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Innovazione

8 Agosto 2024

 

Pixel, formiche e DNA: una grande innovazione vi aspetta in piccoli pacchetti

Nella nostra rubrica In Tech, i ricercatori utilizzano i videogiochi per costruire città migliori, prendendo spunto dalle formiche e imparando a "parlare" il DNA.

Un'immagine generata dall'intelligenza artificiale di un gioco di costruzione di città che mostra edifici alti in un ambiente urbano alberato.

La simulazione dell'immagine di una città è stata sviluppata con l'intelligenza artificiale generativa. Credito fotografico: Adobe Stock

Chris Mullen

Collaboratore

Informazioni su In Tech

In Tech è la nostra rubrica periodica che mette in evidenza ciò di cui le persone parlano nel mondo della tecnologia, dalle criptovalute agli NFT, dalle città intelligenti alla sicurezza informatica. 

In un mondo in cui la tecnologia all'avanguardia nasce spesso dai laboratori della Silicon Valley, alcune soluzioni innovative vengono tratte da fonti più inaspettate. I ricercatori stanno prendendo spunto dai videogiochi e dalle formiche e stanno applicando modelli linguistici di grandi dimensioni in modi insoliti per risolvere complessi problemi del mondo reale.

Costruire blocchi migliori con poligoni e pixel

Immagina una metropoli fiorente con grattacieli, ampi parchi e trasporti pubblici semplificati. Il design di questa città potrebbe essere nato non solo da esperti urbanisti, ma da cittadini appassionati che sono anche accaniti appassionati di giochi di costruzione di città?

Una nuova ricerca dell'Università di Lancaster nel Regno Unito mira a rivoluzionare la pianificazione urbana incorporando il contributo dei bambini della città nella progettazione. Pubblicato su Acta Ludologica, una rivista scientifica peer-reviewed sul discorso dei giochi e dei giochi digitali, lo studio illustra la mancanza di coinvolgimento del pubblico nelle attuali pratiche di sviluppo urbano e suggerisce di utilizzare piattaforme di gioco come "Cities: Skylines" o "Sim City" modificate per offrire simulazioni realistiche ai residenti, migliorando il loro coinvolgimento e la loro consapevolezza nella pianificazione urbana.

La tecnologia al centro di questo studio è una sofisticata modifica di "Cities: Skylines", che consente ai giocatori di importare edifici e modelli del mondo reale per creare ambienti urbani realistici. I partecipanti possono gestire aspetti della vita cittadina, tra cui l'istruzione, i servizi pubblici e le politiche fiscali, mentre la dashboard del gioco tiene traccia della felicità dei cittadini. Questo approccio interattivo non solo educa i giocatori sulle complessità della pianificazione urbana, ma funge anche da strumento per applicazioni nel mondo reale. I ricercatori Paul Cureton e Paul Coulton, del laboratorio di ricerca ImaginationLancaster, hanno dimostrato l'efficacia di questo metodo attraverso seminari con il Consiglio comunale di Lancaster dopo aver coinvolto i bambini nella pianificazione di un nuovo villaggio giardino.

Le implicazioni di questa ricerca sono profonde. Integrando la progettazione del gioco con la pianificazione urbana, i ricercatori offrono un metodo economico, divertente e scalabile per aumentare il coinvolgimento dei cittadini nel processo di pianificazione. Questo approccio affronta anche l'urgente necessità di un cambiamento nella partecipazione pubblica, come evidenziato dai dati del Royal Town Planning Institute che indicano un interesse minimo per la pianificazione tra i più giovani.

Lo studio si conclude suggerendo che un uso così innovativo della tecnologia di gioco potrebbe supportare i pianificatori, migliorare lo sviluppo delle competenze e fornire gli strumenti necessari per coinvolgere più profondamente le persone nella trasformazione dei loro spazi abitativi. In definitiva, questa ricerca apre la strada a un futuro più collaborativo e dinamico nello sviluppo urbano.

Il linguaggio della vita

La prossima tappa del nostro sguardo alle ispirazioni tecnologiche non convenzionali ci porta nel mondo microscopico del DNA. I ricercatori dell'Università Tecnica di Dresda, in Germania, stanno utilizzando l'intelligenza artificiale per sbloccare il linguaggio nascosto del DNA, fornendo nuove intuizioni sulla genetica e sulle malattie.

Il DNA è spesso descritto come il modello della vita, contenente tutte le istruzioni per la costruzione e il mantenimento di un organismo. Tuttavia, decifrare tutte le informazioni contenute nel DNA è incredibilmente complesso e non ancora completamente compreso, e i metodi tradizionali di analisi del DNA possono essere lenti e laboriosi. È qui che entra in gioco l'intelligenza artificiale.

I ricercatori della TU Dresden hanno sviluppato un nuovo modello di intelligenza artificiale chiamato GROVER (Genome Rules Obtained via Extract Representations), che tratta le sequenze di DNA come un linguaggio, utilizzando tecniche come quelle impiegate nell'elaborazione del linguaggio naturale. Analizzando i modelli e le strutture all'interno del codice del DNA, l'intelligenza artificiale può identificare le sequenze. Questo metodo, simile alla decifrazione di una lingua straniera, consente ai ricercatori di utilizzare GROVER per un'interpretazione più rapida e accurata dei dati genetici.

Addestrandosi sull'intero genoma umano, GROVER crea un dizionario del DNA che i ricercatori sperano possa sbloccare intuizioni sui codici genetici, sui progressi della genomica e della medicina personalizzata. Questa ricerca, pubblicata su Nature Machine Intelligence, ha il potenziale per scoperte significative nella comprensione della complessità del DNA.

«In termini di linguaggio, stiamo parlando di grammatica, sintassi e semantica», ha detto Melissa Sanabria, ricercatrice dietro il progetto, al sito web dell'università. "Per il DNA, questo significa imparare le regole che governano le sequenze, l'ordine dei nucleotidi e delle sequenze e il significato delle sequenze. Come i modelli GPT che imparano le lingue umane, GROVER ha sostanzialmente imparato a 'parlare' il DNA".

Analisi delle formiche per mobilitare macchine in miniatura

I ricercatori dell'Università tecnica Delft MAVLab hanno fatto un passo avanti significativo nella navigazione dei robot, traendo ispirazione dal modo in cui le formiche navigano nel loro ambiente. Le formiche usano una combinazione di riconoscimento visivo (si pensi alle istantanee) e al conteggio dei passi (si pensi all'odometria) per tornare a casa, anche dopo lunghi viaggi. Il MAVLab ha emulato questo metodo, creando una strategia di navigazione ispirata agli insetti per robot piccoli e leggeri.

I tradizionali sistemi di navigazione autonoma spesso si basano su hardware che può essere poco pratico per i piccoli robot. Ispirati dalla natura, i ricercatori di MAVLabs hanno progettato un sistema in cui i robot scattano istantanee dell'ambiente circostante per facilitare la navigazione. Questo metodo, simile al percorso a briciole di pane di Hansel e Gretel, prevede che il robot scatti istantanee visive a intervalli e le utilizzi per guidare il suo viaggio di ritorno. Combinando queste istantanee con l'odometria, i robot coprono distanze maggiori in modo più efficiente, riducendo significativamente il carico computazionale.

Questo approccio di ispirazione biologica è stato dimostrato con successo con il piccolo drone chiamato CrazyFlie, che può navigare fino a 100 metri utilizzando solo 1,16 KB di memoria.  La ricerca apre la strada all'impiego pratico di piccoli robot in vari scenari del mondo reale in cui i metodi di navigazione tradizionali potrebbero essere irrealizzabili. Sebbene il sistema non generi mappe dettagliate, fornisce una soluzione robusta per attività specifiche come il monitoraggio dell'inventario e il monitoraggio delle colture in serra, dove è sufficiente una semplice funzionalità di ritorno alla base.

Che si tratti di utilizzare i videogiochi per migliorare la pianificazione urbana, di attingere alle abilità di navigazione delle formiche per migliorare la robotica o di impiegare l'intelligenza artificiale per decodificare il linguaggio del DNA, questi esempi all'avanguardia dimostrano il potere del pensare fuori dagli schemi per guidare notevoli progressi. E mentre i ricercatori continuano a guardare al mondo naturale e oltre per trarre ispirazione, possiamo aspettarci che emergano altre di queste soluzioni innovative, trasformando il modo in cui viviamo e interagiamo con la tecnologia.