English
Lietuvių
Polski
Português
RomânăTheory part
Cos’è l’intelligenza artificiale?
Il mondo è in continua evoluzione e l’immaginario dei film di fantascienza è già una realtà. Uno dei concetti più famosi dell’Industria 4.0 è l’Internet of Things (IoT) e l’intelligenza artificiale (AI) .
La definizione di intelligenza artificiale è interpretata in modi diversi negli ambienti accademici. Il termine intelligenza artificiale è stato usato per la prima volta da John McCarty nel 1956. Secondo lui, l’intelligenza artificiale è una scienza che include l’ingegneria meccanica, in particolare i programmi intelligenti (McCarthy, 2007). Questa definizione è stata completata dal termine citato da Jack Copeland, che ha definito l’intelligenza artificiale come la capacità di un computer digitale o di un robot controllato da computer di eseguire compiti relativi a esseri intelligenti ( M. Warszycki , 2019). A sua volta, secondo N. J Nilsson della Stanford University negli Stati Uniti, questo è un problema che dà una direzione ai metodi di progettazione di macchine intelligenti in modo tale da imitare l’intelligenza umana. (Nilsson, 2004).
Come possiamo vedere, tutte le definizioni sono leggermente diverse, ma con un aspetto in comune: l’intelligenza artificiale è indicata come un programma per computer o una macchina che opera sotto il controllo di un programma per computer. In termini semplici, l’intelligenza artificiale è un sistema, o una macchina, che imita l’intelligenza umana durante l’esecuzione di vari compiti e ha la capacità di migliorare sulla base delle informazioni raccolte.
L’intelligenza artificiale è già presente nella nostra vita quotidiana, ma le sue applicazioni future dovrebbero portare a enormi cambiamenti.
Figura 1. Tipi di Intelligenza Artificiale
Fonte: https://mc.ai/different-types-of-artificial-intelligence/
Tipologie di intelligenza artificiale:
Tipo 1 – Basato sulle capacità
- Artificial Narrow (Debole) Intelligence (ANI) – applica l’intelligenza artificiale solo a compiti specifici o tipi specifici di problemi. Si concentra su un compito particolare che può essere svolto meglio rispetto agli esseri umani. Esempi di questa intelligenza artificiale debole: assistente vocale (es. Siri), traduttore automatico (Google Translator, Deepl), auto a guida autonoma (Tesla), app per smartphone, strumenti di identificazione delle immagini, filtri antispam, ecc. In questa fase, la macchina non ha la capacità di pensare, esegue solo un insieme di funzioni predefinite.
- Artificial General Intelligence (AGI) – Un tipo di intelligenza nota anche come IA forte. Sono tutte macchine che hanno la capacità di pensare e che sono in grado di prendere decisioni proprio come le persone. Al momento non abbiamo esempi di una forte IA, ma grazie al rapido sviluppo della tecnologia, saremo presto in grado di creare macchine intelligenti come le persone. Questi sistemi avranno molte possibilità che coprono aree diverse. Saranno in grado di reagire e improvvisare proprio come le persone di fronte a scenari inediti. Un’intelligenza artificiale forte è vista dagli scienziati come una minaccia per l’esistenza umana. Gli scienziati temono che competerà con le persone e, di conseguenza, le sostituirà.
- Artificial Super Intelligence (ASI) – L’ ASI sarà il punto più alto di sviluppo dell’Intelligenza Artificiale e sarà la forma di intelligenza più forte mai esistita sulla Terra. Grazie a un livello estremamente elevato di elaborazione dei dati, memoria e capacità decisionali, le macchine saranno in grado di svolgere tutte le attività meglio degli esseri umani. Gli scienziati temono che l’emergere di questa intelligenza porterà alla “singolarità tecnologica”, una situazione in cui lo sviluppo della tecnologia raggiungerà una fase incontrollata, determinando un cambiamento inimmaginabile nella civiltà umana.
Figura 2: Intelligenza artificiale basata sulle capacit
Fonte: https://accilium.com/en/autonomous-driving-one-step-closer-to-artificial-intelligence
Tipo 2 – Basato sulle Funzionalità:
- Macchina reattiva – Macchine che funzionano basandosi esclusivamente sui dati in loro possesso, tenendo conto solo della situazione attuale. Questo tipo di intelligenza artificiale non ha il potere della memoria e quindi non è in grado di utilizzare informazioni acquisite in precedenza per ottenere risultati migliori in futuro. Le macchine reattive sono il tipo più antico e basilare di intelligenza artificiale. Come esempio di questo tipo di intelligenza possiamo considerare un supercomputer di scacchi, famoso per aver sconfitto il campione internazionale Garry Kasparov alla fine degli anni ’90. Questo computer aveva la capacità di capire il gioco e muoversi sulla scacchiera, quindi scegliere da solo il miglior movimento possibile. Tuttavia, non aveva la capacità di imparare dalle sue mosse precedenti.
- Memoria limitata – È un tipo di intelligenza artificiale che ha una propria memoria e può prendere decisioni consapevoli e migliorare esaminando i dati passati. Questa intelligenza artificiale ha una memoria a breve termine o temporanea e può essere utilizzata per archiviare esperienze passate e quindi valutare azioni future. Esempi di questo tipo di intelligenza sono le auto a guida autonoma, che hanno una memoria limitata e utilizzano i dati del passato recente per prendere decisioni immediate. Queste auto memorizzano dati come la posizione GPS, la velocità di altre auto, l’identificazione dei civili che attraversano la strada, i semafori, ecc.
- Teoria della mente – Questo è un tipo avanzato di intelligenza artificiale che è attualmente in fase di ricerca e il suo utilizzo è limitato ai laboratori di ricerca. Secondo gli scienziati, questa categoria di macchine giocherà un ruolo chiave in psicologia perché si concentrerà principalmente sull’intelligenza emotiva, in modo da comprendere credenze e pensieri umani. Basandosi sulla comprensione delle menti umane e delle loro emozioni, sarà in grado di cambiare la propria risposta. La teoria della mente AI non è stata ancora completamente sviluppata, ma in questo campo è in corso una ricerca intensiva. Un esempio di questo tipo di intelligenza è il robot prototipo sviluppato dal ricercatore Winston, che può prevedere il movimento di altri robot e decidere in che direzione svoltare per evitare collisioni.
- Auto – Consapevole AI – Questo è l’ultimo tipo di intelligenza artificiale, la cui esistenza è ipotetica ed esiste solo nei film di fantascienza. Questo tipo di intelligenza capirà ed evocherà le emozioni umane, ma avrà anche la capacità di avere proprie emozioni. Gli scienziati ritengono che siamo lontani decenni o addirittura secoli dall’implementazione di questo tipo di intelligenza artificiale. Credono anche che dovremmo stare attenti con loro, perché le macchine che raggiungono uno stato di super-intelligenza possono essere un problema quando considerano l’umanità come una potenziale minaccia, che potrebbe portare alla fine della specie umana sulla Terra.
Figura 3. Tipologie di intelligenza artificiale basate sulle funzionalità
Fonte: https://searchenterpriseai.techtarget.com/definition/AI-Artificial-Intelligence
Perché l’intelligenza artificiale è importante nell’Industria 4.0?
Il progresso tecnologico, l’automazione e la robotizzazione fanno sì che le tecnologie digitali guidino l’economia. L’implementazione dell’intelligenza artificiale da parte delle aziende richiede loro di entrare nella fase di digitalizzazione. L’uso dell’intelligenza artificiale in un’azienda aumenta la produttività e l’efficienza. Ciò è dovuto al fatto che i processi o le attività che una volta richiedevano il coinvolgimento umano sono automatizzati.
L’intelligenza artificiale è vista come un elemento chiave nella trasformazione digitale della società ed è diventata una priorità nell’UE.
L’introduzione di soluzioni che creano valore nell’industria 4.0 richiede che l’intelligenza artificiale e l’Industria 4.0 cooperino in un processo in tre fasi (R. Poreda , 2019):
- Raccolta dati – L’industria è in grado di dotare le proprie linee di produzione di sensori che raccoglieranno informazioni sul processo produttivo (Internet of Things), questo è possibile introducendo soluzioni a basso costo che raccolgono dati.
- Analisi dei dati – La quantità di dati raccolti da persone e computer oggi è enorme. L’intelligenza artificiale consente l’analisi di innumerevoli quantità di informazioni, in modo che un’azienda sia in grado di identificare le informazioni rilevanti e, allo stesso tempo, generare soluzioni in grado di creare valore aggiunto. I sistemi di intelligenza artificiale sono utilizzati in settori come il marketing, l’e-commerce, ma stanno entrando sempre più nel settore industriale.
- Azioni – Dopo aver raccolto e analizzato i dati, possiamo introdurre soluzioni che creeranno valore nell’industria 4.0.
Figura 4, Fonte: https://pl.freepik.com/darmowe-wektory/tlo-twarzy-sztucznej-inteligencji_5513843.htm#page=1&query=Artificial%20Intelligence&position=1
I vantaggi dell’implementazione dell’intelligenza artificiale:
– Maggiore sicurezza: l’intelligenza artificiale consente l’analisi dei dati storici e dei dati di produzione attuali. Uno dei principali problemi che ogni azienda deve affrontare sono gli infortuni sul lavoro, che non solo provocano danni alla salute ma comportano anche costi elevati. Analizzando i dati, l’intelligenza artificiale è in grado di identificare la sequenza degli incidenti, avvisare del rischio di incidenti e intervenire.
– Ottimizzazione della produzione – L’intelligenza artificiale è in grado di identificare l’elemento produttivo che vale la pena esplorare e ottimizzare. Questi possono essere costi relativi al consumo di energia o un funzionamento della macchina meno efficiente per un’attività specifica.
– Previsione – L’intelligenza artificiale consente di riconoscere la combinazione di condizioni che causano guasti e analizzare azioni che consentono di evitarli. Il tutto in tempo reale, il che consente di ridurre il numero di fermi macchina e guasti imprevisti e di aumentare i tempi di produzione delle macchine, aumentando così la produzione.
– Introduzione di nuovi prodotti e soluzioni aziendali – L’intelligenza artificiale consente lo sviluppo di nuove soluzioni e l’emergere di nuove applicazioni che si traducono in maggiori ricavi aziendali.
– Miglior processo decisionale – I sistemi che utilizzano l’IA non hanno i loro sentimenti, pregiudizi e interpretazioni, a differenza delle persone, quindi possiamo essere sicuri che le decisioni prese dai sistemi non sono guidate dalle emozioni.
– Lavoro costante – I sistemi artificialmente intelligenti non si sentono stanchi dopo il lavoro, a differenza delle persone che hanno bisogno di riposo per un certo periodo di tempo.
Secondo la rivista Harvard Business Review , le aziende utilizzano principalmente l’Intelligenza Artificiale per rilevare e prevenire le intrusioni, risolvere problemi tecnici, limitare il lavoro di gestione della produzione e valutare le regole interne di cooperazione con i fornitori.
Figura 5. Come le aziende di tutto il mondo utilizzano l’Intelligenza Artificiale
Fonte: https://hbr.org/2017/04/how-companies-are-already-using-ai
Come possiamo usare l’intelligenza artificiale nell’istruzione?
Nell’ultimo decennio, l’implementazione dell’intelligenza artificiale nell’istruzione si è basata sul ragionamento, la pianificazione e l’elaborazione del linguaggio. Un esempio di IA nell’istruzione è Intelligent Tutor Systems, un software per computer progettato per simulare il comportamento dei docenti e per fornire una guida appropriata. Il software è in grado di monitorare le fasi dell’apprendimento, diagnosticare idee sbagliate e stimare la comprensione del problema da parte dell’utente. Un altro vantaggio di questo software è che i compiti sono adattati allo studente al livello appropriato con contenuti appropriati. I programmi che utilizzano questo software includono Tabtor o Carnegie Learning.
Utilizzo dell’intelligenza artificiale nell’istruzione:
Piattaforme educative
Molte piattaforme educative stanno investendo sempre più nell’Intelligenza Artificiale per fornire i corsi più personalizzati per i loro studenti. Queste piattaforme consentono di creare test, istruzioni e feedback individuali. Con tali piattaforme, gli studenti colmano le loro lacune di conoscenza.
Lo sviluppo dell’intelligenza di oggi consente anche di scansionare e analizzare le espressioni facciali degli studenti, in base alle quali la piattaforma può cambiare la lezione / livello in base alle esigenze degli studenti.
Apprendimento globale
Utilizzando l’Intelligenza Artificiale nell’istruzione, gli studenti di tutto il mondo hanno l’opportunità di condividere le proprie conoscenze. Ciò è possibile grazie a corsi e programmi di formazione disponibili sulle piattaforme e con materiali didattici interattivi dei migliori insegnanti.
Assistenti vocali
Gli assistenti vocali ti consentono di utilizzare diversi materiali di apprendimento senza comunicare con l’insegnante. Consentono agli studenti di utilizzare la piattaforma in qualsiasi momento e in qualsiasi luogo. Esempi: Apple Siri, Google Home.
Contenuti intelligenti
Materiali educativi come manuali digitali o interfacce su misura per l’utente.
Per riassumere, ecco tante soluzioni basate sull’intelligenza artificiale che migliorano il campo dell’istruzione. Questo settore è abbastanza promettente a causa delle incredibili opportunità di sviluppo.
Alcune applicazioni educative che utilizzano l’AI:
– Duolingo – una delle applicazioni per l’apprendimento delle lingue più popolari. Offre la possibilità di chattare testualmente con madrelingua il cui ruolo è stato assunto dall’intelligenza artificiale. Usare i robot per l’apprendimento delle lingue può essere una soluzione molto più semplice e meno stressante per gli studenti, perché non parlano con una persona reale. L’applicazione di chat di Intelligenza Artificiale è disponibile sugli smartphone iOS. È possibile chattare con i robot in tre lingue: spagnolo, francese e tedesco.
– Brainly – è una comunità educativa per l’apprendimento reciproco di domande e risposte. Studenti e insegnanti possono porre domande su un argomento che li interessa e ottenere risposte.
– iTalk2Learn – iTalk2Learn è un progetto interdisciplinare che combina la conoscenza dell’apprendimento automatico, la modellazione degli utenti, i sistemi di apprendimento intelligenti, l’elaborazione del linguaggio naturale, la psicologia dell’educazione e l’educazione matematica.
Quali competenze sono necessarie per insegnare agli alunni l’utilizzo del concetto di Intelligenza Artificiale in classe?
Le principali competenze necessarie per insegnare agli studenti con Intelligenza Artificiale sono le competenze digitali che riguardano l’uso consapevole e critico delle tecnologie digitali. Queste competenze consentono l’acquisizione di informazioni, la comunicazione e la risoluzione dei problemi di base in tutti gli aspetti della vita.
Competenze digitali significa anche capacità di utilizzare i contenuti digitali, di utilizzare la tecnologia in modo curioso e aperto, di filtrare i contenuti digitali, di programmarli, di renderli disponibili e di adottare un approccio etico e responsabile all’uso degli strumenti digitali.
Molti insegnanti sono convinti che gli studenti non abbiano problemi con l’utilizzo delle nuove tecnologie, quindi rinunciano all’uso delle TIC nelle loro lezioni, e questo può anche essere dovuto alla routine e all’abitudine ai metodi di insegnamento tradizionali. Gli insegnanti che utilizzano le moderne tecnologie in modo efficiente e le applicano in classe hanno vantaggi significativi e sono in grado di sviluppare queste competenze tra i loro studenti. Gli insegnanti che hanno difficoltà a implementare l’Intelligenza Artificiale nell’insegnamento possono beneficiare di workshop o formazione online, che ora sono molto popolari. Ad esempio, il team IBM ha sviluppato il sistema Edzia, che fornisce agli insegnanti informazioni comprovate in modo che non debbano cercare in Internet per trovare la risposta a una domanda che li interessa.
Alla luce dell’attuale situazione causata dalla pandemia COVID-19, è molto importante che gli insegnanti continuino a sviluppare le competenze digitali, il che facilita notevolmente il loro lavoro con i giovani.
Negli ultimi anni, sono stati fatti tentativi per introdurre tecnologie moderne nell’istruzione, anche attraverso l’introduzione di libri di testo digitali, scuole iPad nei Paesi Bassi e sistemi tablet chiusi negli Stati Uniti. Tuttavia, il potenziale dell’intelligenza artificiale nell’istruzione non è stato ancora pienamente sfruttato.
Ogni studente è diverso: ha abilità, motivazioni, problemi e metodi di apprendimento diversi. Il problema dell’educazione odierna è che il sistema educativo non è adatto a questa diversità e spesso il potenziale degli studenti non viene utilizzato. Gli insegnanti che hanno un tempo di lezione limitato non sono in grado di personalizzare il processo di apprendimento di ogni studente nella loro classe, quindi gli algoritmi di intelligenza artificiale saranno molto utili qui.
L’intelligenza artificiale può fornire una migliore esperienza di apprendimento adattando l’apprendimento alle esigenze di ogni studente e garantendo l’accesso universale agli studenti. Può anche automatizzare i sistemi di valutazione e fornire ulteriore supporto agli studenti, a seconda delle loro esigenze.
Grazie ai recenti sviluppi nel campo dell’intelligenza artificiale, i computer sono in grado di svolgere compiti complessi e il loro algoritmo viene sviluppato attraverso l’autoapprendimento. Nell’istruzione, il sistema non è in grado di sostituire l’insegnante, ma può migliorare le loro abilità nel processo educativo.
Vediamo come possiamo applicare l’Intelligenza Artificiale nell’istruzione, come l’Intelligenza Artificiale può migliorare il processo educativo e quali benefici ne trarranno gli studenti e gli insegnanti che la utilizzano.
– Algoritmi che personalizzano il processo di apprendimento – Questi algoritmi sono utilizzati in molte piattaforme di e-learning e servizi educativi. I moduli di personalizzazione dell’insegnamento ci consentono di abbinare i materiali didattici ai nostri interessi, profilo, formato o precedente storia di formazione. Inoltre, gli algoritmi sono in grado di analizzare le lacune di competenza e consigliare azioni per colmarle.
– Istruzione sempre e ovunque – Gli studenti svolgono sempre più i loro compiti utilizzando i loro smartphone. Le applicazioni basate sull’intelligenza artificiale consentono l’apprendimento nel tempo libero. Inoltre, grazie ad alcune applicazioni, gli studenti possono ottenere feedback in tempo reale.
– Mentori virtuali – I mentori virtuali hanno la capacità di monitorare i progressi degli studenti in tempo reale.
Figure 7. Benefits for students
- Automazione dei processi di formazione: le persone coinvolte nella formazione sanno molto bene quanto tempo ci vuole per riportaree analizzare i dati per la formazione. Gli algoritmi intelligenti possono monitorare i rapporti degli utenti e analizzare i dati che forniscono, quindi vale la pena utilizzarli in modo che la persona responsabile di questa attività possa fare cose più creative.
- L’uso di dispositivi di authoring – compaiono sul mercato strumenti che, con un piccolo aiuto umano, possono creare test e persino formazione online.
- Capacità di rilevare i punti deboli – I corsi di formazione aiutano a rilevare le lacune nella conoscenza degli studenti.
- Creazione automatica del curriculum – Gli insegnanti che utilizzano l’Intelligenza Artificiale nel processo di insegnamento non hanno bisogno di creare il curriculum da zero.
- Migliore coinvolgimento – Grazie al processo di apprendimento interattivo, gli studenti sono più coinvolti nelle lezioni.
Figura 8. Benefici per le scuole e gli insegnanti