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Topo potente
CON IL MUSEO
In un film sgranato girato ai Bell Laboratories nel 1952, il matematico e ricercatore dei Bell Labs Claude Shannon, SM '40, PhD '40, si trova accanto a una macchina di sua costruzione. Costruito per la prima volta nel 1950, è stato uno dei primi esempi al mondo di apprendimento automatico: un mouse robotico per la risoluzione di labirinti noto come Teseo. Il Teseo dell'antica mitologia greca navigava nel labirinto di un minotauro e riuscì a fuggire seguendo un filo che aveva usato per segnare il suo percorso. Ma il giocattolo elettromeccanico di Shannon è stato in grado di ricordare il suo percorso con l'aiuto dei relè telefonici.
All'inizio del film, il topo con la ruota di Shannon esplora metodicamente l'ambiente circostante: un labirinto di 25 quadrati. Shannon dice agli spettatori che le pareti di metallo del labirinto possono essere riorganizzate liberamente, quindi Teseo deve usare una piccola macchina informatica per imparare di nuovo il layout ogni volta. Ma il mouse, un minuscolo dispositivo di legno contenente una barra magnetica e ornato di baffi di filo metallico, è troppo piccolo per contenere una macchina informatica, dice. Invece, il macchinario è nascosto sotto il pavimento del labirinto, una serie di circuiti telefonici che ha riproposto per fare qualcosa che non avevano mai fatto prima: imparare.
Sotto il pavimento di metallo del labirinto, un elettromagnete montato su una carrozza a motore può spostarsi a nord, sud, est e ovest; mentre si muove, così fa Teseo. Ogni volta che i suoi baffi di rame toccano una delle pareti di metallo e completano il circuito elettrico, accadono due cose. Innanzitutto, l'interruttore del circuito del relè corrispondente passa da acceso a spento, registrando quello spazio come se avesse un muro su quel lato. Quindi Teseo ruota di 90° in senso orario e si sposta in avanti. In questo modo si muove sistematicamente nel labirinto fino a raggiungere il bersaglio, registrando le uscite e le pareti per ogni quadrato che attraversa.
Queste foto, pubblicate sulla rivista Life nel 1952, mostrano il percorso intrapreso da Teseo mentre imparava uno schema a labirinto e il percorso diretto intrapreso nel suo secondo viaggio attraverso lo stesso labirinto.
Mentre Teseo lavora nel labirinto, il film passa ad altri filmati mentre Shannon parla della rete telefonica di AT&T. Un minuto dopo, lo spettatore torna al labirinto, dove Shannon, tenendo il topo in mano, ci dice che ha finito di imparare. Shannon lo rimette nel labirinto e, una volta rilasciato, Theseus e il suo magnete incorporato vengono guidati dal carrello elettromagnetico lungo il percorso indicato dagli interruttori del relè lasciati in posizione di accensione. In soli 18 secondi, corre infallibilmente verso il bersaglio, un pezzo di formaggio di ottone che fa scattare un segnale acustico quando viene toccato dai baffi di rame.
Prima di lavorare ai Bell Labs, Shannon aveva già lasciato il segno come studente al MIT, dove ha dimostrato che la logica booleana può essere applicata ai circuiti elettronici, un concetto che avrebbe gettato le basi per l'informatica digitale. L'eminente scienziato cognitivo Howard Gardner chiamò in seguito la sua tesi di master del 1940, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, forse la tesi di master più importante e anche la più famosa del secolo.
Nel 1948, Shannon aveva introdotto il concetto di teoria dell'informazione in A Mathematical Theory of Communication, un documento che fornisce la prova matematica che tutta la comunicazione può essere espressa digitalmente. L'idea che l'informazione possa essere ridotta a 1s e 0s fu rivoluzionario negli anni '40, quando gran parte del sistema telefonico dipendeva ancora dagli operatori che utilizzavano centralini manuali per effettuare connessioni cablate analogiche tra i telefoni. È stato così rivoluzionario, infatti, che c'erano molte persone che non erano d'accordo con Shannon, afferma Mazin Gilbert, vicepresidente della tecnologia e dei sistemi avanzati presso AT&T Labs. Non hanno visto la profonda svolta che ha avuto. Per decenni, molti hanno dubitato che la comunicazione potesse essere tutta digitale e ci sono voluti anni prima che le persone iniziassero a testare e comprendere la visione di Shannon. Anche negli anni '90, gli studiosi hanno avuto difficoltà a capire di cosa stesse parlando Shannon, dice Gilbert. Era diverse generazioni in anticipo sui tempi.
Anche Teseo era in anticipo sui tempi e ha ispirato l'intero campo dell'IA, afferma Gilbert. Il topo, che era presente in Scienza popolare , Volta , e Vita riviste lo stesso anno in cui è stato realizzato il film AT&T, appreso esclusivamente per tentativi ed errori. Questi tentativi ed errori casuali sono alla base dell'intelligenza artificiale, afferma Gilbert.
Secondo molti resoconti, Shannon era a disagio con la sua crescente fama; era solitario durante il suo periodo come professore al MIT, guidando solo sette studenti laureati durante i suoi 22 anni di mandato. Per quanto riguarda Teseo, ai Bell Labs furono costruite diverse versioni del labirinto a scopo dimostrativo, inclusa la macchina montata sullo specchio nel video del 1952. Sebbene il labirinto originale non funzioni più, rimane parte della collezione del Museo del MIT.
Shannon ha realizzato il labirinto originale di Teseo a casa, con l'assistenza di sua moglie, Betty, lei stessa una matematica ai Bell Labs. AT&T aveva un'officina meccanica che avrebbe potuto costruirlo per lui? Sì. Ma l'ha costruito a casa perché lo voleva, dice lo storico di AT&T Sheldon Hochheiser. Gli piaceva armeggiare, gli piaceva costruire cose... [era] parte del suo genio. Ma mentre potrebbe averlo costruito principalmente per il gusto di farlo, il labirinto di interruttori auto-apprendinti e mobili di Shannon ha fornito ai ricercatori dei Bell Labs una migliore comprensione della rete labirintica del sistema di commutazione telefonica di AT&T. In una descrizione scritta del progetto, Shannon ha notato che la sua macchina era in grado di risolvere [per tentativi ed errori], ricordando la soluzione e anche dimenticandola nel caso in cui la situazione cambiasse e la soluzione non fosse più applicabile. Le informazioni acquisite dal progetto Theseus hanno consentito ad AT&T di migliorare la memoria meccanica e l'instradamento della sua rete telefonica.
Questi interruttori a relè sotto il pavimento del labirinto servono da cervello per Teseo, il topo che risolve i labirinti. Museo MIT
Ma non tutti gli aggeggi di Shannon avevano applicazioni pratiche. Ho sempre perseguito i miei interessi senza molto riguardo per il valore finale o il valore per il mondo, ha detto in un'intervista del 1992. Ho dedicato molto tempo a cose totalmente inutili. È andato dove lo ha portato la sua ispirazione, che spesso riguardava giocattoli e giochi, comprese macchine per giocare a scacchi, un solutore del cubo di Rubik, pogo stick alimentati a gas e una macchina che, una volta accesa, fa fuoriuscire una mano meccanica una scatola e si spegne.
L'umorismo ironico di Shannon emerge alla fine del film di Teseo. Guarda direttamente nella telecamera e nota che il metodo utilizzato dal mouse è matematicamente garantito per risolvere qualsiasi possibile labirinto. E poi, giocosamente, intrappola il topo in un unico quadrato.