Automatizzare la scuola

[pubblicato originariamente su Scienza in rete il 20 novembre 2020]

La pandemia ha portato, a marzo, alla chiusura anticipata delle scuole in molti stati europei e non solo. Oltre 500 000 studenti italiani hanno sostenuto la maturità e il loro voto è stato calcolato per il 60% sulla base del percorso degli ultimi tre anni e per il 40% sulla base della sola prova orale (le prove scritte non si sono tenute). In tempi normali l’esame, con due prove scritte e una orale, serve ad assegnare 60 dei 100 punti in palio, mentre i voti ottenuti durante gli ultimi tre anni possono generare massimo 40 punti. Il risultato è stato un generale aumento dei voti. Se nel 2019 i diplomati con voto superiore a 80 erano il 32,8%, quest’anno sono stati il 49,6% del totale. Hanno preso 100, il voto massimo, il 9,9% dei maturandi contro il 5,6% del 2019.

In Gran Bretagna le cose sono andate diversamente. Gli esami finali degli studenti all’uscita dalle scuole superiori, chiamati A-level, non si sono tenuti e la loro valutazione è stata affidata a un algoritmo sulla base dei voti intermedi e della perfomance storica di ciascuna scuola. Il 40% degli studenti ha ricevuto voti più bassi rispetto a quelli proposti dai loro insegnanti e nel pomeriggio del 16 agosto le strade di Londra si sono riempite di ragazzi che agitavano cartelli con su scritto ‘fuck the algorithm’. C’è da sottolineare che il peso degli A-level nel sistema dell’istruzione britannico è molto più grande della nostra maturità. Sulla base di quei voti si decide infatti l’accesso all’università e, come conseguenza, al mondo del lavoro. L’algoritmo però non ha penalizzato ugualmente tutti gli studenti, come vedremo. Quelli appartenenti a contesti socioeconomici più svantaggiati hanno pagato il prezzo più salato.

Anche le università hanno trasferito lezioni ed esami online. E se la didattica a distanza ha funzionato meglio rispetto ai gradi inferiori di istruzione, i problemi si sono presentati nelle procedure di valutazione. Un grande numero di università, anche in Italia, ha cominciato a utilizzare sistemi di sorveglianza automatica durante gli esami. Le proteste degli studenti sono state numerose e hanno riguardato diversi temi, dall’eccessiva pressione psicologica a cui sono stati sottoposti, alla discriminazione verso studenti neri su cui i software di riconoscimento facciale funzionano ancora molto male, fino ai dubbi sul rispetto delle leggi sulla privacy. Diverse università hanno deciso di sospenderne l’utilizzo e di ricorrere a personale aggiuntivo per monitorare il comportamento degli studenti da remoto.

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Letture per il finesettimana #10

[pubblicato originariamente su Scienza in rete il 20 novembre 2020]

Buon venerdì,
questa settimana parliamo di SpaceX che ha trasportato per la prima volta degli astronauti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, dei dubbi sulla presenza di fosfina nell’atmosfera di Venere, della crisi di riproducibilità dell’intelligenza artificiale, di come possiamo migliorare le previsioni dell’epidemia prendendo a esempio le previsioni meteo, degli ultimi aggiornamenti sui modelli climatici e sintetizziamo le notizie salienti sulla COVID-19.

L’argomento che approfondiamo oggi è quello degli algoritmi utilizzati per valutare gli studenti e controllarli durante gli esami che la pandemia ha costretto a sostenere da remoto. Buona lettura e al prossimo venerdì (per segnalare questa newsletter agli amici ecco il link per l’iscrizione)

1 La navicella Dragon della compagnia privata SpaceX ha raggiunto la Stazione Spaziale Internazionale
Per la prima volta una compagnia privata ha trasportato quattro astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), dove rimarranno per i prossimi sei mesi. La sonda è partita domenica dal Kennedy Space Center in Florida e ha raggiunto la ISS dopo 27 ore di volo. Questa operazione si ripeterà in futuro, con SpaceX e successivamente Boeing, che funzioneranno come taxi spaziali per gli astronauti della NASA [The Guardian]

2 Tra gli astronomi infuria il dibattito: è stata davvero rilevata fosfina nell’atmosfera di Venere?
A settembre un gruppo di ricercatori dell’università di Cardiff aveva pubblicato uno studio che documentava l’osservazione di misure spettrali riconducibili alla presenza di fosfina nell’atmosfera di Venere. Se questa conclusione fosse vera si tratterebbe della prova più robusta sull’esistenza di forme di vita fuori dal nostro pianeta. Ma negli ultimi due mesi numerosi gruppi hanno sollevato dei dubbi sulla validità dell’osservazione. L’International Astronomical Union ha poi emesso un comunicato in cui richiamava il gruppo di Cardiff riguardo al suo stile di comunicazione con i media, ricordandogli che è un dovere etico comunicare verso il grande pubblico mantenendo il massimo rigore scientifico [Physics World]

3 L’intelligenza artificiale attraversa una profonda cristi di riproducibilità
A metà ottobre Nature ha pubblicato la lettera preoccupata di 31 scienziati in risposta a uno studio apparso sulla stessa rivista all’inizio dell’anno e riguardante un nuovo sistema di deep learning sviluppato da Google per rilevare forme iniziali di tumore al seno dalle immagini mammografiche (ne avevamo parlato qualche settimana fa). La loro accusa è che più che un articolo per documentare una scoperta scientifica sembrava essere una campagna pubblicitaria dell’ultimo sistema messo a punto dall’azienda. I dettagli riguardanti il codice e i dati su cui era stato allenato erano talmente scarsi da non permettere una valutazione indipendente. Secondo i firmatari della lettera, il caso di Google è solo l’ultimo esempio di una tendenza generale nel campo dell’intelligenza artificiale (IA). Per alcuni questo è dovuto al fatto che l’IA è diventata una scienza sperimentale relativamente di recente e la sua comunità non ha ancora acquisito pienamente i metodi di lavoro che in altri campi, come la fisica o la biologia, sono la consuetudine [MIT Technology Review]

4 Simulare l’epidemia: cosa possono imparare gli epidemiologi dai modelli numerici per le previsioni meteorologiche?
La Royal Society ha commissionato a un gruppo di esperti uno studio di revisione di CovidSim, il modello di previsione dell’epidemia messo a punto dal gruppo dell’Imperial College e i cui risultati hanno informato a marzo le azioni del governo britannico. L’analisi, che deve ancora essere sottoposta a peer-review, ha mostrato che il modello avrebbe beneficiato della cosiddetta ‘simulazione di ensemble’, una pratica di routine nei sistemi numerici di previsione meteo (ma anche nello studio della dinamica molecolare). Si tratta di simulare l’andamento dell’epidemia variando i parametri di input all’interno del loro intervallo di confidenza per valutare quanto le previsioni ottenute siano sensibili a questi parametri. Stiamo parlando di quantità come il grado di contagiosità e letalità del virus, il numero di contatti stretti tipici in diverse situazioni della vita quotidiana, o l’efficacia di certe misure restrittive. Insomma grandezze che, soprattutto all’inizio di un’epidemia dovuta a un virus nuovo, sono affette da estrema incertezza. Lo studio ha permesso di capire che i parametri più rilevanti alla previsione del numero dei decessi sono la lunghezza del periodo in cui un soggetto asintomatico è contagioso, l’efficacia delle misure di distanziamento sociale e il tempo che intercorre tra l’infezione e l’isolamento [Nature]

6 I modelli climatici più recenti rivedono al rialzo le loro proiezioni sulla temperatura globale, ma non sono i più accurati
Il Coupled Model Intercomparison Project è un database che raccoglie i maggiori modelli climatici per confrontarne le previsioni. Recentemente sono state depositate le ultime simulazioni, alcune delle quali hanno rivisto al rialzo l’evoluzione della temperatura globale. Tuttavia uno studio, pubblicato da poco sulla rivista Earth System Dynamics, mostra come pesando i risultati dei modelli nel database secondo l’accuratezza delle loro previsioni sul passato, gli scenari con i più alti livelli di riscaldamento sembrano essere molto poco probabili. “È ancora necessaria un’azione decisiva per il clima, ma gli scenari che prevedono il riscaldamento più estremo sembrano essere poco realistici” ha affermato su Twitter Lukas Brunner, climatologo all’ETH di Zurigo primo autore della ricerca [Ars Technica]

6 Aggiornamenti COVID-19
× Lo studio del sangue di persone guarite dalla COVID-19 suggerisce che l’immunità al coronavirus potrebbe durare anni [The New York Times]
× Uno studio mostra che i bambini producono anticorpi contro il coronavirus più deboli e in numero minore rispetto agli adulti e questo spiegherebbe perché contrastano l’infezione più velocemente e senza ammalarsi seriamente [The New York Times]
× L’incontro con i coronavirus responsabili di alcuni raffreddori potrebbe generare anticorpi in grado di neutralizzare anche il SARS-CoV-2. Questo spiegherebbe perché i bambini si ammalano meno degli adulti [The New York Times]
× Il vaccino prodotto dalla società Moderna ha ridotto il rischio di infezione da COVID-19 del 94,5% [STATA News]
× Pfizer e BioNTech pronti a presentare i dati del vaccino contro COVID-19 alla FDA che mostrano un’efficacia del 95% [STATA News]
× Un studio ha cercato di stabilire quali siano le politiche di contenimento dell’epidemia di COVID-19 più efficaci tra quelle già implementate nel mondo. Non è cosa facile [Ars Technica]
×  Primo test diagnostico molecolare da condurre autonomamente a casa approvato negli Stati Uniti [NPR]
× Il governo delle app di tracciamento soffre una contraddizione: senza che queste vengano adottate da un numero sufficiente di persone non è possibile dimostrarne l’efficacia, ma senza dimostrarne l’efficacia non è possibile giustificarne e promuoverne l’adozione su larga scala. Come risolverla? [Science]

Indicatori e governo dell’epidemia

Fase. Rischio. Scenario. Queste tre parole scandiscono la risposta e la preparazione che le istituzioni hanno progettato per contrastare l’epidemia di SARS-CoV-2 in Italia da febbraio a oggi.

Le tre parole sono introdotte e dettagliate in tre documenti istituzionali, che costituiscono la base di questo approfondimento, il Decreto del Presidente del Consiglio dei Ministri del 26 aprile [1], il Decreto del Ministero della Salute del 30 aprile [2] e il documento “Prevenzione e risposta COVID-19” [3] pubblicato all’inizio di ottobre da Ministero della Salute e Istituto Superiore di Sanità (ISS) insieme a un’altra serie di centri di ricerca e associazioni del settore sanitario.

I tre documenti definiscono una serie di indicatori (numerici e non) grazie ai quali si elabora una sintesi del quadro epidemiologico a livello locale e nazionale e si stabilisce in che fase siamo, qual è il livello di rischio delle singole regioni e infine in quale scenario queste si trovino. Il colore, giallo, arancione o rosso, delle regioni viene stabilito sulla base del livello di rischio e dello scenario, in una maniera non del tutto lineare come vedremo.

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Letture per il finesettimana #9

[pubblicato originariamente su Scienza in rete il 13 novembre 2020]

Buon venerdì,
questa settimana parliamo del modello cosmologico standard, di cibi geneticamente modificati, del ruolo dell’esperienza nella valutazione soggettiva del rischio, di come riaprire le attività chiuse per via della pandemia basandosi sulle prove scientifiche, del finanziamento al programma Horizon Europe e della crisi di Nuova Delhi che affronta un nuovo aumento dei contagi da SARS-CoV-2 con livelli elevatissimi di inquinamento atmosferico e l’inverno alle porte.
Buona lettura e al prossimo venerdì (per segnalare questa newsletter agli amici ecco il link per l’iscrizione)

1 Il trionfo del modello cosmologico standard sancito da una misura di precisione da parte degli astrofisici ai Laboratori del Gran Sasso
Nei laboratori sotto il Gran Sasso la collaborazione LUNA ha misurato con precisione inedita la frequenza con cui il deuterio si trasforma in elio-3 assorbendo un protone. Questa quantità è fondamentale per stabilire con precisione qual era la densità di protoni e neutroni nei primi minuti dopo il Big Bang, e confrontarla con quella presente all’epoca della ricombinazione, circa 380 000 anni dopo, misurata dalle osservazioni della radiazione cosmica di fondo. Questo confronto permette di testare la validità del modello cosmologico standard. La misura non è affatto facile perché la fusione di deuterio e protone in elio-3 è un evento raro e in più sulla superficie terrestre i raggi cosmici ne coprirebbero il segnale. Per questo l’esperimento è stato realizzato sotto la montagna del Gran Sasso, che con la sua roccia scherma i raggi cosmici. La misura ottenuta è stata inserita nel modello e ha restituito un valore compatibile con quello stimato dalla radiazione cosmologica di fondo [Quantamagazine]

2 Ancora tante persone dubitano della sicurezza dei cibi geneticamente modificati
Un’indagine condotta dal Pew Research Center ha concluso che c’è ancora una diffusa diffidenza verso gli organismi geneticamente modificati usati per gli alimenti. Il sondaggio ha coinvolto 1500 persone in 20 stati e la mediana della percentuale di chi considera non sicuri i cibi geneticamente modificati è del 48%, quella dei favorevoli è del 13%. Viene rilevata però una grande percentuale di persone che dichiarano di non saperne abbastanza per esprimersi (mediana del 37%). In Italia il 26% degli intervistati non ha risposto non ritenendosi sufficientemente informato, il 62% li ha definiti non sicuri e il 10% sicuri. L’Australia è l’unico Paese in cui la percentuale dei contrari uguaglia quella dei favorevoli, attestandosi a un valore del 31%. In generale le donne sono più inclini degli uomini a ritenere questi cibi pericolosi per la salute, mentre tra coloro che hanno un alto livello di istruzione in campo scientifico la frazione dei favorevoli è del 48% [PEW Research Center]

3 Come prendiamo le decisioni in tempo di pandemia?
Kahneman and Tversy lo scrivevano già nel 1974 in un articolo intitolato “Judgement Under Uncertainty”: la nostra valutazione del rischio è basata sull’esperienza. Così accade che la probabilità soggettiva che assegniamo a un incidente d’auto cresce per un po’ dopo aver visto una macchina ribaltata al lato della strada. La pandemia è un’esperienza che non ha precedenti nelle nostre vite e quindi la norma sociale pesa molto sui nostri comportamenti: indossare o no la mascherina, partecipare a una festa, scegliere per i nostri figli la didattica a distanza. Per contrastare questa dinamica è necessaria una comunicazione chiara e corretta da parte delle istituzioni e di personaggi carismatici che hanno davvero il potere di farci cambiare idea e di rendere accettabili cose su cui altrimenti faticheremmo a essere razionali [ProPublica]

4 Il Parlamento europeo ha approvato un budget di 85 miliardi di euro per il programma Horizon Europe
Si tratta di 1,5 miliardi in più rispetto a quanto proposto inizialmente dalla Commissione nel 2018. Un aumento modesto che però risponde alle pressioni di diversi gruppi di ricercatori e società scientifiche che aspiravano a 160 miliardi. Tuttavia, l’aumento del budget non era affatto scontato ed è il frutto di una rinegoziazione tra gli Stati membri riuniti nel Consiglio d’Europa. Horizon Europe è il prossimo programma quadro di finanziamento della Unione Europea per il periodo 2021-2027. Nei prossimi mesi sarà deciso come gli 85 miliardi saranno spartiti tra i diversi programmi e in particolare quanto sarà destinato allo European Research Council, l’agenzia di finanziamento della ricerca di base in Europa [Science]

5 Big data per guidare le chiusure e le riaperture
Grazie ai dati di mobilità riguardanti 98 milioni di cittadini residenti in diverse città americane e relativi al periodo 1 marzo – 1 aprile, un gruppo di ricercatori di Stanford è stato in grado di identificare i contesti dove è più probabile infettarsi. I risultati non sono sorprendenti, e in parte confermano quello che abbiamo imparato da studi di eventi specifici di diffusione. I luoghi più pericolosi sono i ristoranti, le palestre e le chiese. Ma l’estrema ricchezza del campione dei dati (ottenuto dalla localizzazione dei cellulari) permette di quantificare con accuratezza il rischio di trasmissione tipico di ciascun contesto e di simulare l’evoluzione dell’epidemia con aperture modulate, in cui per esempio vengono riaperti i ristoranti ma con un tetto alla percentuale di occupazione. Lo studio offre una base scientifica per cominciare a pianificare le riaperture nei Paesi in cui vigono misure restrittive e in cui il disagio sociale dovuto alla crisi economica sta crescendo in maniera preoccupante [Nature]

6 L’arrivo dell’inverno e l’aumento dell’inquinamento atmosferico fanno salire i casi di infezione a Nuova Delhi
Mentre l’epidemia in India ha cominciato a rallentare dalla metà di settembre, Nuova Delhi, nel nord del Paese, ha toccato il suo record di contagi giornalieri mercoledì, con 8 500 nuovi casi positivi. La pressione sugli ospedali aumenta con quasi il 50% dei letti destinati ai pazienti con COVID-19 già occupati. La situazione delle terapie intensive è ancora più preoccupante. L’aumento dei contagi arriva insieme al deterioramento della qualità dell’aria, con una concentrazione di particolato fine 14 volte superiore alle soglie di sicurezza stabilite dall’Organizzazione Mondiale della Sanità, e all’abbassamento delle temperature, che permetteranno al virus di sopravvivere più a lungo e indeboliranno il sistema immunitario. Sono ormai vari gli studi che hanno misurato una correlazione tra livelli di inquinamento e tasso di mortalità della COVID-19 oppure severità del quadro clinico [BBC]

Letture per il finesettimana #8

[pubblicato originariamente su Scienza in rete il 6 novembre 2020]

Buon venerdì,
questa settimana parliamo di equazioni differenziali, di archeologia glaciale, di accesso delle minoranze alla ricerca scientifica, degli errori commessi dalla politica nonostante l’incredibile risposta di medici e scienziati di fronte alla pandemia, degli eventi di superdiffusione del SARS-CoV-2 e, infine, del futuro della scienza americana in attesa dell’esito del voto.
L’argomento che approfondiamo oggi è il ruolo che le scienze sociali, sempre più quantitative, hanno durante le elezioni americane: dallo studio delle dinamiche attraverso cui le teorie cospirazioniste si diffondono sui social media, al fallimento dei sondaggi di opinione politica nel prevedere i risultati elettorali. Buona lettura e al prossimo venerdì (per segnalare questa newsletter agli amici ecco il link per l’iscrizione)

1 Risolvere uno dei problemi matematici più difficili con il deep learning
Le equazioni differenziali alle derivate parziali (PDE) descrivono fenomeni che evolvono nel tempo e nello spazio. Sono capaci di rappresentare la dinamica dei fluidi, le orbite dei pianeti o il movimento delle placche tettoniche. Ma risolverle è uno dei problemi matematici più difficili in assoluto. Un gruppo di ricercatori del California Institute of Technology ha sviluppato un algoritmo di deep learning capace di trovare le soluzioni di intere famiglie di PDE senza essere ri-allenato ed è 1000 volte più veloce dei metodi tradizionali [MIT Technology Review]

2 Lo scioglimento dei ghiacciai rivela reperti archeologici che sarebbero altrimenti rimasti segreti ma allo stesso tempo rischia di farli perdere per sempre
Con lo scioglimento dei ghiacci causato dal riscaldamento globale stanno venendo alla luce artefatti antichi perfettamente conservati, creando una nuova scienza, quella della archeologia glaciale. Ma i ghiacci si sciolgono a un ritmo accelerato e per gli archeologi è iniziata una corsa contro il tempo per salvare questi tesori così fragili [The Guardian]

3 L’accesso alla ricerca scientifica è ancora largamente precluso alle minoranze, come neri e donne, ma non sappiamo quanto perché mancano i dati
Le più grandi case editrici scientifiche hanno dichiarato di aver intrapreso delle politiche di integrazione verso i gruppi minoritari che pubblicano meno sulle loro riviste, ma solo due hanno raccolto dei dati sull’argomento. Si tratta dell’American Association for the Advancement of Science, che pubblica Science, e la Royal Society. In entrambi i casi gli autori si sono identificati come bianchi nel 70-80% dei casi. Le cose non sono molto diverse se si guarda ai dipendenti di queste case editrici o all’identità di genere invece che alla composizione etnica. Per cambiare le cose però, occorre prima di tutto raccogliere più dati a riguardo [The New York Times]

4 Nel libro ‘The COVID-19 catastrophe’ Richard Horton, direttore della rivista The Lancet, racconta il successo della scienza e il fallimento della politica
Già alla fine di gennaio la comunità medica e scientifica cinese documentava, in giornali scientifici in inglese e di alto livello, le caratteristiche cliniche della malattia causata dal nuovo coronavirus, confermava la possibilità di trasmissione da persona a persona e quantificava il carico a cui sarebbero state sottoposte le terapie intensive. Una risposta incredibile e la prova di una rinascita seguita alla terribile gestione dell’epidemia di SARS nel 2002-2003. Nonostante questo, i governi occidentali, soprattutto gli Stati Uniti, non sono stati in grado di essere conseguenti, in parte per sottovalutazione del problema e in parte per strutturale incapacità dei loro sistemi sanitari di affrontare una crisi del genere [LSE Impact Blog]

5 Il ruolo degli eventi di superdiffusione nell’epidemia di SARS-CoV-2
Alla fine di febbraio la società farmaceutica Biogen ha tenuto la sua consueta conferenza annuale a Boston. Uno dei partecipanti era stato infettato dal nuovo coronavirus e probabilmente lo ha trasmesso a 97 persone, tra gli altri partecipanti e i loro conviventi. Uno studio recente ha stimato che la catena di contagio di quell’evento potrebbe aver coinvolto decine di migliaia di persone solamente nella zona di Boston. L’indice Rt, di cui sentiamo tanto parlare, indica quante persone vengono contagiate da una persona infetta in media. Ma l’esperienza insegna che per la COVID-19, così come per molte altre malattie infettive, la maggior parte delle persone non trasmettono il virus a nessuno e una piccola percentuale è responsabile dalla maggioranza delle infezioni. Questo ha due conseguenze in termini pratici: è importante limitare le occasioni che favoriscono fenomeni di superdiffusione (spazi chiusi, affollati e senza distanziamento) e tracciare i contatti all’indietro piuttosto che in avanti (ovvero cercare di capire dove una persona si è infettata piuttosto che capire chi ha infettato) [Science]

6 La scienza americana attende il risultato del voto presidenziale col fiato sospeso
×  I quattro anni passati hanno causato talmente tanti danni alla scienza e alle politiche informate dalla scienza, che ci vorranno decenni per recuperare [Science]
×  La gestione della pandemia è stato il culmine di una serie di politiche che hanno sistematicamente ignorato le prove scientifiche [Nature]
×  Ma alcuni scienziati, hanno avuto commenti positivi sui quattro anni della presidenza Trump, soprattutto dal punto dei vista dei fondi. Nonostante i ripetuti tentativi del presidente di tagliare i finanziamenti pubblici di diverse agenzie di ricerca federali, il Congresso si è opposto [Science]
×  L’ambito in cui Trump ha fatto più danni è sicuramente quello delle politiche ambientali. Mercoledì, il giorno dopo le elezioni, gli Stati Uniti sono ufficialmente usciti dall’accordo di Parigi. Se Biden vincesse, basterebbe una sua firma per rientrare, ma gli impegni che potrebbe portare sul tavolo della conferenza delle parti dipenderebbero anche e soprattutto dal Congresso [Vox]

Letture per il finesettimana #7

[pubblicato originariamente su Scienza in rete il 30 ottobre 2020]

Buon venerdì,
questa settimana parliamo di ingorghi nell’orbita bassa della Terra, di ragionamento in stato di incertezza, di pre-print, della moderazione dei contenuti sui social network, dell’approvazione del primo farmaco contro la COVID-19 e dell’acqua trovata sulla Luna. L’argomento che approfondiamo oggi è la consulenza scientifica per il Parlamento, analizzando il caso della tecnologia 5G. Ne abbiamo parlato insieme a quattro esperti in un dibattito organizzato per il Festival della Scienza di Genova.

1 Internet alla conquista dello spazio
Tra il 2010 e il 2019 sono stati lanciati in orbita ogni anno 181 piccoli satelliti in media. Questo numero è destinato ad aumentare notevolmente fino a raggiungere 1000 satelliti all’anno nel 2029. È l’effetto degli sviluppi tecnologici che hanno ridotto enormemente i costi per costruire e lanciare questi dispositivi, permettendo così a compagnie private come Amazon e SpaceX di avviare programmi di sviluppo di vere e proprie costellazioni di satelliti per rispondere alla crescente domanda di connessione veloce a Internet anche nelle zone più remote del pianeta. L’orbita terrestre bassa, tra i 300 e 1000 chilometri di altitudine, sembrerà presto un autostrada nell’ora di punta, ponendo non pochi problemi ai programmi di esplorazione spaziale. Dall’inizio dell’anno la Stazione Spaziale Internazionale ha dovuto effettuare già tre manovre di riposizionamento per evitare collisioni [Le Monde €]

2 Carlo Rovelli ci ricorda quanto è importante saper ragionare in stato di incertezza
Ogni giorni giornali, radio e televisioni elencano diligentemente il numero di nuove infezioni da SARS-CoV-2, numero di decessi, tassi di variazione rispetto alla settimana precedente, tassi di mortalità e valore dell’ormai arcinoto parametro R. Ma molti d questi numeri hanno un valore statistico, servono cioè a riassumere la nostra conoscenza incerta dell’epidemia. Avere un minimo di alfabetizzazione statistica ci permetterebbe di usare correttamente queste informazioni per valutare i rischi dei nostri comportamenti e decidere di conseguenza. E anche, forse, a non arrabbiarci per i cambi di scenario apparentemente inaspettati, accusando di scarsa competenza gli scienziati. Ricordiamocene nel progettare i programmi scolastici, dalle scuole primarie fino al liceo [The Guardian]

3 Una lezione della pandemia: la pubblicazione dei pre-print dovrebbe diventare il nuovo standard per comunicare i risultati della ricerca
Gli archivi aperti bioRxiv e medRxiv che pubblicano pre-print, articoli scientifici non ancora sottoposti al tradizionale processo di peer review, contano a oggi circa 10 000 studi sul nuovo SARS-CoV-2. I ricercatori hanno condiviso i loro risultati prima che venissero pubblicati sulle riviste più tradizionali, perché durante l’emergenza ogni giorno conta. Se in matematica e fisica è abitudine da tempo pubblicare il proprio lavoro prima della pubblicazione, in biologia e medicina è una novità. A chi si preoccupa per il rischio di diffusione di informazioni false o poco significative, bisogna ricordare che questi archivi aperti hanno dei filtri in ingresso. Inoltre, la revisione aperta a tutta la comunità scientifica e non a un gruppo di due o tre revisori coperti da anonimato può garantire uno scrutinio forse più accurato [Undark]

4 A pochi giorni dalle elezioni americane, i repubblicani strumentalizzano le audizioni delle big tech sul problema della moderazione dei contenuti online
Il 28 ottobre il Senato degli Stati Uniti ha interrogato gli amministratori delegati di Facebook, Google e Twitter riguardo alle strategie adottate nella moderazione dei contenuti. L’audizione avrebbe dovuto affrontare la sempre più necessaria riforma della legge, approvata nel 1996, che stabilisce che i provider di servizi internet non sono responsabili dei contenuti che gli utenti pubblicano attraverso le loro piattaforme. Tuttavia, i Senatori repubblicani hanno sfruttato l’occasione per incalzare i tre, sostenendo che le loro aziende hanno censurato più spesso i contenuti dei conservatori rispetto a quelli dei progressisti. Queste affermazioni sono smentite dai fatti [Vox]

5 La FDA approva il primo farmaco per la cura della COVID-19: è il remdesivir che negli studi clinici ha mostrato efficacia molto limitata o nulla
Il 22 ottobre la Food and Drug Administration statunitense ha approvato il primo farmaco per la cura della COVID-19 in tutti i pazienti, ospedalizzati e non. Si tratta del remdesivir, un antivirale prodotto dall’azienda farmaceutica Gilead Sciences. Gli scienziati hanno accolto con stupore la decisione visto che gli studi clinici realizzati finora hanno dimostrato un’efficacia molto limitata nel ridurre i tempi di recupero dalla malattia. Il più grande fra questi è Solidarity, condotto dall’Organizzazione Mondiale della Sanità, che il 15 ottobre ha annunciato di non aver osservato alcuna riduzione nei tempi di guarigione nei pazienti curati con remdesivir [Science]

6 La NASA ha rilevato la presenza di acqua in zone illuminate della superficie lunare
Dopo aver creato attesa dichiarando venerdì scorso di aver fatto una eccitante scoperta sulla Luna, lunedì 26 ottobre la NASA ha annunciato di aver trovato tracce di acqua ghiacciata su porzioni della superficie lunare illuminate dal sole. La presenza di acqua sulla Luna non è una novità, ma finora si riteneva fosse limitata ad alcune zone ai poli e intrappolata all’interno di minerali. Per la prima volta gli scienziati sono stati in grado di osservare molecole di H2O in zone illuminate e a latitudini più calde. Questa scoperta potrebbe aprire nuovi scenari alle missioni umane sulla superficie del nostro satellite, ma per ora si tratta solo di speculazioni perché non sappiamo quanta acqua sia presente e soprattutto non abbiamo ancora la tecnologia necessaria eventualmente ad estrarla [The Atlantic]

Diagnosi automatizzate: dalla COVID-19 al tumore al seno

[pubblicato originariamente su Scienza in rete il 23 ottobre 2020]

Due settimane fa un gruppo di ricercatori cinesi ha pubblicato sulla rivista Nature Communications uno studio in cui mostra le performance di un sistema di intelligenza artificiale nel diagnosticare la COVID-19 a partire dalle immagini di tomografia computerizzata dei polmoni, distinguendola da altre tre patologie: le polmoniti causate dall’influenza stagionale, le polmoniti non virali e altri tipi di lesioni diverse dalle polmoniti. Si tratta solo dell’ultimo di una serie di sistemi di intelligenza artificiale messi a punto negli ultimi mesi per diagnosticare la COVID-19, che potrebbero diventare utili se i sistemi sanitari sottoposti a pressione esagerata non fossero più in grado di effettuare tempestivamente i test molecolari (quelli che cercano tracce dell’RNA virale nei campioni prelevati tramite tampone naso-faringeo). Questi sistemi di lettura automatizzata potrebbero poi essere modificati per funzionare anche su radiografie polmonari, un metodo diagnostico facilmente disponibile anche nei Paesi meno sviluppati.

Non solo. Potrebbero servire anche a individuare con un po’ di anticipo i pazienti che andranno incontro a un decorso più severo e che necessiteranno di essere intubati, permettendo così agli ospedali di gestire meglio le loro risorse. A fine settembre uno di questi sistemi, sviluppato dalla società Dascena di San Francisco, ha ottenuto l’approvazione per uso in caso di emergenza da parte della Food and Drug Administration, l’agenzia del farmaco statunitense.

I sistemi di intelligenza artificiale per la diagnosi e il triage dei casi di COVID-19 sono solo gli ultimi esempi di una serie di algoritmi di machine learning che hanno trovato numerose applicazioni nelle attività di diagnostica per immagini, a cominciare dalla diagnosi dei tumori. Analizzare immagini mammografiche o biopsie di diversi tipi di tessuto alla ricerca di formazioni cellulari anomale o veri e propri tumori si è dimostrato un compito particolarmente facile per questo tipo di algoritmi, che spesso hanno superato in bravura radiologi e patologi con anni di esperienza. Il caso più studiato è sicuramente quello del tumore al seno, ma sono stati ottenuti risultati importanti anche per i tumori del polmone e della pelle.

L’obiettivo è classificare l’immagine diagnostica in un numero finito di categorie. Nei casi semplici sarà sufficiente discriminare fra solo due gruppi, sano o malato, in quelli più complessi bisognerà considerare diversi tipi di anomalie, da quelle benigne a quelle più aggressive. Il successo dell’intelligenza artificiale è arrivato proprio con lo sviluppo di algoritmi particolarmente capaci in questa attività di classificazione delle immagini.

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Letture per il finesettimana #6

[pubblicato originariamente su Scienza in rete il 23 ottobre 2020]

Buon venerdì,
questa settimana leggiamo di superconduttori a temperatura ambiente, di robot programmati per uccidere, di agricoltura hi-tech, di cosa succederebbe se gli allevatori americani cambiassero la dieta del loro bestiame, di open access e di immunità di gregge alla COVID-19. 

1 Superconduttività a temperatura ambiente (ma ad altissima pressione)
Un gruppo di ricercatori dell’università di Rochester ha scoperto un materiale che conduce elettricità senza resistenza a una temperatura di 15 gradi centigradi. È la prima volta che si osserva un comportamento superconduttivo a temperatura ambiente, ma il nuovo composto non potrà essere utilizzato in linee elettriche senza perdite o treni a levitazione magnetica. Questo perché il materiale superconduce a temperatura ambiente solo mentre viene compresso tra una coppia di diamanti a pressioni estreme, pari a circa il 75% di quelle che si trovano nel nucleo della Terra [Quantamagazine]

2 Robot programmati per uccidere
Sistemi autonomi in grado di uccidere gli esseri umani stanno diventando pervasivi nei conflitti moderni, nonostante le preoccupazioni di natura etica. Alcuni dei più grandi eserciti del mondo sembrano procedere lentamente e silenziosamente verso lo sviluppo di tali armi, perseguendo una logica di deterrenza: temono di essere schiacciati dall’intelligenza artificiale dei rivali se non riescono a tenere il passo. La chiave per risolvere una simile corsa agli armamenti potrebbe essere non tanto nei trattati internazionali ma piuttosto in un ripensamento cauto di ciò per cui l’intelligenza artificiale può essere utilizzata in campo militare [The Guardian]

3 L’agricoltura diventa hi-tech per far fronte al cambiamento climatico
Nel villaggio francese di Lusignan in Francia, 25 chilometri a sudovest di Poitiers, i ricercatori hanno costruito il Siclex, una serra in cui viene simulato il clima nelle sue forme più estreme previste dagli scenari dell’IPCC. È una specie di stanza delle torture botanica dove vengono testate, tra le altre, le piante da foraggio per capire come renderle resistenti ai cambiamenti climatici [Le Monde]

4 Cosa succederebbe se il bestiame allevato negli Stati Uniti cambiasse dieta?
Gli Stati Uniti hanno 95 milioni di capi di bestiame, di cui 25 milioni vengono ingrassati ogni anno per andare al macello. Nel processo di digestione producono metano e ossido di azoto, dei gas serra molto potenti. I ricercatori stanno cercando nuovi tipi di mangimi e nuove tecniche di smaltimento dello sterco per poterne ridurre la produzione [The New York Times]

5 Nature firma il primo contratto open access
Dopo aver annunciato ad aprile di essere disposta a offrire degli accordi per pubblicare in open access in linea con i requisiti del Plan S, la coalizione di agenzie della ricerca e enti finanziatori europei che richiede ai propri ricercatori di pubblicare la loro ricerca in open access a partire dal 2021, Nature ha firmato il suo primo contratto con la Max Planck Society. Per i prossimi quattro anni l’associazione, una delle maggiori società scientifiche tedesche, pagherà 9 500 euro per ogni articolo pubblicato in open access dai suoi ricercatori sulle riviste del gruppo Nature. Questa somma gli garantirà accesso libero agli oltre 50 titoli della casa editrice. Secondo alcuni un prezzo troppo alto [Nature]

6 Sull’immunità di comunità alla COVID-19 si mobilita la comunità scientifica
×  Il 4 ottobre scorso la Great Barrington Declaration proponeva di proteggere selettivamente le categorie più a rischio di sviluppare le forme gravi di COVID-19 per limitare i danni sociali causati da un lockdown generalizzato. Tale strategia sarebbe basata sull’idea che si possa raggiungere una certa immunità di popolazione lasciando correre il virus liberamente. Il 15 ottobre il John Snow Memorandum, pubblicato dalla rivista The Lancet e firmato da oltre 3 600 medici e ricercatori, ha giudicato la proposta una “dangerous fallacy unsupported by scientific evidence” [Nature]
×  Il 19 ottobre anche la rivista JAMA si è unita al coro degli scienziati preoccupati affermando che un’immunità di popolazione può essere raggiunta solo in seguito a massicce campagne vaccinali [JAMA]

La pandemia non basta, serve una vera transizione energetica

[originariamente pubblicato su Scienza in rete il 16 ottobre 2020]

Martedì l’Agenzia Internazionale dell’Energia (IEA) ha pubblicato il suo World Energy Outlook 2020, il rapporto annuale in cui riassume le previsioni a 20-30 anni per il settore dell’energia in diversi scenari politici ed economici, dedicando però un’attenzione particolare ai prossimi dieci anni e all’uscita dalla crisi causata dalla pandemia.

Ci sono molti aspetti inediti nel rapporto di quest’anno. Il primo è che manca lo scenario business as usual sostituito da quello denominato stated policies scenario (STEPS), in cui si assume che la pandemia termini nel 2021, l’economia ritorni ai livelli pre-crisi nello stesso anno, mentre la domanda di energia solo nel 2023 e si tengono in considerazione le politiche energetiche incluse negli interventi già pianificati dagli Stati per uscire dalla crisi.

Il secondo elemento di novità è che per la prima volta la IEA modellizza due scenari rilevanti per la lotta al cambiamento climatico. Il primo è lo scenario chiamato sustainable development scenario (SDS) in cui una serie di misure aggiuntive permettono di raggiungere il livello zero di emissioni nette di gas serra entro il 2070 e di contenere l’aumento della temperatura globale rispetto ai livelli preindustriali a 1,65°C con il 50% di probabilità. Il secondo è il net zero emissions by 2050 case (NZE2050), che individua una serie di interventi molto più incisivi nel settore dell’energia per raggiungere zero emissioni nette entro il 2050 e avere il 50% di probabilità di contenere l’aumento della temperatura a 1,5°C, l’obiettivo più ambizioso dell’accordo di Parigi.

L’ultimo aspetto inedito è il fatto che la IEA attribuisca un grande peso ai comportamenti individuali tra gli interventi nel settore energetico, considerando necessari cambiamenti radicali nei nostri stili di vita in particolare nello scenario NZE2050.

Oltre agli scenari che abbiamo già nominato, stated policiessustainable development e net zero emissions by 2050, la IEA ne considera un quarto, il delayed recovery scenario (DRS). In questo scenario la crisi dovuta alla pandemia si prolunga più al lungo del previsto, l’economia globale ritorna a livelli pre-crisi solo nel 2023 e la domanda di energia nel 2025, ma le politiche energetiche non cambiano rispetto a quanto dichiarato finora.

La crescita nella domanda di energia, che nel 2019 ci si aspettava sarebbe stata del 12% entro il 2030, si ferma al 9% nello scenario stated policies, con l’aumento dei Paesi emergenti a compensare il rallentamento dei Paesi ricchi. Tuttavia, questo non è sufficiente a garantire che il nostro pianeta si metta sulla traiettoria indicata dall’accordo di Parigi. “La recessione economica ha temporaneamente soppresso le emissioni, ma la bassa crescita economica non è una strategia a basse emissioni, è una strategia che servirebbe solo a impoverire ulteriormente le popolazioni più vulnerabili del mondo”, ha affermato Fatih Birol, direttore della IEA e ha aggiunto: “solo modifiche strutturali al modo in cui produciamo e consumiamo l’energia possono invertire stabilmente la crescita delle emissioni”.

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Supercomputer contro la pandemia

[originariamente pubblicato su Scienza in rete il 9 ottobre 2020]

Lunedì i CDC hanno aggiornato le linee guida sulla pandemia includendo gli aerosol tra i possibili veicoli di trasmissione del virus. Gli aerosol sono le particelle più piccole emesse dal naso e dalla bocca di una persona quando starnutisce, tossisce o parla, e hanno un diametro tra qualche decimo di micrometro fino a dieci micrometri. Queste particelle sono più leggere dei cosiddetti droplet, che hanno diametri superiori fino a qualche centinaio di micrometri, e dunque non sono attirati immediatamente a terra dalla forza di gravità ma possono rimanere in movimento nell’aria per lunghi periodi. La loro dinamica è particolarmente importante per valutare il rischio di contagio in ambienti chiusi, in cui il ricambio dell’aria è limitato.

L’aggiornamento delle linee guida dei CDC arriva tre giorni dopo la notizia che Donald Trump è risultato positivo al SARS-CoV-2 e a quattro giorni dal primo confronto tra Trump e Biden in vista delle elezioni presidenziali del 3 novembre prossimo. Biden e Trump si sono scontrati in un dibattito trasmesso in diretta televisiva durato oltre un’ora e mezza in cui hanno parlato da podi distanziati di circa due metri. L’allestimento del dibattito televisivo ha spinto molti a chiedersi se Biden è stato esposto a un rischio di contagio concreto.

Tra i modi per capire come droplet e aerosol circolano nell’aria ci sono i modelli computazionali. Già ad aprile un gruppo di scienziati del Kyoto Institute of Technology aveva mostrato che la distanza di sicurezza dovrebbe essere maggiore di 1 metro (meglio 2 metri) per evitare di essere investiti dagli aerosol. Sempre la simulazione della dispersione di queste particelle nell’aria, aveva permesso al supercomputer giapponese Fugaku di concludere che le visiere sono sostanzialmente inutili a contenere la diffusione dei droplet (un risultato confermato di recente anche da un altro studio con un approccio diverso, ovvero la visualizzazione in laboratorio tramite laser del movimento di queste goccioline nell’aria dopo uno starnuto). A fine agosto, sempre Fugaku aveva stabilito che le mascherine in polipropilene sono più efficaci di quelle in tessuto.

Il supercomputer Fugaku è ospitato dal RIKEN Center for Computational Science a Kobe ed è stato sviluppato in collaborazione con Fujitsu. È oggi il computer più potente al mondo, capace di eseguire 415,5 milioni di miliardi di operazioni al secondo (si dice che la sua potenza di calcolo è di 415,5 petaflops), quasi trenta volte più veloce del secondo più potente supercomputer del mondo, il Summit di IBM. Per avere un’idea di cosa vogliano dire questi numeri, basti pensare che un processore presente in un personal computer può arrivare a qualche centinaio di gigaflops, ovvero un milione di volte meno potente di un supercomputer. L’inizio delle attività di Fugaku era previsto per il 2021, ma ad aprile di quest’anno il centro ha annunciato che avrebbe messo a disposizione parte della sua capacità computazionale per progetti di ricerca su SARS-CoV-2 e COVID-19. Sempre lunedì NVIDIA ha annunciato che sta costruendo nel Regno Unito il più potente supercomputer del mondo che aiuterà i ricercatori ad affrontare domande difficili in campo medico, in particolare riguardo COVID-19. Insomma, le piattaforme di high performance computing sono considerate uno strumento cruciale per contrastare con la ricerca scientifica l’avanzata di questa nuova malattia. I loro impieghi sono infatti molteplici. Continua a leggere Supercomputer contro la pandemia