Intelligenza Artificiale Chimica, Oscillatori fotochimici e Caos

Descrizione argomento

La scienza contemporanea è chiamata ad affrontare le sfide della Complessità Naturale e Computazionale. Un modo per vincere tali sfide consiste nello sviluppare l’Intelligenza Artificiale Chimica. Lo sviluppo dell’Intelligenza Artificiale Chimica richiede un’analisi del cervello e del sistema nervoso umano, a tre livelli. Il primo livello è quello computazionale e consiste nel descrivere gli input, gli output e i compiti che il sistema compie. Il secondo livello è quello algoritmico e consiste nel formulare algoritmi che possano realizzare quei compiti. Infine c’è il terzo livello che è quello di implementazione e consiste nel cercare meccanismi che possano permettere di far lavorare gli algoritmi formulati nel livello precedente.
1) A livello computazionale è interessante confrontare le performance del sistema nervoso umano con quelle di un computer elettronico. Da questa analisi si delinea l’esigenza di una nuova generazione di macchine computazionali più simili al sistema nervoso umano e meno ai computer elettronici. Le nuove macchine computazionali avranno un’architettura completamente differente in cui gli elementi computazionali costituiscono una rete tridimensionale come i neuroni nel nostro cervello. Inoltre è necessario che la nuova generazione di macchine computazionali sia in grado di elaborare non solo logica binaria, ma anche analogica e che possa calcolare non solo con numeri, ma anche con parole. Queste due ultime proprietà sono conseguibili se le nuova macchine computazionali saranno in grado di elaborare logica fuzzy.
2) A livello algoritmico è quindi necessario sviluppare una teoria che associ ai valori delle variabili esterne, le parole del nostro linguaggio. A tale scopo si combina la teoria della logica fuzzy alla teoria che descrive la percezione come un’inferenza probabilistica di Bayes.
3) A livello di implementazione si utilizzano composti cromogenici e luminescenti come surrogati degli elementi sensoriali naturali e le reazioni chimiche oscillanti come modelli della dinamica neuronale. Per mimare gli effettori si intendono sfruttare le proprietà di particolari polimeri.

Descrizione attività

Un lavoro di tesi può prevedere sia ricerca teorica che sperimentale e può esser realizzata in collaborazione con altri docenti dell’Università di Perugia o di altre Università. A livello sperimentale l’attenzione verrà rivolta a sistemi chimici che possono mimare il comportamento delle cellule nervose, cioè composti cromogenici, luminescenti e reazioni oscillanti in soluzione ed in mezzi polimerici. A livello computazionale verranno utilizzati software come Matlab per la soluzione di equazioni differenziali e la formulazione di Sistemi di logica Fuzzy, Memexp ed Origin per l’elaborazione dei dati sperimentali, Tisean per la trattazione di tracce caotiche, Gaussian e Hyperchem per calcoli quantomeccanici e simulazioni spettrali.

Relatore

Prof. Pier Luigi Gentili