L'intelligenza artificiale sta avendo un impatto crescente sulla nostra vita quotidiana e rivoluzionando anche la ricerca.
L'Alma Mater Research Institute for Human-Centered Artificial Intelligence (Alma AI) è la risposta, in chiave interdisciplinare, dell’Università di Bologna per affrontare le grandi sfide legate all'intelligenza artificiale, con l'obiettivo di aggregare e potenziare le competenze dei ricercatori presenti nei diversi dipartimenti dell'Ateneo.
Ad un anno dalla sua istituzione ne parliamo con la prof.ssa Michela Milano, Direttrice del Centro, per fare un bilancio e comprendere più in profondità quale futuro si sta costruendo con l'intelligenza artificiale e quale impatto e benefici avrà per la società.
Con quale obiettivo è nato ALMA AI?
Dare vita ad ALMA AI ci sta permettendo di aggregare intorno a un unico polo oltre 500 docenti, ricercatori, dottorandi e assegnisti con competenze e ricerche attive nell’IA per creare connessioni, sinergie, integrare conoscenze, far dialogare le diverse anime realizzando networking interno. L'intelligenza artificiale (IA) sta diventando sempre più rilevante in tanti aspetti della nostra vita quotidiana: nei macchinari, nell'industria, nel mondo del lavoro, nel settore pubblico: dal punto di vista della ricerca c'è ancora tantissimo da fare.
Il centro ci consentirà di migliorare le performance del nostro ateneo nello sviluppo di progetti e nel cogliere opportunità di finanziamento ai diversi livelli (regionale, nazionale ed europeo), nella collaborazione con le imprese, infine negli obiettivi di terza missione verso il territorio. Alma AI, oltre ad essere un centro di ricerca, si pone anche obiettivi divulgativi. Essere un’università generalista ci permette di spaziare e di vedere anche le applicazioni di IA in vari ambiti creando connessioni interne per migliorare le performance dell’ateneo.
ALMA AI è un progetto nato a Bologna. Quali sono le potenzialità offerte dal territorio?
Viviamo in una città in cui l'intelligenza artificiale ha la sua culla quasi naturale con alle spalle un lavoro di insegnamento e ricerca di circa 30 anni sull'IA, ma non solo: abbiamo anche un ecosistema, un'infrastruttura molto importante. L’IA richiede molte risorse di calcolo e a Bologna si concentra più o meno il 70% del super computing italiano. Cineca e INFN rappresentano due poli importanti di questa infrastruttura ospitando data center che racchiudono moltissima potenza di calcolo e anche di storage, quindi di memoria. Rilevante è anche il Tecnopolo che sta nascendo a Bologna, e BI-REX, un Competence Center in the industry 4.0 che è stato finanziato dal Ministero dello sviluppo economico e che sarà un collettore delle realtà industriali emiliano-romagnole sulla falsariga dei digital innovation hub europei. In ultimo, anche in ambito regionale, l'AI sta assumendo un ruolo fondamentale: è stata recentemente istituita la Fondazione regionale Big Data for Human Development (IFAB) che unisce le università della regione, centri di ricerca come ENEA, CMCC, CNR, INGV, IOR e altri attori del territorio attivi nel supercomputing come Cineca, INFN.
Come è strutturato il centro per aggregare questi ambiti di ricerca?
Per mettere a frutto l’ampiezza delle competenze disponibili nel nostro ateneo, sono state costruite otto unità scientifiche rappresentative delle diverse expertise:
- Foundations of AI e AI e Hard Sciences riguardano gli elementi fondanti della disciplina: l'informatica, da cui trae origine l’IA, la parte algoritmica (come costruire nuove tecnologie, nuovi algoritmi, nuovi strumenti che permettano di migliorare la ricerca e le applicazioni), e le scienze dure, cioè la matematica e la fisica, per l'apprendimento automatico, (deep learning) i grandi modelli matematici, la fisica delle particelle, la fisica delle alte energie, le simulazioni ecc.
- Humanistic AI che affronta le connessioni tra l’IA e le scienze umanistiche (ad esempio l'uso dell'IA per la comprensione del linguaggio naturale e la sua categorizzazione, ecc.).
- AI for industry, dedicata alle applicazioni industriali e agli usi dell’IA all'interno delle aziende, dove l’IA entra in gioco nella gestione della logistica, nei sistemi di supporto al recruiting, nei sistemi per ottimizzare la produzione e le operazioni di manutenzione in azienda.
- AI and High Performance Computing rivolta all’analisi delle piattaforme hardware per migliorare gli algoritmi di IA e a come l’IA può aiutare l'efficientamento energetico sul versante industriale sia per il supercalcolo stesso, riducendone i consumi energetici.
- AI for Health and Well being legata alla medicina per migliorare i processi e la diagnostica per immagini, valutare i fattori di rischio dei pazienti partendo dagli esami clinici, fino addirittura ad arrivare alla cosiddetta medicina personalizzata: una frontiera per sviluppare cure non standardizzate, ma mirate per ogni specifico paziente. Collaboriamo a Bologna con i tre Istituti di Ricovero e Cura a carattere Scientifico- IRCSS (Ospedale Sant'Orsola, Bellaria e Rizzoli) per sviluppare applicazioni di IA in questo ambito.
- AI for Law and Governance che trae origine dal precedente Centro di Ricerca in Storia del Diritto, Filosofia e Sociologia del Diritto e Informatica Giuridica – CIRSFID per sviluppare tecniche di IA in ambito giuridico e politico-sociale, per comprendere la conformità di determinati comportamenti in relazione alle leggi e valutare l’impatto dell’introduzione di nuove norme, per non creare incompatibilità tra norme emanate sullo stesso argomento.
- AI and Education per l’applicazione dell’IA nelle piattaforme di e-learning e in generale nei metodi didattici innovativi, così come nei processi per l’apprendimento dell’IA stessa, essenziale proprio perché l'università ha come primaria missione quella educativa.
Quali iniziative per connettere e far comunicare le diverse anime di ALMA AI verso obiettivi di ricerca comuni?
Abbiamo iniziato, nonostante la pandemia, a promuovere i WednesdAI – aperitivi con l’AI divulgativi e workshop tematici in cui l'interdisciplinarietà è un aspetto fondamentale. L’obiettivo è conoscersi e conoscere la grandissima comunità che si occupa di IA in ateneo. Far comunicare queste anime non è semplice, ma ne vale la pena: spesso ci accorgiamo che abbiamo linguaggi completamente diversi anche se parliamo di uno stesso concetto. A tendere, queste anime dovranno diventare un'anima sola: nel momento in cui riusciranno a fondersi il risultato sarà sicuramente maggiore della somma delle parti.
Quali attività, iniziative, risultati significativi raggiunti ci può illustrare ad un anno dall’apertura di ALMA AI?
Il primo obiettivo è connettere il centro con le principali istituzioni del territorio legate all’IA. Stiamo costruendo un accordo con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare-INFN in ambito high performance computing, intelligenza artificiale e scienze dure anche attraverso la condivisione delle loro infrastrutture di calcolo; analogamente stiamo costruendo delle connessioni con Cineca e il Consiglio Nazionale delle Ricerche - CNR.
In ambito medico è stato concluso un accordo per la realizzazione di un laboratorio congiunto con l'Istituto ortopedico Rizzoli - IOR dedicato alla ricerca su dati medici e su come utilizzarli preservando la privacy dei pazienti. Un altro accordo è stato formalizzato con la Ausl dell’Ospedale Sant' Orsola per studi relativi alla logistica, un ambito in cui l'IA può migliorare o supportare i decisori sanitari per organizzare al meglio le proprie attività.
Un altro tema di ricerca attuale è quello sugli approcci federati all’apprendimento automatico per non spostare i dati, ma solo gli algoritmi dei dati stessi.
Infine un’iniziativa che mi preme evidenziare è legata al co-innovation lab: stiamo costruendo un laboratorio dotato di un'infrastruttura di calcolo donata o fornita in comodato d'uso da diverse aziende produttrici di hardware. A questo progetto possono accedere nostri ricercatori e aziende coinvolte per sviluppare progetti comuni. L’ateneo può quindi usufruire di nuove attrezzature d’avanguardia senza oneri aggiuntivi e senza vincolarsi a un unico fornitore, mentre le diverse aziende che forniscono l’hardware, oltre a poterlo utilizzare e testare assieme ai nostri ricercatori, hanno l’opportunità di far conoscere e promuovere i loro strumenti.
Quali sono le iniziative che vedono coinvolto ALMA AI a livello europeo e internazionale?
Il Centro è impegnato in una serie di iniziative internazionali come quella varata dall’UE nel 2019 per lo sviluppo della piattaforma AI4EU (AI on demand platform), aggregatore di tutte le risorse europee dell'IA. Il nostro ateneo è anche coordinatore di uno dei progetti di follow-up per migliorare e facilitare l'uso della piattaforma da parte di utenti non specialistici (progetto StairwAI), che permetterà di costruire un’interfaccia multilingua, grazie alla quale gli utenti potranno “parlare” direttamente con la piattaforma nella loro lingua madre.
Il centro ALMA AI è anche coinvolto nella Global Partnership on Artificial Intelligence, iniziativa mondiale sui risvolti sociali e sull'impatto che può avere l’IA sul mondo del lavoro, sull’etica, sulla nostra vita quotidiana.
Infine il centro vanta tra i suoi membri sette vincitori di progetti ERC legati all’IA. Gli ERC, finanziati dall’European Research Council sono progetti di eccellenza che costituiscono la punta di diamante del nostro centro.
Ci può fare degli esempi in cui la ricerca sull’IA del nostro ateneo ha sviluppato delle eccellenze contribuendo a generare benefici palpabili per la società (comunità, imprese del territorio o società civile)?
L'IA si basa sulla costruzione di tre tipi di modelli a partire dai dati:
- descrittivi per costruire rappresentazioni della realtà di un sistema su cui si vuole lavorare (es. un impianto, una città, una rete elettrica, un ecosistema naturale) descrivendone le componenti, le interazioni, i comportamenti dei vari processi;
- predittivi che cercano di prevedere dinamiche future di questi sistemi oggetto di studio;
- decisionali che aiutano i decisori senza sostituirsi ad essi. Questi modelli, per esempio, possono aiutare un decisore politico nella scelta sul piano di mobilità in un determinato quartiere o nella definizione di piani strategici energetici di una regione, così come possono essere forniti a un manager all'interno di un'azienda per migliorare la logistica, la turnazione del personale o per controllare le linee produttive per migliorare il processo e il prodotto.
L’IA offre applicazioni anche molto più ampie: nell'ambito dei social network con tecniche che permettono di analizzare il linguaggio naturale per carpire le opinioni diffuse all'interno di un determinato pubblico su un argomento.
Ulteriori applicazioni riguardano l'uso dell'IA nella guida autonoma degli autoveicoli affinché una macchina possa riconoscere gli ostacoli sul suo percorso, migliorando la sua performance, una realtà che sarà sempre più frequente sulle nostre strade.
L’avvento dell’IA pone agli osservatori più attenti anche qualche timore: da un lato legati agli usi malevoli di tale tecnologia, dall’altro l’impatto sul mondo del lavoro e il rischio di generare nuova “disoccupazione tecnologica”. Cosa ne pensa?
E’ vero che ci sono anche possibili usi dell’IA di cui preoccuparsi. L’importante è studiarli ed esserne consapevoli. Con l’IA è possibile costruire delle immagini, dei video che sono molto simili a opere esistenti. E’ possibile anche creare dei volti umani artificiali, assolutamente identici e indistinguibili da quelli fisici. Si creano così i cosiddetti “deep fake”: Questo uso malevolo va studiato e compreso per riconoscere anche automaticamente immagini false da quelle reali ed eliminare notizie false dalla rete.
Un altro settore di rilevante attenzione sull’uso dell'IA è quello dello sviluppo di armi totalmente automatizzate. Un sistema d’arma dotato di una IA che lo renda totalmente autonomo nel decidere quando e chi colpire è estremamente pericoloso e va al di là di qualunque immaginazione. Contro tali rischi c’è attenzione della comunità scientifica internazionale.
Riguardo alla “disoccupazione tecnologica” causata dall’IA il rischio è concreto. Un recente rapporto McKinsey stima per il 2030 la perdita del 30% dei posti di lavoro a causa dell'IA. Per rispondere a questi rischi è necessario che i lavoratori siano pronti in qualche modo a costruirsi competenze anche durante la propria vita professionale, non fermandosi a quanto si è appreso all'università o a scuola, ma continuando ad aggiornarsi ed apprendere per riuscire ad essere in grado di interagire con questi nuovi sistemi.
Di recente uscita è la Regulation of AI Europea che normerà gli usi dell’IA consentiti e non, e si sofferma in particolare sulle applicazioni ad alto rischio. Con le sue competenze tecnologiche, scientifiche e giuridiche il centro si può porre come interlocutore privilegiato per lo studio e la sperimentazione di questa normativa.
Dove ci porterà l'IA? E' possibile pensare ad innovazioni ancora inimmaginabili in questo campo?
Ci sono cose inimmaginabili già da adesso. Ad esempio avrete sentito la notizia di Google deepmind che ha appena risolto il problema del “protein folding” aperto da oltre 50 anni. L’IA può migliorare il lavoro in tanti settori e può favorire il progresso dell’umanità per lo sviluppo sostenibile e il raggiungimento dei Sustainable Development Goals definiti dall’ONU.
Un’altra finestra sull’inimmaginabile è quella che si apre sulla cosiddetta “general intelligence”, cioè un’IA più vicina a quella umana. L'IA sviluppa tecniche molto accurate, a volte con capacità anche super human per esempio nella visione artificiale, però c’è ancora tantissima strada da fare, anche se la via è tracciata.
Tornando all’oggi, quali sono a suo avviso i principali ostacoli che si frappongono allo sviluppo dell’IA e come la ricerca dell’Alma Mater può attrezzarsi per superarli, in futuro?
In generale uno dei problemi principali è quello dell’accesso e del controllo dei dati. I dati sono uno dei principali abilitatori dell'IA ma spesso non sono disponibili o sono di pessima qualità o sono privati. L’attenzione alla riservatezza in Europa è alta, non sempre è così in altre parti del mondo. Il nodo focale è riuscire a trovare una modalità per l’utilizzo dei dati (es. dati delle PA, dati clinici e medici, dati personali ecc.) in modo che possano essere fruibili per estrarne valore, senza ledere la privacy.
Inoltre in Italia e in Europa c'è anche una carenza di fondi, non siamo ancora in linea con quanto avviene in America del Nord o in Asia. La certezza e continuità dei finanziamenti è un aspetto fondamentale per lo sviluppo dell’IA, così come l’impegno per la riduzione della frammentazione dell'ecosistema nella ricerca italiana ed europea. Il nostro centro è nato proprio con lo scopo di aggregare la ricerca all’interno della nostra comunità e nel nostro territorio.