Mezzo secolo fa, 2001: Odissea nello spazio immaginava un futuro alimentato da computer ad alta tecnologia che pensavano, imparavano e si adattavano. Al centro di questa visione c'era HAL (computer algoritmico euristicamente programmato) 9000, il computer "senziente" che guidava la nave dell'equipaggio, Discovery One. Nel film, HAL era il centro di controllo della missione, il supporto vitale e il sesto membro dell'equipaggio, rendendo possibile un'ambiziosa missione di Giove per i sei astronauti della nave.
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Oggi, mentre guardiamo verso l'invio dei primi umani su Marte, l'idea di HAL brilla ancora una volta in prima linea nella mente dei ricercatori. Tra circa 15 anni, la NASA prevede di mettere in orbita i primi umani attorno al pianeta rosso, il che significa viaggiare più lontano dalla Terra che mai. A differenza dei frequentatori della luna, questi astronauti non potranno fare affidamento sul controllo del suolo per una soluzione rapida. Se qualcosa va storto, saranno a una distanza massima di 40 minuti dal ricevere una risposta dalla Terra.
"" Houston, abbiamo un problema "non è davvero un'ottima opzione, perché la risposta è troppo lenta", come ha affermato Ellen Stofan, ex capo scienziato della NASA, il mese scorso in occasione di un vertice sui viaggi nello spazio profondo ospitato dall'Atlantico . "Continuo a dire, abbiamo bisogno di un bel HAL."
Quando ha colpito gli schermi teatrali nel 1968, il 2001 è diventato rapidamente un iconico esperimento mentale sul futuro dell'umanità nello spazio. Lodato per la sua visione innovativa e attenzione ai dettagli scientifici, il film è stato salutato sulla rivista WIRED come "una previsione attentamente elaborata per il futuro".
HAL, per estensione, divenne un importante riferimento culturale per chiunque pensasse all'intelligenza artificiale e al futuro dei computer. Può parlare, ascoltare, leggere i volti e (soprattutto) le labbra, interpretare le emozioni e giocare a scacchi; Nel 2015, WIRED si riferiva a lui come un "proto-Siri". L'equipaggio dipende da tutto per tutto, il che diventa un problema quando, a 80 milioni di miglia dalla Terra, HAL inizia a comportarsi in modo irregolare.
Questo perché l'HAL del 2001 non è stato carino. Come principale antagonista del film, ha finito per accendere l'equipaggio nel tentativo di "salvare" la missione.
Tuttavia, "molti scienziati sono essi stessi parte dell'eredità di HAL", ha scritto David Stork, ora un informatico presso la società di tecnologia Rambus, nel suo libro del 1996 HAL's Legacy . Per il libro, Stork ha intervistato alcuni di quegli scienziati in occasione del "compleanno" di HAL (quando è diventato operativo per la prima volta) nella cronologia della romanzo del 2001 .
"Non puoi fare a meno di essere ispirato", afferma Jeremy Frank, uno scienziato informatico che sta guidando lo sviluppo dell'IA e di altre tecnologie automatizzate per le future missioni della NASA umana, del 2001 e altre raffigurazioni fantascientifiche dell'IA. Concorda con Stofan che l'IA sarà di vitale importanza per le missioni umane nello spazio profondo. "Dovremo assolutamente avere qualcosa."
Che cosa sarà qualcosa non è ancora chiaro, dice Frank. Ci si potrebbe aspettare che un HAL nella vita reale controlli costantemente i sistemi di supporto vitale per evitare disastri, gestire la generazione di energia, eseguire la navigazione di base del pilota automatico, tenere d'occhio i sensori per eventuali errori e altro ancora. Ma qualunque cosa implichi, questa IA aiuterà a liberare gli astronauti dai dettagli quotidiani in modo che possano concentrarsi sulla missione e sulla scienza.
"Il ruolo immenso dell'IA è quello di consentire agli umani di rimanere fuori dalle trincee", afferma Steve Chien, leader del gruppo di intelligenza artificiale del Jet Propulsion Laboratory della NASA che aiuta i rover e le sonde a scegliere quali dati inviare sulla Terra e persino selezionare oggetti e aree da studiare da soli. Per l'IA, questo significa assumere molti dei compiti più banali di manutenzione e operazioni del veicolo spaziale (e potenzialmente una base di Marte) per consentire agli astronauti umani di concentrarsi su compiti più astratti come gli esperimenti scientifici.
"Questo è un modo molto più efficace di fare scienza", afferma Chien, il cui team ha contribuito a sviluppare la tecnologia AI utilizzata per il rover Curiosity su Marte. "Non vogliamo che l'astronauta passi tutto il tempo a garantire che il sistema di supporto vitale funzioni".
Per una missione della NASA su Marte, l'intelligenza artificiale potrebbe svolgere parte del lavoro svolto ora da dozzine di persone che lavorano 24 ore su 24 presso il centro di controllo della missione a Houston, in Texas. (James Blair / NASA) Ma chiedere a un sistema di intelligenza artificiale di eseguire tutti questi compiti non è cosa da poco, Frank avverte. Anche durante le normali operazioni, HAL nella vita reale dovrebbe gestire molti sistemi indipendenti, alcuni dei quali sono complessi per funzionare da soli. Affinché l'IA possa rispondere a varie situazioni, i suoi creatori dovrebbero anticipare e mappare tutte quelle situazioni. "Ci vuole solo un'enorme quantità di tempo ed energia per descrivere il problema", afferma Frank.
"Ci saranno molte cose complicate, dalla temperatura e pressione, al cibo e alla navigazione", afferma Stork delle sfide che un'intelligenza artificiale dovrebbe affrontare in ogni minuto di una missione spaziale. Nelle passate missioni spaziali, queste sfide sono state gestite da computer terrestri, astronauti diligenti e persino personale della NASA con regole di scorrimento.
"Hai bisogno di sistemi informatici estremamente sofisticati", afferma Frank. "Siamo passati i giorni in cui andavamo sulla Luna con il tipo di potenza di calcolo presente nel mio iPhone."
Qualunque cosa usata in una missione spaziale deve essere trasportata nello spazio e lavorare negli spazi ristretti di un veicolo spaziale, dice Frank, per non parlare della capacità di funzionare con una fonte di energia limitata, di solito da un piccolo generatore nucleare. In breve, più sofisticata sarà l'IA di una missione spaziale, più computer avrai bisogno. Nonostante quanto sia arrivata la tecnologia, sottolinea Frank, "il software ha una massa".
L'integrazione di tutto quel software insieme sarà una delle maggiori sfide per la creazione di un computer AI per veicoli spaziali, afferma Frank: mettere insieme sistemi informatici separati focalizzati su aspetti diversi non funzionerà. Altrimenti, si potrebbe finire con una situazione come una squadra di rematori non cooperativi su una nave.
"Questi strumenti non sono mai stati costruiti per essere integrati l'uno con l'altro", afferma Frank, "non importa su un veicolo spaziale che è stato costruito per funzionare con un calcolo limitato".
Nel 2001, il problema non è la capacità di HAL di elaborare ed eseguire le attività designate. Piuttosto, quando gli astronauti cercano di disabilitare alcune delle funzioni di elaborazione di HAL, decide di uccidere gli umani per preservare se stesso. La preoccupazione che un computer così potente possa diventare canaglia potrebbe sembrare strettamente la provincia della fantascienza. Ma in realtà, non è una piccola sfida nella mente dei ricercatori.
"Questa domanda esiste in ogni sistema che costruiamo", afferma Chien. "Man mano che costruiamo sistemi sempre più complessi, diventa sempre più difficile per noi capire come interagiranno in un ambiente complesso."
È quasi impossibile sapere quanto funzioni effettivamente l'intelligenza artificiale complessa. In effetti, molti scienziati informatici descrivono ancora il modo in cui le macchine apprendono come una "scatola nera". Le reti neurali artificiali spesso funzionano in modo molto simile al cervello umano. "Sfortunatamente, tali reti sono anche opache come il cervello", scrive Davide Castelvecchi per Nature . "Invece di archiviare ciò che hanno appreso in un ordinato blocco di memoria digitale, diffondono le informazioni in un modo estremamente difficile da decifrare".
Ciò rende difficile la programmazione in fail-safe, afferma Chien, perché è impossibile immaginare come un'intelligenza artificiale in crescita, adattante e in grado di reagire ad ogni singola situazione.
Frank ritiene che si tratterà di programmare correttamente sia i computer che gli astronauti che lavorano con loro. "Devi solo considerare l'IA come un'altra parte del sistema, e talvolta il tuo sistema ti mente", dice Frank. Nel 2001, HAL si dichiara "infallibile e incapace di errore", ma anche i computer di oggi non sono infallibili. Le persone che lavorano con un computer AI dovrebbero sapere di non fidarsi riflessivamente di esso, ma di trattarlo come un normale computer che a volte potrebbe sbagliare.
Ora, a 50 anni dalla pubblicazione del 2001: Odissea nello spazio, quanto è vicina l'eredità di HAL alla visione di Stofan per i viaggi nello spazio profondo?
"Ora ce l'abbiamo a pezzetti", dice Stork. Alcuni dei nostri progressi sono notevoli: ad esempio, una forma di intelligenza artificiale si trova in molte delle nostre tasche con tecnologia di riconoscimento vocale come Siri con cui possiamo parlare a livello colloquiale. C'è AlphaGo, il computer AI che ha battuto un campione umano dell'intricato gioco di strategia Go. I computer AI hanno persino scritto letteratura. Ma tutti questi sforzi hanno richiesto macchine su misura e anni di lavoro per completare questi compiti singolari.
"L'intelligenza artificiale sta facendo un sacco di cose incredibili in molti compiti mirati, ma sta diventando strategica come un essere umano intelligente?" Dice Chien. "Questa è la sfida di domani".
Questa prospettiva è resa più stimolante dal fatto che la NASA, a differenza della Silicon Valley, tende a essere contraria ai rischi di provare nuove tecnologie, afferma Chien. Quando si tratta di voli spaziali, aggiunge, questo è comprensibile. "Un milione di cose devono andare bene perché funzioni", afferma Chien. "Solo alcune cose devono andare storto perché non funzioni."
Per Frank, sembra straordinariamente difficile immaginare un computer di IA che sostituisca tutte le funzioni delle persone che lavorano nel centro di controllo a terra della NASA, che è sempre dotato di almeno sei persone, 24 ore al giorno, sette giorni alla settimana, come HAL è stato in grado di. "Ma la buona notizia è che non pensiamo che tu debba davvero sostituirli tutti", dice Frank. Per una missione su Marte, sottolinea, gli astronauti sarebbero ancora in grado di fare affidamento su un contatto regolare, anche se non istantaneo, con la Terra.
In realtà, l'IA sarà più cruciale per le missioni rispetto a Marte, dove gli astronauti umani non fanno parte del quadro, afferma Chien. Lui e altri scienziati si incontrano regolarmente per speculare su questo tipo di futuri lontani, ad esempio: come invieresti una sonda per esplorare i mari profondi dell'Europa, dove non è possibile alcun contatto radio con la Terra? Che dire dell'invio di un veicolo spaziale automatizzato a un sistema solare completamente diverso?
"La NASA vuole andare a fare cose in luoghi dove non è possibile inviare persone", afferma Chien. "Queste sono solo idee folli, che richiederebbero davvero l'IA."
