Alan Turing- Intelligenza meccanica, Schemi e mappe concettuali di Logica

Scarica Alan Turing- Intelligenza meccanica e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Logica solo su Docsity! BOOKREPORT- INTELLIGENZA MECCANICA DI ALAN TURING INTRO le macchine calcolatrici del passato eseguivano in maniera accurata e veloce parti di calcoli che facciamo spesso. Le 4 operazioni (+ - x : ) insieme a interpolazione e ordinamento, racchiudono tutto ciò che le macchine potevano fare poco tempo fa. Il calcolatore elettronico proposto da Turing dovrebbe essere in grado di estrarre e reinserire materiale nel momento giusto, (compito che prima era dell’essere umano) apportando numerosi vantaggi come: 1. La velocità della macchina, che non si limita più alla velocità dell’essere umano → per aumentare la velocità il calcolatore deve essere elettronico 2. La fallibilità umana sarà sostituita da quella meccanica Se la macchina deve fare quello che faceva l’uomo, allora serve: a. La carta (su cui l’uomo scriveva i calcoli) b. Istruzioni sui processi c. Tavole delle funzioni Tutti questi processi richiedono una memoria meccanica, che deve essere molto grande. La macchina può fare tutto questo insieme di operazioni complete perché va semplicemente ad eseguire un insieme di ordini dati in una forma standard che lei può capire. I calcoli saranno di tipo binario e il materiale inserito e recuperato in forma decimale. Componenti del calcolatore 1. Unità di memoria cancellabili di capacità elevata = memoria dinamica 2. Unità di memoria temporanea di riferimento veloce =MT 3. Un organo di ingresso= OI → serve a trasferire istruzioni + materiale esterno nel calcolatore. + parte meccanica di lettura delle schede di Hollerith 4. Organo di uscita=OU→esterna i risultati + riproduzione delle schede di Hollerith 5. Controllo logico =CL. Interpreta le istruzioni e le esegue. Passa istruzioni a 6 6. Parte centrale aritmetica= CA. esegue le 4 operazioni + copia/ sostituisce 7. Alberi in connessione a CL + CA per selezionare info richiesta. 8. Orologio= OR che fornisca impulsi. Sincronizza tutto il calcolatore 9. Sistema di controllo della temperatura per linee di ritardo 10. Convertitori dal binario→ decimale e viceversa 11. Apparecchio per la messa in moto 12. Fornitura di energia Le memorie Il calcolatore ha bisogno di un magazzino di informazione. Tutte le forme di memorizzazione si basano sulla possibilità di modificare uno stato fisico di qualche materiale. → un liquido immerso in un tubo di cui modifichiamo lo stato di compressione in diversi punti. L’info si muove nel tubo a velocità del suono. Spiega cos’è la linea di ritardo→ apparecchio in grado di riprodurre il ritardo. Possiamo mandare segnale lungo la linea ma torna indietro dopo un x intervallo di tempo definito. O usiamo l’info che è arrivata in ritardo o la rinviamo tenendola in sospeso. Turing ha fatto delle proposte tecniche per le linee di ritardo: (quelle che lui analizza sfruttano il suono, ma ce ne sono anche altre). 0 rappresenta l’assenza di impulso al momento giusto mentre 1 la presenza di un impulso al momento giusto. ➢ Usare un informazione vuol dire anche conservarla ➢ L’impulso dell’info si può anche trasferire da un'altra parte del calcolatore se serve di là Effetti della variazione di temperatura: basta tenere i serbatoi alla stessa temperatura, con tolleranza F°; non serve una temperatura definita, le variazioni vengono bilanciate alterando la frequenza dell’orologio Considerazioni aritmetiche 1. Cicli minori: l’info si divide nelle memorie in unità di 32 cifre → il ciclo minore è questa sottomemoria. Il ciclo maggiore corrisponde a 1024 2. Scala binaria: è adatta al calcolo elettronico. Viene usata in tutto il calcolatore tranne in Input e output 3. Requisiti di codice aritmetico: a. Bisogna specificare un intero in forma binaria= b. Specificare dov’è la , c. Specificare segno d. Dare intervalli di accuratezza e. Riferimento che descriva il significato del numero + distinguere cicli minori con numeri e ordini con altra informazione 4. Possibile codice aritmetico: porre le cifre a un ciclo minore e i dettagli minori in un altro. Unica eccezione riguarda la cifra per il segno Operazioni della CA dividere la memoria in cicli è vantaggioso= possiamo scomporre operazioni. Le operazioni sono: ➢ Trasferimenti di materiale tra diverse memorie temporanee + tra memoria temporanea e dinamica ➢ Trasferimenti di materiali dalla MD alle schede e viceversa ➢ Operazioni aritmetiche ➢ Operazioni logica AND, OR, NOT, SE E SOLO SE, MAI Circuiti elementari fondamentali: circuito è costruito a partire da un certo numero di circuiti elementari, ognuno con un output che dipenda solo da input. Questo si può soddisfare se l’apparecchiatura elettronica lavora a frequenze basse. Con i megacicli ci sono complicazioni→ le capacità in INPUT delle valvole non ci possono far ignorare la natura del circuito in cui lavoriamo + circuiti di limitazione d’ampiezza non lavorano in maniera abbastanza soddisfacente. I ritardi si possono tollerare accettandoli ed elaborando scansione temporale che li preveda→ di conseguenza poi posso tollerare risposta imprecisa. Bisogna distinguere classi in modo che ingegneri e matematici possano lavorare senza preoccuparsi dell’essere d’accordo con l’altro. Turing inizialmente ignora le difficoltà perché vuole illustrare i principi→ fa finta che i circuiti elementari abbiano tutte le caratteristiche desiderabili: sono divisi in elementi a valvole e di ritardo 1. Linea di ritardo + amplificatore e sincronizzatore (→ rettangolo →) 2. Ritardo unitario è un triangolo (freccia, pag 41) e fornisce il ritardo di un periodo di impulso d. Progetto finale schematico del circuito del CL e della CA + loro produzione elettronica: verranno descritti nella seconda parte del rapporto. Serve connettere in modo diverso varie unità; 6 mesi per la produzione di CL e CA; le tavole devono essere preparate da matematici con esperienza di calcolo e abilità nel risolvere rompicapi e. Organi esterni: Apparati di Hollerith f. Locale, cavi per la corrente: si sceglie il locale anche sulle potenzialità di espansione. Le esigenze sono una stanza per 200 linee di ritardo; spazio tra Cl e CA di 8 piedi; stanza per magazzino delle schede; laboratorio di manutenzione sui 400 piedi quadrati ➢ I costi: 11. 200 sterline. CONFERENZA ALLA LONDON MATHEMATICAL SOCIETY DEL 20 FEBBRAIO 1947 la macchina calcolatrice automatica che si stava progettando alla National Physics laboratory è di tipo elettronico-digitale di grandi dimensioni. In questo capitolo si cercherà di illustrare la macchina e le caratteristiche che si possono applicare ad altre macchine di questo genere. Dal punto di vista matematico ‘digitale’ ha un significato profondo→ si può lavorare con maggior grado di accuratezza che si ottiene aumentando l’apparecchiatura della macchina. Inoltre, riescono ad affrontare tutti i problemi di calcolo. Le calcolatrici digitali hanno un meccanismo di controllo centrale e qualche forma di memoria molto grande. Turing pone quindi il problema dell’accessibilità di un meccanismo di memorizzazione→ la forma più accessibile è la valvola flip-flop o circuito a scatto di Jordan e Eccles, ma questi mezzi costano troppo. La memoria deve essere cancellabile. Recentemente sono stati progettati 3 tipi di memorie: 1. Filo magnetico: compatto, cancellabile, accessibile 2. Forma di configurazioni di cariche sullo schermo di un tubo a raggi catodici: soluzione definitiva 3. Linee di ritardo acustico→ vantaggio= già sperimentate e applicate. L’idea venne da Eckert, ingegnere che lavora presso l’Università di Philadelphia e capo responsabile ENIAC. Immagazzinare info nella forma di onde di compressione che viaggiano su colonna di mercurio. La memoria principale dell’ACE sarà costituita di linee di ritardo acustico insieme a serbatoi di mercurio. Una macchina digitale tratta con oggetti discreti, cosa resa possibile nell’ACE dall’uso di un orologio, che considera il tempo come una successione di istanti e non come un flusso continuo. L’intervento dell’orologio nell’ACE è presente in ogni sua parte e non solo nel processo di ricircolazione. Espone come la memoria sia il requisito fondamentale per la macchina digitale. Illustra l’ipotetico funzionamento di una macchina universale→ quando scegliamo che macchina simulare, stampiamo una sua descrizione (che spiega quello che farebbe in ogni configurazione) sul nastro della macchina universale, che deve tenere d’occhio la descrizione per scoprire cosa fare ad ogni stadio. La macchina universale è una macchina che può essere impostata per svolgere qualsiasi processo pratico= stessa caratteristica delle ACE, che sono versioni pratiche delle macchine universali. L’ACE si compone di: memoria, controllo, parti aritmetiche, ingressi e uscite. 1. Memoria: consiste in 200 linee di ritardo a mercurio, ciascuna con 1024 cifre. 2. Controllo: prendere le istruzioni giuste dalla memoria e vedere cosa significano + disporle perché vengano eseguite. Viene predisposto un codice di istruzione per cui parola→ operazione. 3. Parte aritmetica: ha a che fare con le 4 operazioni aritmetiche. La macchina deve avere almeno un addizionatore e un moltiplicatore, anche dovessero alla fine risultare parti del controllo. La macchina opera in base 2 (cifra 1= impulso elettrico; cifra 0= assenza di impulso elettrico), i dati forniti sono decimali ma non si può escludere totalmente l’idea di lavorare in binario con una macchina. Se il calcolatore è piccolo, allora serve un convertitore per passare dalla forma binaria a decimale e viceversa. a. Adotta la convenzione per cui se una successione di impulsi procede lungo la linea, il meno significativo avviene per primo b. Si lavora normalmente con 32 cifre binarie 4. Ingressi e uscite: sceglie il sistema delle schede di Hollerith, che si può applicare senza ulteriori ricerche. La velocità è adeguata nei casi in cui il calcolo è lungo e i risultati interessanti in tutte le fasi a. Le velocità di Hollerith sono basse da poter essere considerate nulle → serve convertire un numero di cifre date statisticamente in corrente di impulsi attraverso commutatore elettronico Situazioni tattiche della programmazione: 1. Ciclo iterativo: ogni volta che passiamo da ur a ur+1= applichiamo le stesse istruzioni. Non si rimane intrappolati in questo ciclo dal momento in cui usiamo la discriminazione→ decidiamo la prossima mossa in parte a seconda dei risultati della macchina stessa invece che a seconda dei dati disponibili dal programmatore. 2. Costruire un’istruzione per poi eseguirla (artificio che si può usare anche nella discriminazione). L’idea più importante nelle tavole di istruzione è quella delle tavole sussidiarie standard. Certi processi sono ripetutamente usati in ogni genere di combinazioni diverse e vogliamo utilizzare ogni volta le stesse istruzioni (prese dalla stessa memoria). Idea di come opera la macchina 1. Problema posto da un cliente passa nella sezione preparatoria, dove viene esaminato per vedere se è in forma adatta e coerente e delinea una procedura di calcolo molto approssimativa. 2. Preparazione delle tavole 3. Le istruzioni per svolgere il lavoro si appoggiano ad istruzioni già disponibili in biblioteca + alcune inventate per la specifica situa 4. Istruzioni messe insieme e controllate inserite nel meccanismo di ingresso che è l’alimentatore di schede di Hollerith 5. Schede vengono messe nel raccoglitore e si premerebbe un bottone per far avanzare le schede 6. Inserimento nella macchina di fondamentali tavole di istruzione 7. Varie possibilità a seconda di come è stato programmato il lavoro: a. Va avanti fino alla fine del lavoro perforando e stampando tutte le risposte richieste b. Macchina si ferma appena tavole di istruzione vengono inserite c. La pausa permette di controllare che contenuto sia corretto e apre variabili di procedura→ quando c’è pausa la successione di 32 cifre appare sulle lampade al neon e indica il motivo della fermata (magari per problema dei controlli→ se fallisce la macchina si ferma e dà errore) NB: all’inizio non vi sono istruzioni nella macchina e bisogna meditarle con cura a seconda della situa. Difficoltà: • Mantenimento di appropriata disciplina per non perdere di vista ciò che si fa • Servono collaboratori Ripercussioni della macchina elettronica digitale sulla matematica • Calcolo manuale scomparirà se non per piccole situa • Si dovranno sviluppare meccanismi di ingresso e uscita per l’uso di queste stazioni esterne che costeranno centinaia di sterline • Gran numero di matematici abili per presentare i problemi alle macchine • Valutazione degli errori deve essere basata su disuguaglianze dimostrate → servono analisti • Rimpiazzare stime di errori con stime statistiche che però sono uno spreco di tempo e non danno indicazioni sui rimedi da seguire. Il metodo statistico aiuta l’analista ma non lo rimpiazza • chi lavora all'ACE sarà diviso in servi e padroni. o Padroni: preparano tavole di istruzioni per la macchina o Servi: forniscono le schede quando la macchina lo richiede o Col passare del tempo la macchina prenderà il posto di entrambi→ in che misura una macchina può sostituire l’attività umana? Risponderà dopo → secondo Turing i calcolatori susciteranno interesse di logica simbolica e filosofia matematica. Il linguaggio delle tavole di istruzioni forma una specie di logica simbolica. Nel comunicare con essa bisogna sottolineare cosa si intende, quindi il linguaggio deve essere preciso purché riesca a interpretare quel dato sistema logico. ➢ LOGICA:Le macchine compiranno manipolazioni di formule simboliche solo sviluppando un sistema logico adatto allo scopo. ➢ FILOSOFIA MATEMATICA: le macchine producono autonomia quindi il centro di gravità dell’interesse umano verrà a spostarsi verso questioni filosofiche su ciò che può essere fatto Le macchine calcolatrici possono solo eseguire compiti che sono state programmate a fare→ la prima intenzione è stata quella di considerarle come schiavi, ma sarà sempre così? Col passare del tempo si potrebbe ammettere che la macchina nel tempo dimostrerà intelligenza. La capacità di memoria del cervello umano → vogliamo una macchina che possa imparare dall’esperienza. Permettere alla macchina di alterare le sue istruzioni p un passo nella direzione. Contraddizione della macchina definita come “intelligente”: è stato dimostrato che usando alcuni sistemi logici non può esistere una macchina in grado di distinguere le formule dimostrabili del sistema da quelle non. Se una macchina è costruita con questo obiettivo in certi casi deve fallire mentre un matematico cercherebbe nuovi metodi di prova fino ad arrivare alla conclusione. Contro questa argomentazione, Turing sostiene che la macchina deve essere trattata in maniera equa e leale. Se ci si aspetta che la macchina sia infallibile non sarà mai anche intelligente. Ogni matematico umano è sottoposto ad addestramento, che può essere simile all’inserzione di tavole di istruzioni dentro a una macchina. Non ci si può aspettare di più da una macchina. Alla macchina deve essere