Il teorema di Neumann

Le catene di montaggio robotizzate sono comuni nelle società industrializzate: si tratta di macchine programmate per assemblare parti meccaniche con maggior precisione e velocità di quanto potrebbero fare operai specializzati, oltretutto con significativi risparmi sui costi.
Più complesso è realizzare catene di montaggio o, più semplcemente macchine, in grado di autoreplicarsi.

von Neumann (Budapest 1903 - Washington 1957, matematico e logico ungherese, naturalizzato americano), enunciò un fondamentale teorema che sta alla base dell'architettura dei computer. Per dimostrarlo, premettiamo la definizione e l'ipotesi seguente:

un automa è un congegno elettromeccanico in grado di eseguire azioni complesse.
Più in generale, per la dimostrazione che segue, si suppone che l'automa operi in un ambiente nel quale ha a disposizione un vasto magazzino di materiali e l'energia necessaria per eseguire qualsiasi operazione su essi.
Ciò premesso, la dimostrazione si articola sull'esistenza di tre automi:

dimostrazione del teorema:

Indichiamo con D il sistema A + B + C. Questo sistema, per funzionare, richiede un'istruzione I che deve essere inserita in A. Formiamo un'istruzione I(D) che definisca il sistema D come automa indipendente D ed inseriamola in A: verrà prodotto un altro sistema D che a sua volta produrrà altre copie di D.

Osserviamo che se manca l'automa B il sistema si interrompe in quanto non può essere inserita in D l'istruzione di autoreplicarsi. Dunque, un sistema di memoria-replicazione è indispensabile per un processo replicativo.

Questa dimostrazione può riuscire sconcertante in quanto non sembra avere punti di contatto con i classici teoremi matematici in cui si dimostra formalmente un dato enunciato. Però, in effetti, quello di Neumann è realmente un teorema in quanto viene dimostrato rigorosamente come con un insieme di istruzioni logiche finite si possano definire le operazioni che portano alla realizzazione di un automa in grado di autoreplicarsi.
Come conferma, possiamo anche osservare che questa dimostrazione è antecedente alla scoperta del codice genetico, il quale si basa su un meccanismo relativamente simile:

In sostanza, abbiamo una macchina in grado di replicarsi autonomamente. Il teorema di Neumann, sta ora per essere tradotto in pratica. Jordan Pollack e Hod Lipson della Brandeis University del Massachussets, hanno annunciato di aver creato il primo robot in grado di costruire a sua volta altri robot. Per ora i robot sono oggetti sperimentali lunghi pochi centimetri ed in grado di effettuare limitati movimenti su superfici piane. Tuttavia, come tutti i prototipi, anche questi tracciano la strada di quello che potrebbe essere il prossimo futuro: robot in grado di codificare nuove istruzioni I per evolvere secondo criteri di selezione analoghi a quelli che operano nel mondo vivente.

Ma, si può pensare che questa "umanizzazione" dei robot possa portare in un qualche futuro non cinematografico a difficoltà di convivenza tra umani e robot. E' un'ipotesi cara agli scrittori e sceneggiatori di fantascienza che hanno proposto - per limitarci al campo cinematografico - pellicole come i notissimi Terminator e Matrix.

le leggi della robotica

Nel 1950, Isaac Asimov nel libro Doubleday (in Italia, Io ROBOT), enunciava tre "leggi" (su suggerimento di John Campbell, e probabilmente derivate dal racconto di Ray Cummings, X-1-2-200, apparso su Astoundig del settembre 1938) alle quali qualsiasi robot realizzato dall'uomo si sarebbe dovuto attenere in quanto le leggi erano codificate nei suoi circuiti elettronici:

Queste leggi, in effetti sono solo "chiacchiere" in quanto - a differenza del teorema di Neumann - non sono espresse in forma traducibile in istruzioni da incorporare nei programmi. Lo stesso Asimov si divertì a scrivere racconti in cui le sue "leggi" venivano aggirate. Anche gli autori di fantascienza, generalmente, accettano il "gioco" e propongono vari cavilli per aggirare queste leggi; tuttavia, il cinema preferisce ignorarle del tutto. Per esempio, HAL 9000, il computer di 2001: A Space Odissey, in seguito ad un malfunzionamento, addirittura compie quattro omicidi. Il supercomputer PROTEUS di Demon Seed, ne commette solo uno, uccidendo il malcapitato che voleva disattivarlo.
Così, l'unico metodo sicuro - almeno per il momento - è non progettare macchine costruite appositamente per recare danni alle creature viventi...

nemesi: locandina filmLe leggi della robotica sono brillantemente mostrate in Bicentennial Man (L'uomo bicentenario - Columbia e Touchstone Pictures, Usa 1999), da un romanzo di Isaac Asimov, sceneggiato da Nicholas Kazan e diretto da Chris Columbus.

Il soggetto introduce un'interessante discussione sul concetto di umanità: un uomo con un cuore meccanico è certo umano, ma un robot resta un robot, anche con un cuore umano. Un uomo può avere solo un cervello umano; un robot solo un cervello "positronico", ma un robot potrebbe comportarsi più umanamente di un uomo...

nemesi

copyright Marcello Guidotti, 2000
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