Digital library (interview) RAI Educational

Federico Faggin

Milan (SMAU), 02/10/97

"A future of «intelligent machines»"

SUMMARY:

  • SYNAPTICS is researching into and producing neural networks which create structures able to recognise complex forms such as spoken language, handwriting etc. through neural networks similar to those in the human brain (1).
  • The company has experimented with a chip containing two neural networks and an electronic eye used to recognise the characters written on a cheque (2).
  • and is now working on a touch-pad and a system which recognises Chinese characters (3).
  • Faggin enjoys working in a industrial context where he can experiment, but also produce something concrete and test his ideas on the market (4).
  • Silicon will continue to be used for chips for at least another 50 years. Today around a hundred million transistors can be integrated on a chip of one and a half centimetres (5).
  • But we are only half way along the exponential scale: in fifty years there will be ten thousand billion transistors on one chip, arranged in a cube. The end of technology will have arrived when the dimensions are those of the atomic nature of matter (6).
  • The human brain is incredibly complex: even in fifty years time it will take thousands of these cubes to approach the capacity of the human brain (7).
  • By then we will have machines which are autonomous, intelligent, which will not be programmed but will learn by themselves (8).
  • MEMS (micro-electro- mechanical systems) are silicon micro-machines. Research is going on in Silicon Valley to integrated micro-controls with these micro-machines. Many of the applications of these machines are unimaginable today (9).
  • One application could be to have micro-elements within the human body to collect data or deal with illness (10).
  • Another would be to render the interface between man and computer more natural and intuitive. Once computers have senses, can feel, hear and see, they will be better able to understand what we want (11).
  • Three-dimensional displays will become possible; not holograms but new technologies which are more precise, brighter (12).
  • In California there is a move away from manufacturing to service industries, which have greater added value. Manufacturing is being exported to Asian countries (13).
  • In Silicon Valley unemployment stands at 2.8% - in practice, full employment (14).
  • Europe is less open to new technologies than California (15).
  • The Internet will create a new form of commerce. However, it is still in an experimental phase and there are still limitations in its structure and methods of communication which will be overcome in the next five or six years by the new artificial satellites (16).
  • "Knowledge workers" create added value and export work to other parts of the world (17).

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INTERVIEW:

Domanda 1
Venticinque anni fa, quando Lei lavorava all'INTEL, ha realizzato il primo microprocessore. Oggi dirige la SYNAPTICS, una società di ricerca e produzione di reti neurali. Ma qual è la promessa delle reti neurali?

Risposta
La promessa delle reti neurali è quella di creare strutture in grado di riconoscere forme complesse, come il parlato, lo scritto e così via, sfruttando strutture artificiali che sono simili alle reti neurali che abbiamo nel nostro cervello. Quindi usano principi di funzionamento basati sull'apprendimento, invece che basati sulla programmazione di una persona.

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Domanda 2
Lei ha anche realizzato il primo chip neurale. Che applicazioni può avere un chip neurale e che cos'è essenzialmente?

Risposta
Un chip neurale o neuronale è un chip che assomma l’abilità di apprendere; e il nostro primo ciclo che abbiamo sperimentato era il riconoscimento di caratteri in un assegno usando due reti neuronali e usando un occhio elettronico, tutti integrati in un solo chip.

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Domanda 3
Adesso la SYNAPTICS su quali prodotti si sta concentrando?

Risposta
Abbiamo due prodotti, fondamentalmente: uno è Touch-Pad che è usato comunemente nei portables, nei portatili; e poi abbiamo un sistema per il riconoscimento della scrittura cinese, che metteremo in mercato fra un mese e che è molto bello: scrivendo a mano il computer riconosce i caratteri prima che siano finiti e, quindi, in media uno ha bisogno di fare la metà dei tratti, dei trattini dei caratteri cinesi prima di essere riconosciuto.

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Domanda 4
Nella Sua vita ha intrecciato spesso le due esperienze di ricercatore e di imprenditore. Che lezione trae da questo?

Risposta
A me piace il processo innovativo di un contesto industriale, perché provandosi con il mercato vero, reale, un individuo può verificare se le proprie idee sono veramente buone. In sostanza, invece di produrre un'idea, uno produce cose concrete, cose che poi devono sopravvivere nel mercato, sopravvivere nel mondo; in questo senso c'è una disciplina che è necessario seguire, in modo da arrivare a questa sopravvivenza delle idee. E’ necessario possedere una certa onestà nel realizzare ciò.

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Domanda 5
Lei continua a lavorare sulla tecnologia del silicio. Qual è la potenzialità del silicio? Sarà utilizzato ancora a lungo?

Risposta
Almeno per altri cinquant'anni. Il silicio è un materiale estremamente potente. Oggi riusciamo a integrare circa cento milioni di transistori in un chip di un centimetro e mezzo. Il primo microprocessore aveva 2300 transistori. In sostanza, il microprocessore è l'unità centrale di un computer; i computer erano già stati inventati 25 anni prima, e si trattava di ridurre le dimensioni dell'unità centrale in un piccolo chip di 3 mm facendo tutte le funzioni dell'unità centrale, non solo con componenti discreti oppure con memorie magnetiche, ma facendolo con componenti allo stato solido.

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Domanda 6
Nel futuro, questa integrazione e nello stesso tempo anche miniaturizzazione, a che punto arriverà?

Risposta
Oggi riusciamo a integrare un microprocessore, come un Pentium 2, attorno ai dieci milioni di componenti, dieci milioni di transistori. Abbiamo dei chip che arriveranno, fra circa cinquant'anni, a diecimila miliardi di transistori. A quel punto non si può più parlare di chip, perché saranno tanti strati attivi, che formeranno un cubetto collegato sui lati esterni: parliamo di qualcosa che ha dello straordinario! Oggi siamo a metà strada, in scala esponenziale. La fine della tecnologia arriverà quando le dimensioni saranno ridotte ad un punto tale che raggiungeremo la natura atomica della materia.

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Domanda 7
E se volessimo fare un paragone con il funzionamento del cervello umano, rispetto ai neuroni delle sinapsi, la capacità dei calcolatori quanto si avvicinerà, ipoteticamente?

Risposta
Il cervello è incredibilmente complesso. Parliamo di qualcosa come 1, seguito da quindici zeri di processori elementari, cioè dieci alla quindici di elementi di calcolo di memoria: sono le sinapsi dei neuroni. Ci sono circa dieci alla undici neuroni, ogni neurone ha qualcosa che si aggira sulle diecimila sinapsi. Tipicamente le sinapsi fanno le cuvettes di un'operazione, intorno a circa dieci operazioni per secondo. Quindi, parliamo di un oggetto che fa circa dieci alla sedici operazioni per secondo. Abbiamo qualcosa di straordinario in testa, e non sappiamo ancora come realizzare una cosa del genere. Però la tecnologia, quando nel cubetto abbiamo qualcosa come diecimila miliardi di transistori, comincia già ad avvicinarsi alla capacità di un cervello umano. Quando parliamo di un cervello umano, esso equivale forse a migliaia di questi cubetti. Ecco: non sono più milioni o miliardi di circuiti di chips ma milioni di questi nuovi chips fra cinquant'anni.

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Domanda 8
Tra cinquant'anni, quindi, potremmo avere dei sistemi abbastanza intelligenti da essere paragonati ai primi anni di vita di un bambino?

Risposta
Io penso di sì. Penso che ciò avverrà anche prima di cinquant'anni, forse dovremo aspettare dieci, vent'anni prima di avere sistemi interattivi piuttosto sofisticati. Fra cinquant'anni avremo delle macchine autonome, intelligenti, molto sviluppate; i robot della fantascienza, in sostanza, saranno possibili fra cinquant'anni. Le reti embrionali, tra l'altro, avranno il loro impatto, faranno la loro parte nel creare queste strutture intelligenti, perché non sarà più possibile programmare queste macchine. Dovranno imparare da sole.

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Domanda 9
Oltre le reti neuronali, quali altre nuove tecnologie stanno emergendo?

Risposta
Esistono, per esempio, quelle che si chiamano MEMS. MEMS vuol dire micro-electro-mechanical systems, e sono delle micromacchine al silicio. E stiamo adesso lavorando, non direttamente io, personalmente, ma come Silicon Valley, all'integrazione di microcontrollori con queste micromacchine, in modo da avere sia l'intelligenza che la parte motrice, la parte sensoriale, per creare macchine che avranno moltissime applicazioni. E molte delle applicazioni di queste micromacchine sono impensabili oggi. Perché? Perché siamo agli inizi. Come le prime applicazioni, come le applicazioni dei microprocessori erano impensabili 25 anni fa.

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Domanda 10
Si potrà, per esempio, inviare un microelemento nel corpo umano per raccogliere dati dentro al corpo?

Risposta
Per raccogliere dati oppure per agire su malati e così via. Quindi sia per azione come per la diagnosi.

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Domanda 11
E per quanto riguarda l'espressività delle tecnologie?

Risposta
Una delle cose più importanti che avverrà è la creazione di un'interfaccia tra l'uomo e il computer molto più intuitiva, molto più naturale. Oggi, l'uso del computer è abbastanza artificiale. Un individuo deve imparare a usare la tastiera, deve imparare a usare il mouse; non può usare i sensi come li usiamo quando comunichiamo tra di noi. Dotando il computer dei sensi - tatto, udito, vista - sarà possibile renderlo molto più intelligente, perché, in gran parte, il significato delle nostre azioni è funzione, condizione di contesto, che noi prendiamo coi nostri sensi senza accorgercene, ma la macchina, non avendo i sensi, non può prendere. E’ difficile, quindi, oggi, far fare alla macchina quello che noi intendiamo. La macchina è molto letterale ed esegue solo quello che le diciamo. Mentre tra di noi, noi possiamo... Se lei mi dice una cosa e sbaglia, io capisco che ha sbagliato perché ho visto le smorfie del viso; quindi mi rendo conto dell'informazione, anche se non è stata detta esplicitamente. I computer avranno le stesse caratteristiche, a partire da tre, quattro, cinque, dieci anni a questa parte.

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Domanda 12
Nel dotarli di sensi, saranno proprio le reti neurali quindi, o neuronali, a giocare un ruolo?

Risposta
La parte del leone sarà interpretata dalle reti embrionali appunto perché sono quelle strutture che hanno l'abilità di riconoscere questi patterns complessi, che sono generati dai sensi, dalla vista, soprattutto dall'udito. Inoltre, i display a tre dimensioni cominciano a diventare fattibili, attraverso i quali possiamo vedere oggetti tridimensionali dentro una scatola trasparente, in sostanza. In questo caso non parlo di oggetti a due dimensioni, resi come su un foglio di carta, con le regole della prospettiva; parlo proprio della creazione di un oggetto in tre dimensioni, per cui se io giro la testa vedo l'oggetto come se realmente fosse davanti a me. E non sono oleogrammi, ma tecniche diverse, più precise, più luminose.

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Domanda 13
La Silicon Valley è un nucleo in continua trasformazione, e ha anche cambiato l'economia della California. In che modo?

Risposta
Si assiste, in California, allo spostamento dalla industria manifatturiera all'industria dei servizi con concentrazione sulle attività a valore aggiunto sempre più alto. Per esempio, nella Silicon Valley il valore aggiunto medio per impiegato, già nel '92, raggiungeva i 114.000 dollari per anno. E sta crescendo a ritmi molto alti. Ci sono addirittura industrie -e non sono poche- che hanno più di un milione di dollari di fatturato all'anno per impiegato. C'è un'esportazione netta di lavoro, soprattutto nei paesi dell'Asia e del Sud-Est asiatico, in particolare, dove le fabbriche sono concentrate per creare i prodotti che sono inventati nella Silicon Valley. In queste regioni c'è uno spostamento del lavoro di fabbrica della Silicon Valley, con concentrazione sempre più elevata su attività ad alto valore aggiunto. Questo è un processo in atto da almeno quarant'anni, e continua.

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Domanda 14
Però nello stesso tempo è aumentata l'occupazione?

Risposta
Certamente. L’occupazione è aumentata; infatti c'è una carenza enorme di personale qualificato. Nella Silicon Valley c'è il 2,8% di disoccupazione, che è tra i più bassi degli Stati Uniti; in realtà, questo tasso, è vicino al limite fisiologico di una economia, perché ci sono almeno, penso, un 3% di unemployable, di persone che non si possono impiegare o che non hanno voglia di lavorare. Quindi, Sylicon Valley è l'esempio di una economia che, basandosi sulla tecnologia, ha saputo rinnovarsi, ha saputo creare nuove attività e trasformare, trasformarsi con l'esportazione di posti di lavoro in altre parti del mondo, dando un beneficio all'economia globale del pianeta, nello stesso tempo creando cose sempre a più alto valore in luogo.

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Domanda 15
A proposito di globalizzazione economica: ritiene che l'Europa sia abbastanza competitiva ed, eventualmente, a Suo avviso, quali azioni andrebbero intraprese in Europa?

Risposta
In Europa mi sembra -ho letto- che c'è molta disoccupazione, intorno al 10-12% a seconda del paese. Mi sembra che l'attitudine, l'atteggiamento della gente di fronte alle nuove tecnologie sia meno aperto rispetto, ad esempio, alla California, dove la gente è molto più disposta a impiegare le nuove tecnologie per migliorare la produttività e molto spesso anche per una curiosità personale. A mio avviso, dunque, una delle cure sarebbe quella di avere un atteggiamento più aperto di fronte ai ritrovati della tecnologia moderna.

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Domanda 16
Pensa che Internet possa giocare un ruolo importante nel creare nuova occupazione?

Risposta
Senz'altro Internet è un metodo di comunicazione che creerà tutta una nuova forma di commercio, soprattutto di oggetti dell'informazione, quindi software, musica, libri, e informazione in generale, e darà modo alla gente di incontrarsi in uno spazio virtuale e creare una conoscenza comune ed un nuovo modo di vivere. Naturalmente, questo avverrà nel tempo. Internet è ancora in una fase sperimentale, si sta cercando il metodo per utilizzarlo bene, e ci sono ancora limitazioni di struttura, di metodi di comunicazione, di banda di comunicazione, che nei prossimi cinque, sei, sette anni sarà alleviata moltissimo con i nuovi satelliti artificiali che saranno messi in orbita.

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Domanda 17
knowledge workers: chi sono?

Risposta
Sono le persone che creano, che hanno conoscenza e con la conoscenza creano altra conoscenza: sono gli ingegneri di software, sono gli ingegneri di hardware, sono quelli del marketing tecnico. Sono le persone che hanno conoscenze finanziarie nel campo della tecnologia, persone che attraverso la conoscenza creano valore aggiunto e esportano lavoro in altre parti del mondo.

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