Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

Le menti digitali e il volo interstellare

Andreas Hein ha tratto questo articolo, che vi presentiamo qui di seguito in traduzione italiana, dal suo intervento nel volume Beyond the Boundary, in uscita tra breve per I4IS. L’autore è Deputy Director  e Director of  the Technical Research Committee dell’Initiative for Interstellar Studies (I4IS), un centro studi inglese specializzato in scienze dello spazio. Egli è stato uno dei fondatori di Icarus Interstellar, e, in quell’ambito, ideatore e attuale dirigente di Project Hyperion. Ha ricevuto un master in ingegneria aerospaziale al Technical University of Munich e nella stesso istituto sta lavorando per ottenere un PhD in ingegneria dei sistemi spaziali. Ha passato sei mesi all’Institut Superieur de l’Aeronautique et de l’Espace a Toulouse, partecipando al programma  di simulazione numerica di  impatto a ipervelocità della polvere interstellare sulle antenne dei veicoli spaziali. Ha lavorato  presso lo Strategy and Architecture Office  dell’ESA. La versione originale del presente articolo è stata pubblicata su Centauri Dreams il 13 giugno scorso, col titolo di: “Transcendence Going Interstellar: How the Singularity Might Revolutionize Interstellar Travel” . (R.F.)

Hein_official_LRT_picture_v21nella foto: Andreas Hein, l’autore

Nel film “Trascendenza”, la mente del dott. Will Caster (interpretato da Johnny Depp), viene “caricata” in un computer quantistico. Questo provoca una cascata di cambiamenti tecnologici in rapida accelerazione, che culminano in una “singolarità tecnologica”. È probabilmente la prima volta che tale concetto gioca un ruolo centrale in un blockbuster hollywoodiano. Comunque l’idea del tutto ipotetica di caricare la coscienza di qualcuno in un computer, procedimento conosciuto anche come “emulazione dell’intero cervello”, è stato un argomento trattato nella FS per decenni. Il caricamento della mente su supporto informatico, all’apparenza inverosimile, potrebbe essere invece non molto lontano dalla realtà. Recentemente il programma “Cervello Umano” dell’Unione Europea ha inserito tra i suoi obiettivi la simulazione di tale organo. Con un bilancio preventivo di oltre un miliardo di euro, si tratta del più vasto progetto di questo tipo mai condotto prima. Sebbene l’obiettivo del progetto “Cervello Umano” sia quello di simulare il cervello umano, la discussione sulla reale possibilità di copiare digitalmente la mente ne è stata fortemente rivitalizzata. Tale tecnologia, infatti, potrebbe davvero trasformare la nostra civiltà in diversi modi. Tra questi la capacità potenziale di acquisire una sorta di immortalità digitale e la creazione di menti emulate che potrebbero trasformare il lavoro intellettuale, se si potesse copiarle e usarle su richiesta per lavori particolarmente impegnativi. (Hanson, 2008 & 2008b).

La copiatura della mente apre inoltre eccitanti opportunità per il volo interstellare. In questo articolo tenterò di offrire una breve panoramica delle idee già esistenti riguardo all’utilizzo del “caricamento cerebrale” nei viaggi interstellari, e di proporre concetti nuovi che potrebbero cambiare  radicalmente il modo in cui gli uomini viaggerebbero verso le stelle. Inoltre presenterò alcuni possibili scenari di missione, che avrebbero profonde conseguenze sul modo in cui la missione stessa raggiungerebbe i propri obiettivi.

transcendence-la-locandina-italiana-302815_1-560x800-210x300Nella foto: Johnny Depp in “Trascendenza”

Prima di tutto voglio chiarire  che in questo articolo col termine “caricamento cerebrale” intendo il trasferimento di contenuti mentali (per esempio della memoria a lungo termine o della mente stessa) dalla materia cerebrale a un dispositivo artificiale, cioè una rete neurale artificiale digitale, analogica o quantistica (Sandberg & Bostrom, 2008). Una volta caricato, il materiale potrà essere “eseguito” sul dispositivo come una simulazione o semplicemente memorizzato e stoccato. Analogamente, con “scaricamento cerebrale” si intende il trasferimento dei contenuti mentali da un dispositivo artificiale a un cervello fisico . La fase dello “scaricamento” andrebbe di pari passo con la ricreazione del corpo umano nella sua interezza, altrimenti non avrebbe molto senso nell’ambito dei viaggi interstellari. Nel caso che il corpo umano potesse essere liberamente caricabile e scaricabile, si potrebbe parlare di “emulazione del corpo completo”. In questo articolo i confini tra “caricamento della mente” ed “emulazione umana” sono  spesso un po’ vaghi e da considerarsi quindi interscambiabili.

L’obiettivo principale di un viaggio interstellare pilotato (cioè con equipaggio) è trasportare uomini da un sistema stellare a un altro e all’arrivo dar vita a una nuova civiltà. L’idea di base consiste nel caricare in formato digitale la mente e/o il corpo umani alla partenza e nel ricrearli a destinazione nella forma originale. Dar vita lassù a una prospera civiltà richiede un trasferimento di conoscenza sufficiente a eseguire tutte le necessarie attività. Trasportare uomini sotto forma digitale comporta  straordinari benefici, in primo luogo enormi risparmi in termini di massa: non saranno più necessari vasti habitat e complessi sistemi di supporto vitale. Nello stesso tempo diventa possibile “resuscitare” gli uomini solo quando si è arrivati a destinazione, e con essi recuperare la loro conoscenza e cultura, facilitando così il decollo della nuova civiltà. Conoscenza e tecnologia verrebbero così  trasferite dai cervelli emulati agli apparati o corpi di destinazione, sia con l’educazione tradizionale che con le nuove tecniche di emulazione.

Ovviamente si potrebbe indagare sulla radicale possibilità di una sostituzione completa della vita biologica con una artificiale. In tale scenario, la spedizione sarebbe caso mai il “seme” di una civiltà non biologica (Kurzweil, 2005).

Per i concetti fondamentali di una colonizzazione interstellare basata sul caricamento della mente si veda la tabella qui accanto:

Tab1tabella 1

Il processo di caricamento potrebbe essere eseguito grazie a un tipo avanzato di scansione. Hans Moravec fu uno dei primi a immaginare una forma di scansione grazie alla quale il cervello veniva caricato pezzo per pezzo, provocando però la distruzione dell’originale. (Moravec, 1988). Kurzveil e altri immaginarono invece una forma di scansione non distruttiva (Kurzweil, 2005, p.145), per esempio usando nanorobot che potessero agire dall’interno del cervello  da copiare.

Creare la copia di un cervello è un compito che intimidisce. Non si tratta semplicemente di copiarne la struttura generale, ma anche la struttura di ogni singolo neurone e la rete di collegamenti che si crea tra un neurone e l’altro. Bisogna inoltre copiare il comportamento dei singoli neuroni e delle più vaste strutture del cervello.
È una situazione simile a quella di un sistema tecnico. Capire in che relazione si trovano le parti di un’automobile l’una con l’altra non stabilisce in che modo esse debbano lavorare tutte insieme per eseguire la funzione desiderata, cioè trasportare dei passeggeri. Si può solo dedurre, dopo un paziente e accurato esame, come le componenti individuali, e gruppi di esse di maggiori dimensioni,  eseguono le subfunzioni, le quali producono insieme la funzione principale. Questo tipo di analisi “all’inverso” per scoprire i sistemi di funzionamento di un dispositivo viene definito un approccio “bottom-up”, ovvero dal basso verso l’alto. In alternativa si possono analizzare le funzioni dall’alto verso il basso (top-down), avendo cura di scomporre prima le funzioni di più alto livello nelle relative subfunzioni. Un approccio di questo tipo (conosciuto  come reverse engineering) è stato proposto per creare emulazioni del cervello. (Sandberg & Bostrom, 2008).

Dopo che un’emulazione è stata creata, potrebbe essere attivata, copiata, eseguita a richiesta, e anche spenta del tutto.  (Hanson, 2008a & 2009b). Per  una missione interstellare, le emulazioni potrebbero essere prima immagazzinate e poi attivate a destinazione. Questo farebbe  risparmiare l’energia che altrimenti verrebbe consumata per mantenere in funzione le emulazioni durante il volo. Una volta arrivati, le emulazioni verrebbero attivate per organizzare l’ambiente circostante e scegliere la miglior strategia per cominciare la colonizzazione. Si potrebbe attivare anche un’intera popolazione di emulazioni, che discuterebbero sulle migliori strategie e i vantaggi ad esse associati. Robin Hanson immagina vari tipi di emulazioni organizzate in gerarchie basate sulla velocità di elaborazione. Queste “città” abitate da emulazioni consumerebbero sulla Terra un’imponente quantità di energia per sostenere le emulazioni e l’ambiente virtuale in cui condurrebbero la loro esistenza. Le manipolazioni del mondo fisico sarebbero eseguite da vari tipi di manipolatori e robot (Hanson, 2008a & 2008b). Una strategia per una missione interstellare potrebbe consistere nella riattivazione iniziale di un piccolo gruppo di emulazioni che prenderebbero le prime decisioni su come procedere con la colonizzazione. Poi si comincerebbero a sfruttare le risorse minerarie  allo scopo di creare una più grande capacità computazionale e accendere un crescente numero di emulazioni. Queste a loro volta darebbero vita vita a esseri umani biologici e ai loro habitat. Un’altra opzione è il trasporto simultaneo di zigoti ed emulazioni.

mind-uploadingUna versione più avanzata di tale missione prevede la creazione iniziale di una infrastruttura entro il sistema stellare di riferimento usando dei replicatori e la costruzione di un impianto ricevente per segnali elettromagnetici, per esempio dei raggi laser. Una volta costruito l’impianto, i dati riferiti agli oggetti potrebbero essere spediti alla velocità della luce. Questo è appunto il concetto del teletrasporto, spesso considerato irrealizzabile perché l’ammontare di informazioni da trasmettere per assemblare un corpo umano molecola per molecola sarebbe proibitivo. In uno studio del 2012, ad esempio, Roberts e altri sostengono che un totale di 2,6*1042 bit sarebbero necessari per ricreare un cervello umano, cifra che renderebbe insignificante quella di 1,2*1010, stimata per ricreare il resto del corpo umano. Alla velocità di trasmissione di circa 3,0*1019 bit al secondo, sarebbero necessari 4,85 trilioni di anni per trasmettere un essere umano completo. Comunque, un esame attento dei presupposti dello scritto rivela che per calcolare la quantità di dati richiesta per ricreare il cervello era stato usato il cosiddetto Bekenstein bound, un’equazione che indica il massimo di informazione richiesta per ricreare un sistema fisico fino a livello quantistico (Bekenstein, 73), (Lokhorst, 00).

È dubbio che una descrizione talmente dettagliata sia effettivamente necessaria. Stime recenti che descrivono la riproduzione del cervello a livello molecolare sono piuttosto in un ordine di grandezza  tra i 1022 e i 1027  bit (Sandberg, 2008, p.80) . Una tale mole di dati potrebbe essere trasmessa in un intervallo di tempo compreso tra un’ora e dieci anni, supponendo di utilizzare la stessa velocità di trasmissione di 3,0*1019. Quindi il teletrasporto potrebbe non essere una tecnologia così remota nel tempo come l’attuale letteratura scientifica suggerisce. L’architettura di una missione basata sul teletrasporto è mostrata nella figura 3.

tab2 tabella 2

Uno degli approcci più speculativi per rendere possibile il viaggio interstellare pilotato è quello in cui il tempo di volo si riduce praticamente a zero usando un qualche tipo di propulsione superluminale. Esiste una vera pletora di congetture a questo proposito (Davis et al., 2009). Inviare solo dati o nano-sonde attraverso delle scorciatoie nel tessuto dello spazio-tempo, sarebbe assai più semplice che viaggiare in una imponente nave spaziale pilotata.  Kurzveil ipotizza che dei minuscoli cunicoli spazio-temporali, detti anche wormhole (il fenomeno è conosciuto dal pubblico televisivo col nome di “stargate”), potrebbero consentire la trasmissione di dati o nano-sonde ad un altro luogo dell’universo (Kurzweil, 2005, p.354-355). All’architettura di missione basata su questo concetto è dedicata la figura 4.

 

Architetture di missione

Le missioni interstellari digitali aprono un nuovo spazio per interessanti architetture di missione. A seconda delle tecnologie disponibili, si possono realizzare varie architetture, come mostra la tabella 2 (vedi sopra).

 

Architettura A

1. Manda il replicatore + emulatore / nave magazzino
2. Crea la colonia e l’infrastruttura per la resurrezione (downloading/scaricamento)
3. Crea la popolazione

Arch AFig.1: la missione è affidata a una singola nave dotata di replicatore digitale. Questo grafico mostra la sequenza della missione da sinistra a destra. L’inclinazione delle frecce mostra quanto velocemente l’astronave copre la distanza dal sistema stellare bersaglio. A maggior inclinazione corrisponde maggior velocità.

Questa è la architettura di missione più semplice: l’astronave consiste praticamente di un emulatore e di un replicatore che avviano lo sfruttamento delle risorse locali per costruire la colonia spaziale iniziale. Successivamente verranno creati i corpi umani e scaricate le emulazioni che li utilizzeranno.

 

Architettura B

Suddivide la missione in due: la prima viaggia col replicatore, la seconda con l’emulatore.

1. Manda il replicatore
2. Crea la colonia e l’infrastruttura per la resurrezione
3. Manda l’emulatore /nave magazzino
4. Crea la popolazione

Arch BFig.2: divide in due la missione precedente separando il replicatore dal carico utile digitale.

L’architettura B è basata  su due astronavi. La nave col replicatore viene lanciata per prima, in modo da iniziare la costruzione della colonia prima che arrivi la nave con l’emulatore. Questo metodo ha senz’altro senso se la costruzione della   colonia avviene in tempi lunghi (decenni o secoli). Il vantaggio più importante è la riduzione del rischio dovuto al fallimento nella costruzione della prima colonia: la seconda nave verrebbe lanciata solo una volta  che la colonia fosse diventata operativa. Un altro vantaggio è l’uso di un differente sistema di propulsione per le due navi, che consentirebbe alla nave con l’emulatore di compiere un viaggio di minor durata, riducendo il rischio di guasti dei sistemi di bordo, più critici per la nave che trasporta emulazioni di esseri umani.

 

Architettura C

1. Manda l’astronave col replicatore
2. Crea un impianto ricevente nel sistema stellare di destinazione
3. Riceve dati per creare sistemi tecnici ed esseri umani

Arch CFig.3: la missione col replicatore costruisce un ricevitore per le tecnologie e gli esseri umani.

Innanzi tutto, un impianto di ricezione viene costruito nel sistema di destinazione grazie  al carico della nave col replicatore. Poi viene costruito un impianto di assemblaggio molecolare, ovvero una stampante 3D universale, per ricreare gli oggetti originali. Il vantaggio più grande di questa architettura è che la durata del  viaggio per gli oggetti trasferiti è la minore possibile, dato che il viaggio avviene alla velocità della luce.

 

Architettura D

1. Manda la nave col replicatore
2. Costruisce il ricevitore
3. Usa uno stargate per trasmettere informazioni al ricevente
4. Crea sistemi tecnologici ed esseri umani

Arch DFig. 4: usare uno stargate per trasmettere dati relativi a sistemi tecnologici ed esseri umani a velocità superiori a quella della luce.

Dopo la costruzione degli impianti di ricezione ed assemblaggio, i dati sono trasmessi quasi istantaneamente tramite uno stargate o qualche altro metodo “esotico”.

 Conclusioni

Il concetto di emulazione cerebrale è spesso associato al presentarsi di una cosiddetta “singolarità tecnologica”, che è a sua volta associata all’emergere di una intelligenza artificiale generale in grado di aumentare le proprie capacità esponenzialmente. Se sia ragionevole o no aspettarsi che una tale singolarità si verifichi è materia di intenso dibattito tra gli studiosi (Sandberg, 2010), (Sandberg & Bostrom, 2011), (Goertzel, 2007). Da conversazioni personali con vari ricercatori del settore è emerso piuttosto un certo scetticismo sulla prospettiva di creare emulazioni del cervello nel prossimo futuro. Nonostante tutto,  non c’è dubbio che qualche progresso è stato fatto. L’emulazione del cervello e l’intelligenza artificiale generale non dovrebbero essere definitivamente scartate dal novero delle alternative realizzabili, dato che ci vorranno ancora decenni, se non secoli, prima che si riesca a realizzare un viaggio interstellare.

Come ultima osservazione, Launius & McCurdy (2008, pp.218-219) rilevano come una civiltà postumana possa non essere necessariamente motivata a condurre esplorazioni interstellari. Bisogna quindi tenere bene a mente che cambiare la condizione umana così profondamente avrà certamente conseguenze anche sul suo comportamento.

Sebbene le prospettive per il caricamento cerebrale  siano controverse, la sua realizzazione nel corso del ventunemiso secolo non dovrebbe essere considerata impossibile. È imperativo invece riflettere sulle possibili implicazioni di questa tecnologia, che se effettivamente realizzata cambierebbe drasticamente tanto la nostra civiltà quanto i viaggi interstellari. Cosa si proverebbe a viaggiare fra le stelle? Dopo essere stati scansionati, ci risveglieremmo improvvisamente in un esopianeta in un nuovo corpo? O mentre attraversiamo lo spazio che ci separa dal nostro obiettivo passeremo invece il nostro tempo in un mondo virtuale, per trasformarci infine di nuovo in un essere biologico? Sono pensieri affascinanti ma anche in qualche modo agghiaccianti….

 

traduzione di ROBERTO FLAIBANI

editing di DONATELLA LEVI

 

 

FONTI:

Bekenstein, J. D. (1973). Black holes and entropy. Physical Review D, 7(8), 2333.

Davis, E. W., & Millis, M. G. (2009). Frontiers of propulsion science. American Institute of Aeronautics and Astronautics.

Goertzel, B. (2007). Human-level artificial general intelligence and the possibility of a technological singularity: A reaction to Ray Kurzweil’s The Singularity Is Near, and McDermott’s critique of Kurzweil. Artificial Intelligence, 171(18), 1161-1173.

Hanson, R. (2001). Economic growth given machine intelligence. Journal of Artificial Intelligence Research.

Hanson, R. (2008a). Economics of brain emulations. In Tomorrow’s people – proceedings of the james martin institute’s first world forum: EarthScan.

Hanson, R. (2008b). Economics of the singularity. Spectrum, IEEE, 45(6), 45-50.

Kurzweil, R. (2005). The Singularity Is Near: When Humans Transcend Biology, Penguin Books.

Launius, R. D. (2008). Robots in space: technology, evolution, and interplanetary travel. JHU Press.

Lokhorst, G. J. (2000, May). Why I am not a super-Turing machine. In Hypercomputation Workshop, University College, London (Vol. 24).

Moravec, H. (1988). Mind children. Cambridge, MA: Harvard University Press.

Sandberg, A., & Bostrom, N. (2008). Whole brain emulation: A roadmap. Future of Humanity Institute, Oxford University. Available at: http://www.fhi.ox.ac.uk/brain-emulation-roadmap-report.pdf Accessed July, 3, 2010.

Sandberg, A. (2010). An overview of models of technological singularity. In Roadmaps to AGI and the future of AGI workshop, Lugano, Switzerland, Mar. 8th. http://agiconf. org/2010/wp-content/uploads/2009/06/agi10singmodels2. pdf.

Sandberg, A., & Bostrom, N. (2011). Machine intelligence survey. Technical Report, 2011-1. Future of Humanity Institute, University of Oxford. http://www.fhi.ox.ac.uk/reports/2011-1. pdf

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4 agosto 2014 - Posted by | Astronautica, Ciberspazio, Fantascienza, Scienze dello Spazio, Volo Interstellare | , , ,

4 commenti »

  1. […] di cervello allo stato dell’arte è più un gesto simbolico che altro (ma se si tentasse di copiare il cervello? nde) Non si può proprio fare, le difficoltà fisiche, tecniche, teoriche sono infinite, prima fra […]

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    Pingback di Chi arriva prima, la Scienza o la Fantascienza? – Il tredicesimo cavaliere 2.0 | 30 aprile 2016 | Rispondi

  2. […] di cervello allo stato dell’arte è più un gesto simbolico che altro (ma se si tentasse di copiare il cervello? nde) Non si può proprio fare, le difficoltà fisiche, tecniche, teoriche sono infinite, prima fra […]

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    Pingback di Chi arriva prima, la Scienza o la Fantascienza? « Il Tredicesimo Cavaliere | 23 giugno 2015 | Rispondi

  3. Nella nuova serie di Galactica, quella con i Cylon “umani”, il concetto di “resurrezione” e di “download” del cervello è pienamente sfruttato: nel sentir parlare di “resurrection infrastructure” sembra proprio di essere in quel telefilm 🙂

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    Commento di pierma67 | 21 settembre 2014 | Rispondi

    • Ecco a voi Piermaria, esattamente il primo lettore registrato de Il Tredicesimo Cavaliere e da allora uno dei più puntuali commentatori. Venenndo nel merito, Pierma ha ragione: il download dei Cyloni è esattamente quello che vogliono fare Andreas Hain e i suoi colleghi.

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      Commento di zatopek99 | 25 settembre 2014 | Rispondi


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