Scienza dei calcolatori

L’avvento dell’Intelligenza Artificiale Generativa sta cambiando il nostro modo di percepire la realtà: è la cosa più simile a un incontro con un’entità aliena che sia capitata al genere umano e, per quanto ne sappiamo, nessuno si è mai trovato finora in questa situazione. La paura dell’ignoto è naturale, ma lo stupore per la novità può essere più forte. Questo libro esplora le possibilità di un futuro in cui saremo in grado di dialogare con intelligenze artificiali come ChatGPT e Bard. È un viaggio alla scoperta di noi stessi e della nostra umanità, che non richiede competenze tecniche o matematiche, ma che magari ci farà respirare la bellezza di terre poco esplorate al confine tra “cultura tecnico-scientifica” e “cultura umanistica”, e che potremo abitare se saremo saggi nelle decisioni che prenderemo: insieme con gli alieni che ci siamo costruiti.

La presenza di instabilità non lineari rappresenta un significativo ostacolo nel contesto della simulazione della turbolenza. Sia nei flussi comprimibili che in quelli incomprimibili è stato dimostrato che la conservazione dell'energia cinetica attenua il problema di stabilità dovuto all'accumulo dell'errore di aliasing. Questa tesi si concentra sui flussi comprimibili senza shock, per i quali l'evoluzione errata di grandezze termodinamiche può costituire un'altra fonte di instabilità e affronta i problemi della conservazione dell'entropia e dell'equilibrio di pressione. La discretizzazione spaziale dell'equazione dell'energia e le equazioni discrete indotte per altre grandezze termodinamiche sono state analizzate teoricamente, portando all'introduzione di una gerarchia di flussi numerici che preservano l'energia cinetica e l'equilibrio di pressione e che sono grado di ridurre arbitrariamente l'errore numerico sulla produzione di entropia dovuto alla discretizzazione spaziale. Utilizzando solo operazioni algebriche, questi schemi sono più efficienti dal punto di vista computazionale rispetto ai flussi conservativi dell'entropia che prevedono l'uso di una media logaritmica e offrono un approccio pragmatico alle simulazioni che conservano la struttura dell'equazioni dei flussi comprimibili.

Nel libro l’autore esplora il vasto panorama dei pro e dei contro legati all’impiego dell’Intelligenza Artificiale (AI) in settori chiave della società contemporanea. Attraverso un’analisi approfondita, il testo offre una visione equilibrata delle sfide, delle opportunità e dei rischi che emergono dall’integrazione dell’AI in ambiti quali la pubblica amministrazione, la sanità, l’istruzione, il giornalismo e l’informazione, la tutela dei diritti (copyright, privacy, reputazione, uguaglianza e parità di accesso), la finanza, l’automotive, l’agrifood, l’ambiente, la cultura, il tempo libero, il turismo, lo sport. I progetti di AI hanno rivoluzionato il modo in cui affrontiamo le questioni globali, rendendo possibile un progresso senza precedenti. Nella sanità, ad esempio, l’AI può accelerare diagnosi e trattamenti, tutelando efficacemente il diritto alla salute e contribuendo a salvare vite. Tuttavia, il libro non rinuncia ad esaminare attentamente le preoccupazioni etiche e sociali correlate, incluse quelle riguardanti la privacy dei dati e l’equità nell’accesso alle tecnologie avanzate, ma anche la sicurezza dei dati e la trasparenza algoritmica.

Il volume nasce dai corsi di ricerca operativa e di ottimizzazione su reti, tenuti dall'autore presso la Scuola di Ingegneria e Architettura dell'Università di Bologna, ed include una raccolta di esercizi svolti, in parte assegnati per la prova scritta d'esame ed in parte progettati per offrire una panoramica esauriente dei diversi casi che possono presentarsi nell'ambito degli argomenti trattati. I primi due capitoli presentano una introduzione generale alla disciplina, alla programmazione matematica e alla programmazione convessa. I tre capitoli successivi sviluppano gli aspetti teorici della programmazione lineare, l'algoritmo del simplesso, la teoria della dualità e l'analisi di sensitività. Il sesto capitolo tratta i problemi di programmazione lineare intera, i piani di taglio e gli algoritmi branch-and-bound. Nel settimo capitolo viene introdotta la teoria dei grafi, vengono descritti gli algoritmi per la soluzione di alcuni problemi di particolare rilevanza e vengono esaminate le loro relazioni con la programmazione matematica. L'ottavo capitolo introduce i concetti fondamentali della teoria della complessità, gli algoritmi pseudo-polinomiali e la programmazione dinamica. Nel nono e decimo capitolo vengono esaminate le strategie di esplorazione degli alberi decisionali, i metodi di rilassamento, le procedure di riduzione, gli algoritmi approssimati e i paradigmi metaeuristici. L'ultimo capitolo tratta i modelli di simulazione discreta, utilizzando esempi relativi a sistemi nei quali svolge ruolo primario la gestione nel tempo di code e di entità tra loro interagenti. Per molti degli algoritmi trattati sono disponibili, nella pagina web dell'autore, applet didattici che ne consentono l'esecuzione passo-passo. Il contenuto dell'intero volume è illustrato da circa 400 slide (in inglese) che possono essere liberamente scaricate dalla pagina web dell'autore.

Fare la domanda giusta risponde a un interrogativo molto diffuso tra i professionisti di diversi settori: "Come posso usare ChatGPT per lavorare meglio e, magari, meno?". L'assunto è che le intelligenze generative possono diventare dei formidabili aiutanti se guidate nei loro compiti e, dal momento che la loro funzione principale è dare risposte, per allenarle è necessario costruire le domande giuste. Raggiungere ottimi risultati senza sapere come interrogare la macchina è un'illusione. Il segreto per aumentare la produttività è imparare a collaborare con l'AI, domanda dopo domanda. Questo libro presenta i principali framework e le tecniche da seguire per costruire la corretta successione di domande per ricevere l'aiuto - le risposte - di cui si ha bisogno. Una sezione dedicata agli ambiti di applicazione mostra come sfruttare ChatGPT nella creazione di documenti di diversa natura: da un CV a una mail pubblicitaria, da un sito web alla bozza di un contratto, da una ricetta a un report post-riunione. Esempi pratici con la collaborazione di architetti, avvocati, commercialisti, insegnanti e marketer illustrano, infine, come evitare un utilizzo improprio dello strumento, spesso causa di frustrazione per gli utenti meno esperti.

Come si creano chatbot e assistenti vocali? Quali sono le strategie e le best practice per progettarli, implementarli e analizzarne le performance? Quali sono le opportunità professionali legate alla loro realizzazione? Gli assistenti virtuali fruibili tramite chat o voce hanno già trasformato la nostra vita quotidiana. Eppure, c'è ancora tanta confusione sulle loro potenzialità e i loro limiti, sul lavoro umano che è necessario per crearli e sull'intero settore che se ne occupa: l'Intelligenza Artificiale Conversazionale (o Conversational AI). In questo libro troverai spiegazioni chiare, esempi reali e indicazioni pratiche, che ti permetteranno di padroneggiare i concetti tecnici e linguistici fondamentali, di creare interfacce conversazionali in autonomia, anche senza scrivere codice, e di approfondire le competenze che non possono mancare in un progetto conversazionale all'avanguardia: Conversation Design, Prompt Engineering, Knowledge Engineering e Conversational Data Analysis. Questo libro è per chi vuole entrare in questo settore, ma anche, per chi, pur lavorandoci già, desidera aggiornarsi sulle ultime metodologie che sfruttano l'intelligenza artificiale generativa e per chi pensa di investire in un'interfaccia conversazionale ma non sa da dove partire per costruire un team e un workflow efficaci.

Nell’era della transizione energetica, l’intelligenza artificiale (AI) si propone come strumento rivoluzionario per ottimizzare i consumi e la produzione di energia all’interno delle aziende. Questo libro, frutto della lunga esperienza dell’autore come progettista di sistemi, consulente e formatore aziendale, offre una risposta concreta a questa domanda fondamentale: come può l’AI migliorare i processi produttivi e l’efficienza energetica? Attraverso una sinergia unica con Contrel Elettronica, azienda leader nel settore, il libro esplora il nuovo panorama dell’AI applicata ai sistemi energetici. Il libro offre non solo solide basi concettuali, ma anche esempi concreti per guidare le aziende nell’implementazione di questa tecnologia innovativa.

Diventando sempre più estesa l’incidenza dell’Intelligenza Artificiale in ogni settore dell’attività economica, si offrono nuovi spunti di analisi sulla sua potenzialità nei rapporti sociali e politici. Una simile capacità evolutiva rappresenta indubbiamente un grande vantaggio, ma potrebbe essere utilizzata per scopi utilitaristici da chi abbia la gestione degli interessi economici e politici, strumentalizzandola per far apparire come veri, dati e proposte caratterizzati da reticenze, o da tentativi di utilizzare i sistemi di Ia per realizzare di nuove forme totalitarismi, identificati dagli autori, come “totalitarismi indiretti”, e con la possibilità che sia la stessa Intelligenza Artificiale, nella sua autonoma capacità evolutiva, a realizzare una forma di “totalitarismo virtuale diretto”. E simili totalitarismi “virtuali” si caratterizzano proprio per la loro intrinseca natura informatica.

Questo libro smentisce chi, con le nuove tecnologie dell'IA tra metaverso e GPT, considera i monumenti culturali della nostra tradizione in un passato lontano e irrilevanti per il futuro che sarà sempre "umano, troppo umano". Anzi, Gianluigi Bonanomi e Canzio Dusi dimostrano che non c'è una domanda nuova che le tecnologie digitali sollevano: spaziate nel libro e le troverete tutte, dalla coscienza e la libertà fino alla creatività e l'immortalità, passando per democrazia, mondo del lavoro ecc. Pur concentrandosi sulla cultura letteraria, cinematografica e anche musicale dell'ultimo secolo e mezzo – con qualche riferimento anche a secoli molto lontani –, questo libro è la prova che disponiamo senz'altro degli strumenti giusti per affrontare tale sfida e trasformarla in un «nuovo Rinascimento», come a un certo punto i due autori affermano. Allo stesso momento, essi non sottovalutano affatto l'impatto delle nuove tecnologie sulla nostra realtà sociale e quindi sulla tenuta della nostra società di fronte a questa innovazione tecnologica che come tutte quelle precedenti «non è mai neutrale».

Nell'arduo percorso dell'evoluzione tecnologica, emergono incessantemente nuovi paradigmi e rivoluzioni. Fra questi, il fenomeno ChatGPT rappresenta una vera e propria svolta epocale: possiamo dunque dire che siamo, realmente, all’inizio una nuova era. Dal nulla, l’umanità ha scoperto un’intelligenza artificiale con cui colloquiare e scambiare vedute, a cui chiedere informazioni e consigli, da cui farsi aiutare nella vita privata e professionale. In questo volume si analizza il percorso storico dell’AI dagli anni ’50 ai giorni d’oggi, per poi approfondire come la diffusione pervasiva dell’intelligenza artificiale conversazionale, scatenata dall’avvento di ChatGPT, cambierà radicalmente il mondo e il perimetro di ciò che il singolo individuo potrà fare. L’impatto socioeconomico sarà paragonabile a quello portato da internet e dagli smartphone. Per coloro che vorranno rimanere protagonisti del loro futuro è diventato indispensabile conoscere questo nuovo strumento, capire quali novità e complessità sta portando, e saperlo usare al meglio.

Come funziona ChatGPT? Nei giorni in cui si dibatte su l’uso e l’abuso delle Intelligenze Artificiali, in grado di scrivere articoli, saggi e persino libro al posto nostro, la prima cosa da fare è capire come funzionino per poterle utilizzare in modo corretto. In questo libro, Paola Carbone e Antonia Pellicanò, dopo un’attenta analisi di ChatGPT, forniscono una guida che accompagna il lettore in tutte le fasi della produzione di un testo, suggerendo strategie di interazione con questo nuovo strumento (attraverso prompt) per capire come utilizzarlo in modo creativo per la creazione di trame coinvolgenti e personaggi memorabili.

L'espressione "informatica per la comunicazione" sembra fare intendere che l'informatica aiuti i processi comunicativi. In realtà, la relazione tra la computazione di un computer e la comunicazione tra persone è molto più ricca e complessa di un semplice supporto. Questo libro ha l'obiettivo di illustrare i principi fondamentali che determinano il funzionamento di un computer non solo dal punto di vista della tecnologia in esso contenuta, ma anche delle diverse forme di comunicazione che esso permette, nonostante le restrizioni imposte dalla sua natura di artefatto per il calcolo. Le codifiche, che mettono in corrispondenza ogni tipo di informazione con numeri interi, assumono quindi un ruolo essenziale nel rendere i sistemi informatici compatibili con le categorie di dati più comuni, come testi, immagini e suoni, i quali, con l'avvento dell'infrastruttura di Internet e dei contenuti ipertestuali del Web, concorrono a definire l'identità digitale delle persone. Le migliori prestazioni, garantite dalla costante evoluzione tecnologica, fanno sì che la connettività sia maggiore e che i risultati delle operazioni dei computer arrivino a destinazione in tempi sempre più rapidi, sia che si tratti di attività fraudolente che di lavori creativi. Questo libro nasce dalle lezioni dell'autore nel corso di laurea in scienze della comunicazione e può essere usato come testo base di informatica nelle facoltà umanistiche, ma si rivolge anche al lettore interessato ai principi fondamentali di questa disciplina.