cervello di topo

interaction is complexity

d.m. e s.c.

dei ricercatori di losanna si sono imbarcati in una impresa mostruosa: stanno ricostruendo il cervello di un topo montando migliaia di processori, che immagino simulino in tempo reale dei neuroni di tipo h-h, in parallelo. sul sito di spiegel si possono trovare un sacco di informazioni, anche se in tedesco.
premetto che mi piacerebbe immensamente trovare una maniera per fare un periodo da loro. pero' mi chiedevo: cosa vogliono ottenere precisamente?
e´ ovvio che questa mia domanda e´ un po´ sciocca, dato che e´ evidente che non lo sanno, ne possono saperlo. pero´ mi domandavo che tipo di informazioni ci si puo´ aspettare da un progetto del genere. sono curioso di vedere come andra´ a finire.

dall´analogico al digitale all´analogico (I)

premetto che ho avuto una forte tentazione di dedicare questo post a questo articolo dell´avvenire, incredibilmente fazioso e con una messe di acrobazie logiche da far felice ogni professore di analisi 1.

tuttavia voglio rendere partecipe il mondo di una mia erkenntnis sull´utilita´ dell´analisi funzionale nello studio della computazione neurale.

1) i meccanismi a livello locale sono ben compresi: e´ chiaro come un congegno analogico (ovvero un´equazione differenziale) puo´ produrre come risultato asintotico - raggiungibile in tempi brevi con i giusti parametri - effetti di soglia, moltiplicazione, modulazione e cosi´ via discorrendo. potrebbe quindi sembrare che ogni singolo neurone altro non sia che un congegno analogico in grado di effettuare operazioni digitali.

2) however, i neuroni sono strutture estese, e non appena si consideri il meccanismo fisico, che porta a trasmettere queste informazioni da uno all´altro, e´ necessario considerare spazi a dimensione infinita. e ovviamente e´ possibile capirci qualcosa solo con un utilizzo appropriato dell´analisi funzionale. e questa trasmissione ha un carattere intrinsecamente analogico.

3) non solo: se si vogliono studiare le dinamiche di sistemi di neuroni, e´ impossibile sperare di poter ottenere soluzioni esplicite anche per il piu´ semplice dei modelli. e´ anche le simulazioni si scontrano con la terribile complessita´ computazionale delle equazioni alle derivate parziali non lineari. rimane da sperare che l´analisi qualitativa che puo´ essere effettuata tramite l´analisi funzionale possa dare qualche risultato. cosa che succede.

4) alcuni potrebbero obiettare che, dato che si e´ dimostrato che i neuroni possono svolgere operazioni digitali, allora la mente e´ un grosso computer. ovviamente, questo e´ un assioma, accettabile o meno. e´ la sua accettabilita´, ovvero il fatto che la complessita´ di una rete faccia emergere fenomeni di tipo non prettamente algoritmico, puo´ essere decisa solo studiandone le proprieta´ ad un livello non locale.

evoluzione

qualche giorno fa mi e´ capitato quest´articolo di pietro greco, un giornalista dell´unita´ fra le mani. questa storia dell´evoluzione sta incominciando ad innervosirmi. elenco alcune cose che mi danno fastidio.

tutti i biologi si dichiarano - piu´ precisamente: si devono dichiarare - darwinisti. ma e´ ridicolo! darwin e´ morto nel 1882! e´ come se i matematici si dichiarassero gaussiani! sarebbe pure ora di scoprire qualcos'altro o avere altri strumenti oltre a quello dell´evoluzione.

l´evoluzionismo e´ un principio abbastanza banale, una volta che si sia capito che ci sono caratteri ereditari e mutazioni casuali. afferrato questo concetto l´evoluzionismo come motore dell´origine della specie e´ una banalita´ matematica. non c´e´ nulla di profondo in esso: la profondita´ consiste nell´aver capito che ci sono caratteristiche ereditarie, che sono soggette a mutamenti casuali. stabilito quindi che e´ un principio poco profondo, non capisco come si pretende di spiegare tutta la biologia con l´evoluzione. e´ come tentare di spiegare tutta la fisica tramite il secondo principio della termodinamica. che pure e´ molto piu´ profondo dell´evoluzionismo.

non capisco peraltro quale sia la contraddizione fra l´evoluzionismo e dio. mi spiego: dio, se ci credete, avra´ pure il diritto di utilizzare gli strumenti che vuole per creare l´uomo. mi sembra evidente che abbia fatto un mondo che funziona secondo l´evoluzionismo. punto. nulla di piu´, nulla di meno. d´altra parte qualunque credente sa che cio´ che si legge nelle scritture va interpretato. quando si scrive sei giorni, puo´ voler dire benissimo sei miliardi di anni. quindi lasciamo l´intelligent design agli americani e occupiamoci di capirlo per bene, questo principio dell´evoluzione.

visto che ci siamo: lasciamo parlare gli scienziati di scienza. i giornalisti, come pietro greco, o i filosofi della scienza, come telmo pievani, si occupino di faccende umanistiche, che sono piu´ alla loro portata e la smettano di dire agli scienziati cosa e come devono fare.

d´altra parte io che ci lavoro, nella comunita´ scientifica, contraddico greco e pievani. cito dall´articolo:
«Molti, invece, continuano a sottovalutare la seconda tesi del giovane filosofo della biologia. Che, cioè, l´attacco a Darwin sia l´avanguardia di un attacco più generale alla scienza, come cultura critica che non ha bisogno di tutele imposte dall´alto. C´è chi propone visioni assolute del mondo e mal sopporta una cultura naturalistica, fondata sullo scetticismo sistematico.»
non mi sembra di aver assistito a nessun attacco generale alla scienza. e poi, da parte di chi? ne´ mi sembra che miei colleghi, e ne conosco di atei duri e puri, si siano lamentati di un attacco in corso nei loro confronti.

in realta´, cio´ che sanno gli scienziati non e´ cosi´ tanto come si crede. e questo lo si sta incominciando a capire solo ora. per cui tutti i razionalisti progressisti illuministi alla leibniz si trovano un po´ spiazzati. vedete: gli scienziati si accorgono di sapere poco; quelli che lo vanno dicendo da anni, principalmente i leader spirituali di tutte le religioni, affermano, con una certa soddisfazione :"l´avevo detto io!". i divulgatori razionalisti che capiscono poco di scienza (e che quindi hanno perso il primo passaggio) vedono questo come un attacco al loro feticcio preferito (la loro religione, se volete) e si lamentano. e scrivono articoli cretini come quello di pietro greco.

neve

che ´ntender no la puo´ chi non la prova

dante alighieri

giornata invernale nel sud della germania: istruzioni per l´uso.

1) svegliarsi molto presto e controllare se ha nevicato.
2) se si, correggere i compiti che si hanno da correggere velocemente.
3) vestirsi pesantemente, compreso cappuccio e scarpe di goretex.
4) correre nella neve.

se vi chiedete perche´ con meno cinque gradi bisogna essere cosi´ sciocchi, beh e´ perche´ non avete mai sentito la neve che si spiaccica sotto i vostri piedi...

pacifista?

warum krieg?

albert einstein e sigmund freud

sto rileggendo pezzi di una biografia di einstein scritta da pais. sapete, vivendo nel suo paese natale. cio´ che non ho mai capito e´ questa storia di einstein il pacifista. prima della guerra, ok. appena scoppia la guerra, non solo smette di essere pacifista, ma sostiene anche la costruzione della bomba atomica. finita la guerra, cambia di nuovo idea. ora, uno puo´ affermare cio´ che vuole, ma definirlo un "pacifista", solo perche´ lui si professava tale, mi sembra un volo pindarico azzardato. ma si sa, einstein e´ la leggenda del nostro tempo, e quindi...

doppia direzione

structure reflects function

principio della biologia cellulare

il suddetto principio afferma, in pratica, che e´ possibile dedurre la funzione di una cellula osservando la sua forma e struttura. e´ possibile applicare questo principio, in realta´, a molti fenomeni risultato di evoluzione: fra tutte le forme e strutture possibili, viene selezionata la piu´ adatta. cosicche´ e´ possibile dedurre la funzione di un elemento naturale soggetto ad evoluzione osservandone la struttura. non sempre, in realta´. comunque sia, mi chiedevo se sia possibile invertire il principio e darne una versione, per cosi´ dire, "normativa" per le organizzazione umane. Cioe´, se sia necessario per un´organizzazione umana avere una struttra che corrisponda strettamente alle finalita´ per le quali viene creata. penso di si.

positivita´

oggi ho scoperto un errore in dei calcoli che stiamo facendo per un articolo. questo errore e´ dovuto alla mia ignoranza, certo, ma anche all´eccesso di nozioni di positivita´ che hanno i matematici (fra i quali, per l´appunto, io stesso). per le matrici ci sono (almeno) tre concetti diversi di positivita´, udite udite:

1) una matrice e´ "positiva", se i suoi elementi sono maggiori o uguali a 0. questa nozione ha principalmente conseguenze spettrali e serve nel caso si voglia studiare il problema di cauchy: du(t)/dt=Au(t), u(0)=f.

2) una matrice simmetrica e´ "definita positiva" se ha autovalori strettamente positivi. molto utile per provare la convessita´ di una funzione in piu´ variabili.

3) una matrice e´ "accretiva" se il suo campo numerico e´ contenuto nel semipiano destro del piano complesso. molto utile se si usa la matrice per definire una forma quadratica, associata, a sua volta, ad un problema di cauchy.

in un impeto di follia mi ero convinto che due e tre fossero la stessa cosa, e questo stava per causare una catastrofe senza precedenti nella mia carriera accademica...
chi e´ che raccontava "la matematica non e´ un´opinione"?

linked

riding reductionism, we run into the hard wall of complexity.

albert-laszlo barabasi

sto leggendo al momento un bellissimo libro di barabasi, dal titolo "linked". se volete avere un´idea di cio´ di cui mi occupo nella mia vita, beh "linked" e´ una maniera divertente di scoprirlo.
comunque sia, e´ importante capire che questa frase riassume gli ultimi secoli di storia della scienza. non e´ colpa mia, io non c´ero, e comunque barabasi e´ spesso apodittico nelle sue affermazioni. certo e´ un compito di difficolta´ sovrumana ricostruire il quadro generale a partire dagli elementi costituivi, ad esempio: il pensiero dai neuroni. e´ anche vero, pero´, che la comprensione dei secondi e´ necessaria per la comprensione del primo.
se posso aggiungere un´opinione personale: l´ottimismo irriducibile dei riduzionisti mi sembra chiaramente figlio di un certo illuminismo deteriore, ma questa e´ un´altra storia.

Venti supersonici

Oggi tocca a "Le Scienze" essere derisa per superficialita´. Spero sia evidente a tutti che la definizione "venti supersonici" e´ ovviamente contraddittoria. Infatti codesti venti viaggiano alla fantastica velocita´ di 14.000 Km/h, corrispondente a circa 10 volte al velocita´ del suono - sulla terra. In realta´ su questi pianeti gassosi giganti la pressione si suppone sia molto superiore a quella terrestre, e con cio´ possiamo affermare con sufficiente sicurezza che la velocita´ del suono, cioe´ la velocita´ di un fronte d´onda di pressione in un fluido, sara´ decisamente superiore. Cosi´ dimostrando che quei venti tutto sono, tranne che "supersonici".

Intimismo e tabelline

Una conversazione con D.M. qualche sera fa mi ha fatto capire che e´ necessario abbandonare il racconto del nostro viaggio in Norvegia. Bene, quindi lo faccio.

E approfitto subito per commentare qualcosa sull´Avvenire ho trovato un meraviglioso articolo di Rossana Sisti, intitolato "Ridategli le tabelline", lamentante l´ignoranza delle tabelline da parte dei bambini delle ultime generazioni.

La mia domanda e´: ma chi se ne frega? Mi spiego: imparare le tabelline aveva un senso magari 20 anni fa, quando non tutti avevano una calcolatrice, o, ancora meglio, un cellulare. Ma adesso?

Ginnastica mentale, direte voi. Beh, se volete far fare ginnastica mentale ai bambini, perche´ con le tabelline? Fateli giocare a qualche complicato gioco di carte, o di strategia, o whatever, e sara´ una ginnastica mentale altrettanto efficace, ma piu´ piacevole.

Che dite voi: conservatori o moralisti?