOGIOCHI

Andrea? la smetti di giocare col computer e ti metti a fare i compiti?

Andrea? Se invece di stare tutto quel tempo davanti allo schermo ti fossi messo a studiare, ora avresti tutti 10 in pagella!

Quante volte mi sono sentito dire queste frasi da mia madre quando ero uno studente. E probabilmente, quante volte lo diciamo noi oggi ai nostri figli adolescenti!

Vi devo allora raccontare come circa 4,5 milioni di gamers abbiano contribuito in modo significativo ad un progetto di ricerca scientifica sul microbioma umano. Il tutto è stato possibile grazie ad un minigioco inserito all’interno di un famoso videogioco di successo, Borderlands 3. Giocando a questo minigioco, i giocatori hanno involontariamente aiutato gli scienziati a ricostruire la storia evolutiva di milioni di batteri presenti nell’intestino umano.

Il minigioco presentava agli utenti immagini di batteri al microscopio. I giocatori dovevano classificare le immagini in base a diversi criteri, come la forma e la dimensione dei batteri. Queste classificazioni sono state poi utilizzate dagli scienziati per creare un database di immagini di batteri e per sviluppare algoritmi di intelligenza artificiale per il loro riconoscimento automatico.

Ma non finisce qui. I giocatori potevano anche scegliere di partecipare a un’attività di ricerca più complessa che consisteva nell’analizzare le sequenze genetiche dei batteri. In questa attività, i giocatori dovevano identificare i geni presenti nelle sequenze e associarli a diverse funzioni. Queste informazioni sono state utilizzate dagli scienziati per comprendere meglio il ruolo dei diversi batteri nel microbioma intestinale.

Alla fine, il contributo dei videogiocatori è stato fondamentale per il successo di questo progetto di ricerca. Grazie al loro lavoro, gli scienziati hanno raccolto una grande quantità di dati, organizzati e taggati, che sarebbero stati impossibili da ottenere con le loro sole forze. Ed in così poco tempo.

Questo studio è un piccolo esempio di come i videogiochi possano essere utilizzati per progetti di “citizen science”, ovvero ricerche scientifiche che coinvolgono il pubblico. In questo caso, il contributo dei giocatori ha permesso di accelerare notevolmente le ricerche sul microbioma e la sua importanza per la salute umana.

E cosa ci facciamo ora con questi studi? Lo sviluppo di nuove tecnologie per la diagnosi e il trattamento di malattie legate al microbioma. Inclusi algoritmi che possono essere utilizzati per automatizzare l’analisi di campioni di batteri. E scusate se è poco. A qualcuno, questi miglioramenti, potrebbero salvare la vita.

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RICARICA A IMPULSI DI CORRENTE

Le batterie a ioni di litio, come sapete, sono estremamente diffuse. Dagli smartphone agli auricolari bluetooth, dalle auto elettriche all’aspirapolvere, fino a pacemaker e defibrillatori è quasi certo che anche che voi state ascoltando ne abbiate usata almeno una nelle ultime 24 ore.

Compatte, ad alta densità energetica, leggere, in grado di ricaricarsi in fretta e praticamente senza costi di manutenzione sono una meraviglia tecnologica cui siamo assuefatti. Non le notiamo neanche più. La ricerca sta cercando di evolvere verso nuove soluzioni più performanti e sostenibili, sembra destino delle batterie al litio di lasciare il posto in futuro a qualcosa di meglio. In proporzione sono più costose di altre fonti energetiche, se usate in modo improprio possono prendere fuoco, hanno un potenziale impatto negativo sull’ambiente, ma, più che altro, con il tempo la loro capacità di immagazzinare energia diminuisce.

Ma prima di recitare il de profundis, sentite che notizia arriva dalla Germania.

Un team di ricercatori europei pubblica una nuova scoperta che potrebbe raddoppiare la vita delle batterie agli ioni di litio. Questa scoperta riguarda un algoritmo di ricarica innovativo, in grado di correggere il principale difetto di queste batterie: cioè, il fatto che la loro capacità diminuisce con il tempo a causa delle ricariche continue.

E lo fanno senza reinventare l’acqua calda. Invece di usare un flusso continuo di corrente elettrica (come avviene nella ricarica standard), questo nuovo algoritmo utilizza impulsi di corrente (“pulsed current”).

Secondo lo studio, la ricarica a impulsi riduce lo stress e le crepe che si creano normalmente negli elettrodi delle batterie durante le ricariche tradizionali. Questo perché gli impulsi favoriscono una distribuzione più uniforme degli ioni di litio all’interno della batteria.

I test effettuati mostrano che la ricarica a impulsi potrebbe raddoppiare la vita delle batterie agli ioni di litio, permettendo loro di mantenere l’80% della loro capacità originaria per un periodo molto più lungo. Quindi potrebbero passare dai canonici 4 o 5 anni, ad oltre 10.

È importante sottolineare che questa è una scoperta recente e che ci vorrà del tempo prima di vedere implementata questa tecnologia nei dispositivi commerciali.

La prima domanda che mi è venuta è fin banale: ma la “pulsed current” è facile da ottenere? In realtà non sembra complesso. Serve un circuito specifico che generi la corrente con la frequenza, ampiezza e durata dell’impulso desiderati. Certo, nulla che ciascuno di noi possa improvvisare a casa, ma se i costi sono adeguati e l’inefficienza di conversione da una corrente all’altra sono accettabili, il sistema potrebbe diffondersi.

E poi mi sono chiesto “ma se anche raddoppiamo la vita utile di una batteria agli ioni di litio, quali benefici otteniamo davvero?”. Quelli per noi consumatori mi sembrano abbastanza chiari, una vita utile doppia dimezza i costi. Ma ce ne è un altro particolarmente interessante. Queste batterie, quando la capacità di mantenere la carica originaria sarà diminuita sotto l’80% saranno comunque utili. Per esempio, per stoccare l’energia in eccesso prodotta da fonti rinnovabili intermittenti come l’energia solare ed eolica, rendendo queste batterie più utilizzabili e integrate nelle reti elettriche.

Insomma, se durano di più e si degradano più lentamente ne dovrebbero beneficiare sia le nostre tasche che l’ambiente.

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CERVELLO E SUONI

Un gruppo di ricercatori sud-coreani sta sviluppando un modo per utilizzare le onde sonore per influenzare la formazione di connessioni tra i neuroni nel cervello. Questo potrebbe portare a nuovi trattamenti medici e potrebbe persino facilitare l’apprendimento per tutti.

La stimolazione cerebrale ad ultrasuoni è un’alternativa promettente ai metodi esistenti. Le onde sonore possono penetrare in profondità nel cervello e possono essere controllate con sorprendente precisione, consentendo ai medici di stimolare regioni specifiche senza sottoporre i pazienti a interventi chirurgici invasivi. È vero che normalmente l’applicazione di impianti consente di avere un controllo molto più preciso sui punti ed i modi in cui il cervello viene stimolato. Ma si tratta sempre di operazioni chirurgiche con un certo grado di rischio ed è stato dimostrato che, in seguito, le cicatrici che si formano attorno all’area trattata riducono l’efficacia degli impianti stessi. La stimolazione con le onde sonore, al contrario, può essere accesa e spenta a seconda delle necessità.

La stimolazione ad ultrasuoni non è una novità assoluta, già studi del passato hanno dimostrato che è promettente nel trattamento di depressione, dolore cronico e Alzheimer. I ricercatori dell’Istituto coreano per la Scienza Fondamentale hanno sviluppato una nuova tecnica di stimolazione cerebrale ad ultrasuoni. È chiamata “ultrasuoni a bassa intensità e bassa frequenza a pattern”.

Questa forma di ultrasuono è stata progettata per imitare le onde cerebrali naturali che il nostro cervello usa durante i processi di apprendimento e memoria. La speranza è quella di poterle utilizzare per modulare la neuroplasticità, ovvero la capacità del cervello di formare nuovi collegamenti funzionali. E modulare, in questa accezione significa “rinforzare”. Che vuol dire poter imparare meglio.

Nel loro studio, gli scienziati hanno stimolato il cervello dei topi in modo continuo o intermittente (cioè, erogando impulsi di stimolazione seguiti da brevi periodi di riposo). In seguito alla stimolazione intermittente, è aumentato il potenziale per formare forti connessioni tra i neuroni nella parte bersaglio del cervello. La stimolazione continua, invece, ha avuto l’effetto opposto, riducendo il potenziale di formazione di connessioni forti.

Questo studio ha importanza non solo per le possibili applicazioni mediche del futuro, ma anche perché potrebbe essere alla base di interfacce cervello computer non invasive. L’uso degli ultrasuoni potrebbe essere usato in alternativa o in combinazione con la stimolazione fatta da segnali elettrici, realizzando così interfacce decisamente più performanti.

Dalla riabilitazione dopo un ictus al trattamento di disturbi neurologici, dal potenziamento cognitivo fino al controllo di dispositivi esterni con la sola mente, si potrebbero aprire scenari decisamente intriganti.

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GADGET AI

Chiudiamo con una breve riflessione sull’intelligenza artificiale. L’esplosione improvvisa dell’AI è stata guidata finora dal software. Abbiamo usato chatbot, ChatGPT, Gemini ed il loro fratelli, generatori di immagini ed anche video, plug-in e nuove funzionalità installate nelle app che già usiamo di solito. Tutto software.

Negli ultimi anni, tuttavia, startup e aziende tecnologiche più o meno affermate hanno cercato di capire che aspetto potrebbe avere un dispositivo fisico AI e i primi tentativi sono arrivati sul mercato. Ci sono gli occhiali intelligenti Ray-Ban Meta, che utilizzano l’intelligenza artificiale per comandi vocali, traduzioni e riconoscimento degli oggetti. Sono disponibili dalla fine dell’anno scorso.

Ma anche gi occhiali Brilliant, che affermano di usare l’intelligenza artificiale per consentire agli utenti di ricevere risposte a domande su ciò che stanno attualmente guardando, poter ottenere la traduzione simultanea di un discorso o di un testo e interrogare Internet in tempo reale.

E poi c’è il Rabbit R1, il piccolo dispositivo simile a un lettore MP3 che, tramite la sua rotella di scorrimento, la fotocamera e il controllo vocale, ambisce a diventare un “controller universale per le app” sullo smartphone. I più appassionati avranno probabilmente letto i fiumi di parole scritti sull’argomento e su questo oggetto.

Infine, lo Humane AI Pin, una clip che si aggancia alla camicia con un magnete. Ha una fotocamera, un microfono, un altoparlante e un piccolo proiettore che proietta un’interfaccia gestuale sul palmo della mano, come alternativa ai comandi vocali. Insieme al Rabbit, è un hardware innovativo, un dispositivo senza precedenti nell’elettronica di consumo che promette la “rivoluzione dell’hardware AI”.

L’AI Pin ha la propria connessione wireless e non interagisce con gli altri dispositivi degli utenti. È una scommessa sul fatto che le persone vogliano sbarazzarsi completamente dei loro smartphone e sostituirli con un nuovo strumento che diventerebbe una sorta di assistente digitale intelligente. È il gadget più ambizioso del suo genere, con centinaia di milioni di dollari di finanziamenti ed il supporto di Sam Altman di OpenAI.

Chi l’ha provato cosa ne dice? Non eccezionale. I recensori hanno molto apprezzato il design del dispositivo, ma si sono lamentati della durata della batteria (scarsa) e della tendenza al surriscaldamento. Ma il problema più grande è che la parte AI ha mostrato performance piuttosto deludenti. Il divario tra ciò che una persona potrebbe aspettarsi da un dispositivo “intelligente” e quindi fluente nella conversazione, e ciò che il Pin può effettivamente fare, è enorme.

Gli smart Ray-Ban di Meta, meno ambiziosi, in compenso sono stati recensiti più positivamente. Sottili, fotocamera buona, i comandi vocali danno risposte utili e le capacità di riconoscimento delle immagini e traduzione sono impressionanti. Certo, poi qualcuno si lamenta che parlare ad alta voce con un assistente virtuale situato negli occhiali non sia proprio il massimo, per questioni di privacy. Ma del resto, quando i cellulari si sono diffusi, consideravamo bizzarro anche sentire una persona parlare al telefono ad alta voce, da sola in mezzo alla gente.

In conclusione, questi sono solo i primi esempi di hardware non solo basato sull’AI, ma progettato appositamente per svolgere le funzioni che l’AI dovrebbe fare bene.  E solo quelle. Capiamo due cose. Le funzioni che l’AI fa bene sono ancora poche: anche un “semplice” discorso fluente con una macchina, oggi ha ancora abbondanti spazi di miglioramento.

Due, la tecnologia sembra partita da quello che l’AI può fare, non necessariamente dai bisogni dei consumatori. E questo era, è e sarà sempre un errore concettuale. Anche qui mi auguro che le cose cambieranno. Il nostro prossimo assistente virtuale potrebbe davvero essere applicato alla maglietta, alla cintura o trovarsi negli occhiali o in un orecchino!


VIDEO


APPROFONDIMENTI

AI could gobble up a quarter of all electricity in the U.S. by 2030 if it doesn’t break its addiction | Fortune

How abandoned strip malls could help solve the housing crisis – Vox

Millions of Gamers Help Advance Microbiome Research | Technology Networks

New charging algorithm could double life of li-ion batteries | TechSpot

How scientists are using sound waves to hack the brain (freethink.com)

The First AI Gadgets Are a Cautionary Tale (nymag.com)


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