Scienza dei calcolatori

SageMaker è una piattaforma in cloud di AWS che consente di elaborare modelli di machine learning utilizzando un'interfaccia grafica e senza dover gestire alcuna infrastruttura. Questo manuale accompagna il lettore nell'apprendimento delle varie funzionalità, dalla preparazione dei dati alla creazione, addestramento e distribuzione di modelli. Viene mostrato come integrare la piattaforma con le librerie di deep learning più diffuse, in modo da estenderne le potenzialità. Il lettore impara inoltre a ottimizzare il flusso di lavoro, migliorando la produttività e riducendo i costi, a individuare problemi e difetti nell'addestramento dei modelli, con la giusta attenzione alla scalabilità e al rilascio delle applicazioni. Una guida passo passo adatta ad analisti, data scientist, sviluppatori e in generale a chiunque voglia esplorare e sfruttare l'esperienza di AWS nello sviluppo di applicazioni di machine learning e analisi dei dati.

Per un'etica dell'Intelligenza Artificiale.

Il manuale nasce dalla constatazione che Python ha ormai spodestato giganti come Java sia nei corsi universitari sia nella formazione professionale di alto livello e costituisce il linguaggio del machine learning. Gli autori guidano il lettore in un graduale apprendimento della programmazione Python e delle sue librerie scientifiche NumPy e Pandas, dei concetti di machine learning e deep learning e della loro implementazione nel linguaggio, anche con framework come TensorFlow-Keras. L’obiettivo è ridurre al minimo i tempi di studio necessari per apprendere l’essenza del linguaggio e la sua applicazione consapevole alle reti neurali.

L’intelligenza artificiale sta entrando con forza anche nella società italiana. Lo dimostra il primo boom di apparecchi legati a questa tecnologia, sempre più diffusi nelle nostre case (soprattutto in forma di assistenti vocali domotici). Studi recenti rilevano inoltre un'accelerazione dell'automazione nelle fabbriche e negli uffici, in conseguenza della pandemia covid-19. Gli esperti concordano che ne deriveranno forti ricadute socio-economiche, all’interno della quarta rivoluzione industriale ora in corso; con la promessa di rilanciare la produttività, migliorare il benessere dei lavoratori ma anche il rischio di aumentare le diseguaglianze. Di certo, sta già cambiando il modo di lavorare e ancora maggiori impatti avrà sull’occupazione del futuro. Questa trasformazione pone anche sfide inedite per la tutela della nostra privacy e in generale dei nostri diritti fondamentali. Il libro si propone di aiutare a comprendere la rivoluzione in atto e le relative sfide; a essere più preparati ai forti cambiamenti previsti nel mondo del lavoro e nella nostra vita (pubblica e privata). In modo divulgativo ma con riferimenti scientifici puntuali si delinea lo stato dell’arte di questa tecnologia e i suoi principali impatti. Si illustrano i benefici previsti, i rischi da affrontare e i possibili strumenti etici e giuridici da mettere in campo.

È dalla fine degli anni ‘70 che mi interesso di informatica e, in particolare, di videogiochi. In questi ultimi dieci anni la tecnologia elettronica si è radicalmente trasformata, tanto da riuscire a farci credere di essere improvvisamente diventati “vecchi” rispetto alla nuova generazione. Se una volta la distanza generazionale si contava di trent’anni in trent’anni, oggi bastano solo cinque anni per sentirsi appartenere a un’epoca decisamente sorpassata. È per questo che ho deciso di scrivere questa guida, per aiutare chiunque a capire meglio quella che è ormai una realtà della quale dobbiamo tenere conto e che nel giro di pochi anni diventerà un modus vivendi, una condizione essenziale per comprendere meglio noi stessi e l’universo che ci circonda. Prefazione Alessandro Cecchi Paone.

Questo libro si rivolge a chi accetta la sfida tecnologica dell'intelligenza artificiale e vuole partecipare attivamente a questo cambiamento. Una rivoluzione in atto davanti ai nostri occhi, dopo quella agricola, quella industriale e l'avvento di internet, e che parimenti è destinata a cambiare il mondo dei Sapiens. Quella dell'IA è contemporaneamente un'opportunità e una potenziale minaccia: un'opportunità per chi saprà cogliere i vantaggi di questa tecnologia sfruttandone le potenzialità; una minaccia per chi non sarà in grado di adeguarsi alla nuova realtà e subirà la trasformazione tecnologica senza confrontarsi con essa. L'opera fornisce un percorso chiaro ed efficace che comprende tutte le conoscenze necessarie per lo sviluppo di sistemi gestiti dall'IA. Attraverso esempi pratici vengono introdotti gli algoritmi ad apprendimento supervisionato per problemi di regressione e di classificazione più utilizzati, quelli ad apprendimento non supervisionato e le strategie per l'apprendimento semi-supervisionato. Le tecniche presentate, inoltre, sono introdotte evidenziando le possibili insidie nelle applicazioni pratiche.

L'Interaction Design si occupa della progettazione di prodotti e servizi nei quali è presente un'interazione tra persone e macchine. Si tratta di una disciplina dalla forte valenza applicativa che ha acquisito grande importanza con il dilagare della tecnologia nella nostra vita. Coinvolge aspetti cognitivi, sociali ed emotivi, e gli strumenti impiegati derivano da campi diversi, dalla psicologia all'antropologia fino all'informatica. Questo volume insegna la pratica dell'Interaction Design dalle basi, mostrando non solo quali principi applicare e come, ma anche come integrarli con le metodologie Agile e Lean, la data analysis, il design di interfacce e la teoria contemporanea sulla cognizione umana. Arricchito da esercitazioni e interviste a esperti del settore, questo manuale è una guida fondamentale per studenti e professionisti che vogliono acquisire le competenze necessarie per operare nel campo della progettazione dell'interazione uomo-macchina.

A tutti i lettori appassionati di enigmistica e giochi mentali questo volume offre un elettrizzante banco di prova delle loro abilità: oltre 270 calcoli a catena suddivisi in tre livelli di difficoltà, da risolvere seguendo le semplici istruzioni contenute nelle pagine iniziali. Il grande matematico Alan Turing - che durante la Seconda guerra mondiale decodificò la macchina cifratrice tedesca "Enigma" - è oggi considerato uno dei padri della scienza informatica e dell'intelligenza artificiale. Questi enigmi, realizzati in collaborazione con il Turing Trust, si ispirano alla sua passione per la matematica e per l'attività di problem solving. Decine di test di varia difficoltà per testare il proprio ingegno... o sfidare quello degli amici. Buon divertimento! Prefazione di Dermot Turing.

Può o potrà la scienza creare, attraverso la ricerca nel campo dell'intelligenza artificiale, una qualche forma di coscienza ovvero un essere o un'entità senziente che pensi e senta di esistere così come lo sentiamo noi umani? Nel tentativo di dare una risposta a questa domanda, il libro indaga contaminazioni, punti di contatto e differenze tra l'universo umano e quello delle macchine passando attraverso percorsi multidisciplinari (scienza, filosofia, arte); cinque gli elementi che fungono da cartina di tornasole nella nostra indagine: il sogno, il linguaggio, l'errore, il riso e il libero arbitrio, i quali verranno messi a confronto e fatti reagire ora con l'uno ora con l'altro dei due universi. Attraversando le varie argomentazioni apre finestre su temi importanti quali l'esistenza, la percezione del mondo e la natura umana. Cosciente della vastità del tema non è certo intenzione del libro sviscerare completamente le questioni sia etiche che scientifiche qui aperte, ma semplicemente suggerire spunti di riflessione tra argomenti molto diversi tra loro, cercando di far nascere, magari, nuove domande.

In quanti modi è possibile "aumentare" la realtà? La tecnologia è l'unico modo in cui è possibile raggiungere questo obiettivo? È possibile parlare di etica digitale applicata ai beni culturali? Nella prima parte del volume l'autore affronta queste tematiche in un percorso sistematico analizzandone le reciproche influenze per poi introdurre la Spatial Augmented Reality (SAR), affrontando - in modo teorico - i metodi ad oggi disponibili con cui è possibile far coincidere scena reale e modello digitale attraverso l'approccio video proiettivo. La seconda parte è dedicata all'approfondimento della SAR sul patrimonio artistico e culturale, analizzando la parte relativa al metodo e alla progettazione che ha ispirato le istallazioni, curate dallo stesso autore. Il volume, sintesi dei precedenti da cui sono escluse tutte le parti manualistiche, amplia con ulteriori approfondimenti il tema dell’Augmented Heritage. È rivolto a tutti gli studiosi che desiderino avere un approfondimento sistematico, teorico e di indirizzo su tale disciplina, attraverso uno sguardo quanto più ampio possibile sui metodi culturali della progettazione multimediale.

"'Dio fece i numeri naturali; tutto il resto è opera dell'uomo' sosteneva il matematico tedesco Leopold Kronecker, in conflitto essenzialmente con l'altro matematico tedesco Georg Cantor. Diamogli ragione e, sicuri di saperli esprimere in qualunque base utilizzando un opportuno numero di cifre, ripassiamo e analizziamo le operazioni aritmetiche più comuni che li riguardano (ce le hanno spiegate alla scuola elementare), con lo scopo di ricavare le reti logiche che le possano implementare. I numeri interi li ha quindi sicuramente inventati l'uomo e, analogamente a quanto fatto per i numeri naturali, come si opera con essi, ce l'hanno spiegato alla scuola media. In quella sede non ci si pose tuttavia il problema della differenza tra numero intero in senso astratto e la sua rappresentazione. Questo problema non è eludibile se si vuole, come vogliamo, ricavare le reti logiche di supporto alle più comuni operazioni sui numeri interi. E noi lo affronteremo in modo abbastanza approfondito. Con riferimento ai numeri naturali, la linea che seguiremo nel ricavare la struttura delle varie reti logiche risponderà sempre al seguente criterio: dimostrare come una rete che operai su numeri a più cifre può essere ottenuta interconnettendo due reti funzionalmente identiche fra di loro e alla rete totale, ma che operano su numeri con meno cifre. In questa decomposizione sceglieremo una delle reti come la più elementare possibile (rispetto al problema da risolvere) lasciando al lettore il compito di applicare all'altra rete un'ulteriore decomposizione fino ad arrivare, con un processo iterabile, a ridurre la rete iniziale a un'interconnessione di sole reti elementari. La struttura delle reti elementari è ampiamente rintracciabile in letteratura e sarà da noi delineata, spesso usando il linguaggio Verilog come linguaggio di descrizione. Con riferimento ai numeri interi, assoceremo a ciascuno di essi un numero naturale (al più un bit e un numero naturale) che lo rappresenti, riconducendo in tal modo il problema di individuare le reti logiche che operano sui numeri interi a quello di un opportuno utilizzo di reti logiche che operano sui numeri naturali. Ci sono alcuni problemi di terminologia. Ad esempio, la rete logica che esegue l'operazione di moltiplicazione tra un moltiplicando e un moltiplicatore è detta moltiplicatore. Il contesto dovrebbe aiutarci a capire se con il termine moltiplicatore si intende una rete logica o un numero. Per evitare equivoci faremo comunque precedere il nome di una rete logica dal sostantivo circuito e quindi, con riferimento al caso precedente, diremo che il circuito moltiplicatore esegue la moltiplicazione tra un moltiplicando e un moltiplicatore. Un'ultima considerazione: rimane un miracolo per me (e per voi, dopo aver letto questo testo) su come i nostri docenti della scuola elementare e media siano riusciti a farci capire gli algoritmi (anche se non li chiamavano così) per le operazioni aritmetiche sui numeri naturali e interi e, se non ricordo male, anche sui numeri frazionari." (dalla prefazione)

Questo libro nasce dall’esperienza e dalla passione maturata negli anni degli autori, nell’ambito professionale. Mira a far acquisire tutte le nozioni necessarie per poter conseguire la certificazione di TensorFlow 2. TensorFlow 2.0 è stato da poco rilasciato offrendo nuove funzionalità che semplificano lo sviluppo del modello e i processi di manutenzione. Naturalmente si analizzeranno le varie tecniche per preprocessare i dati e i modelli della biografia dell’intelligenza artificiale applicati a dataset esistenti. Il testo, avendo un taglio pratico teorico, si rivolge sia a chi si approccia per la prima vota a questo modo sia per appassionati. Il libro è diviso in tre parti, la prima si concentra sullo stack tecnologico oltre le basi e la sintassi della libreria TensorFlow 2.0. Nella seconda parte del testo si inizia a considerare le serie storiche, sequenze e previsioni per concentrarsi sulla classificazione delle immagini. Infine, nell’ultima parte si tratterà il Natural language processing (NLP).