Creare intelligenza su un computer è il Sacro Graal dell’intelligenza artificiale da molto tempo. Ma come ci arriviamo? 
Ci consideriamo esseri di elevata intelligenza, quindi è logico studiare il nostro cervello, il substrato della nostra cognizione, per creare l’intelligenza artificiale. Immaginate se potessimo replicare il modo in cui funziona il nostro cervello su computer. Ma considerate anche al percorso che ciò richiederebbe. 
Il cervello umano contiene 86 miliardi di neuroni, ognuno dei quali costantemente in comunicazione con altri migliaia e ognuno dei quali con caratteristiche individuali. Replicare il cervello umano su un computer potrebbe essere un problema troppo grosso e complesso per la tecnologia e le conoscenze attuali. 
Io ritengo che sia possibile replicare un cervello su un computer, ma che dovremmo cominciare da uno più piccolo. Molto più piccolo. 
Questi insetti, secondo me, hanno tre dei più affascinanti cervelli del mondo. Anche se non posseggono un’intelligenza di livello umano, ognuno è straordinario in un particolare compito. Pensiamo a loro come specialisti altamente qualificati. 
Gli scarabei stercorari africani 
sono bravi a far rotolare grosse palle in linea retta. 
(Risate) 
Se avete mai fatto un pupazzo di neve, saprete che far rotolare una grossa palla non è facile. Ora immaginate di provare a fare un pupazzo di neve facendo rotolare una palla di neve grande quanto voi con la testa. 
(Risate) 
Le formiche del deserto del Sahara sono specialiste di orientamento. Possono vagare per distanze considerevoli in cerca di cibo. Ma una volta trovato sostentamento, sanno come calcolare il percorso più diretto verso casa. 
E la libellula è specialista nella caccia. In natura, le libellule catturano circa il 95% delle prede che cacciano. 
Questi insetti sono così bravi nelle loro specialità che i neuroscienziati come me li studiano come sistemi modello per capire come i sistemi nervosi animali risolvono particolari problemi. Nelle mie ricerche, studio i cervelli per offrire queste soluzioni, il meglio che la biologia ha da offrire, ai computer. 
Prendiamo il cervello della libellula. Ha solo un milione di neuroni. Non è facile svelare un circuito, anche se ha solo un milione di neuroni. Potendo però scegliere tra studiare il cervello di un milione di neuroni o il cervello di 86 miliardi, con quale scegliereste di iniziare? 
(Risate) 
Studiando i cervelli di questi insetti, lo scopo immediato non è l’intelligenza umana. Studiamo questi cervelli puntando a ciò che fanno bene. Nel caso della libellula, è l’intercettazione. Quando le libellule cacciano, fanno più del volare dritti verso la preda. Volano in modo da intercettarla. Puntano a prenderla nel punto dove si troverà. Come un calciatore che cerca di intercettare un passaggio. Per farlo correttamente, le libellule devono mettere in pratica la cosiddetta trasformazione coordinata, che va da ciò che la libellula vede, il frame di riferimento degli occhi, a quello del corpo, o come la libellula deve girare il corpo per intercettare. 
Le trasformazioni coordinate sono calcoli basilari che servono agli animali per interagire con il mondo. Noi li facciamo istintivamente ogni volta che prendiamo qualcosa. Quando prendo un oggetto dritto davanti a me, il braccio fa una traiettoria diversa che se girassi la testa, guardando lo stesso oggetto posto lateralmente cercando di prenderlo. In entrambi i casi, i miei occhi vedono la stessa immagine dell’oggetto, ma io mio cervello manda il mio braccio su una traiettoria differente basandosi sulla posizione del mio collo. 
Le libellule sono veloci. Quindi calcolano velocemente. La latenza, il tempo necessario alla libellula per rispondere appena vede la preda girarsi, è di circa 50 millisecondi. Questa latenza è notevole. Da un canto è metà del tempo necessario per un battito di ciglia umano. D’altro canto, ci dice che le libellule acquisiscono il modo di intercettare in solo pochi passi computazionali. 
Nel cervello, un passo computazionale è un singolo neurone o uno strato di neuroni che lavorano in parallelo. Un singolo neurone ci mette circa 10 millisecondi a sommare tutti questi input e rispondere. Un tempo di reazione di 50 millisecondi significa che una volta che la preda gira, c’è solo il tempo per circa quattro di questi passi computazionali o quattro strati di neuroni che lavorano in sequenza, l’uno dopo l’altro, per calcolare come la libellula debba girare. In altri termini, se voglio studiare come le libellule fanno le trasformazioni coordinate, il circuito neurale che devo capire, il circuito neurale che devo studiare, può avere massimo quattro strati di neuroni. Ogni strato può avere molti neuroni, ma è un piccolo circuito neurale. Abbastanza  da poter essere identificato e studiato con i mezzi dei quali disponiamo oggi. 
Questo è ciò che sto cercando di fare. Ho fatto un modello di ciò  che ritengo un circuito neurale che calcola come dovrebbe girarsi una libellula. Ed ecco il fantastico risultato. Nel modello, le libellule fanno trasformazioni coordinate in un passo computazionale, solo uno strato di neuroni. Tutto ciò può essere sperimentato e compreso. 
In una simulazione al computer, posso predire le attività dei singoli neuroni mentre la libellula caccia. Per esempio, qui sto predicendo i potenziali d’azione, o impulsi, accesi da uno di questi neuroni quando la libellula vede muovere la preda. Per testare il modello, io e i miei colleghi compariamo queste risposte neurali predette con le risposte dei neuroni registrate nei cervelli di libellule vive. Questi sono esperimenti in corso dove mettiamo libellule vive nella realtà virtuale. 
(Risate) 
Non è proprio pratico mettere un visore a una libellula. Quindi ci limitiamo a mostrarle filmati di obiettivi in movimento, mentre un elettrodo registra i pattern di attività dei singoli neuroni nel cervello. Sì, gli piacciono i film. Se le risposte registrate nel cervello corrispondono a quelle predette dal modello, avremo identificato quali sono i neuroni  responsabili delle trasformazioni coordinate. Il passo successivo sarà capire nel dettaglio come i neuroni lavorano insieme per fare i calcoli. 
Ma è così che cominciamo  a capire come il cervello fa calcoli basilari e primitivi. Calcoli che io considero i mattoni per funzioni più complesse, non solo per l’intercettazione ma anche per la cognizione. 
Il modo di calcolare di questi neuroni può essere diverso rispetto a quelli di un computer attuale. Lo scopo di questo lavoro è di fare di più di scrivere codice che replichi lo schema  di attività dei neuroni. Puntiamo a costruire un chip che non solo faccia le stesse cose di un cervello biologico ma le faccia nello stesso modo. Ciò potrebbe dar vita a droni guidati da computer grandi quanto un cervello di libellula che catturino certi obiettivi e ne evitino altri. Personalmente, spero  in un piccolo esercito che difenda il mio giardino dalle zanzare in estate. 
(Risate) 
Invece del GPS sul telefono potrebbe esserci un nuovo sistema di navigazione basato su scarabei o formiche che potrebbe guidarvi al percorso più semplice verso casa. 
Quanto consumerebbero questi dispositivi? Minuscolo com’è, scusate, grande com’è, è stato stimato che il cervello umano ha le stesse esigenze energetiche di una lampadina da 20 watt. Se tutti i computer ispirati al cervello consumassero così poco? Il vostro smartphone o lo smartwatch vanno caricati forse ogni giorno. Il nuovo dispositivo ispirato al cervello potrebbe restare carico per mesi, o forse per anni. 
Il famoso fisico Richard Feynman ha detto: “Non posso comprendere ciò che non riesco a creare.” Nei sistemi nervosi degli insetti, vedo un’opportunità per comprendere i cervelli tramite la creazione di computer che funzionano come cervelli. E la creazione di questi computer non apporterebbe solo conoscenza. C’è il potenziale per un reale impatto sui nostri dispositivi, veicoli, forse anche sull’intelligenza artificiale. 
Quindi la prossima volta che vedete un insetto, pensate che questi piccoli cervelli possono condurci a computer eccezionali. E pensate al potenziale che ci offrono per il futuro. 
Grazie. 
(Applausi) 
