Tag: intelligenza artificiale

Letture per il finesettimana #13

[pubblicato originariamente su Scienza in rete l’11 dicembre 2020]

Buon venerdì,
questa settimana parliamo di reti neurali che hanno bisogno di dormire per non allucinare, di open access in biologia, della capsula giapponese rientrata sulla Terra portando dei frammenti dell’asteroide Ryugu, dei nuovi ERC Consolidator Grant e degli aggiornamenti sui vaccini contro COVID-19.
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1 Anche le reti neurali hanno bisogno di dormire
Un gruppo di ricercatori del Los Alamos National Laboratory hanno osservato che esponendo la loro rete neurale artificiale a un segnale con caratteristiche simili alle onde lunghe che attraversano il nostro cervello durante il sonno profondo l’instabilità del loro sistema è scomparsa. Le reti neurali artificiali studiate da questi scienziati cercano di riprodurre il più fedelmente possibile il funzionamento dei neuroni biologici durante diversi tipi di processi di apprendimento. Nell’esperimento in questione la rete si allenava, in maniera non supervisionata, sul riconoscimento delle immagini. Dopo un certo tempo di attività la rete cominciava a sviluppare una sorta di allucinazioni, che sono scomparse non appena è stato imposto uno stato che riproduce quello del sonno profondo [Scientific American]

2 Il modello open access prende piede in campo biologico
La rivista open access eLife, lanciata nel 2012, richiederà di archiviare come preprint gli articoli che gli vengono sottoposti per la pubblicazione. Non solo: renderà pubblici i commenti dei revisori, anche nel caso in cui gli articoli non vengano accettati. Dietro questa decisione c’è Michael Eisen, editore-in-chief della rivista dal 2019. Secondo Eisen il modello dell’editoria scientifica è ancora basato sulla carta stampata e non si adatta più alle dinamiche introdotte da internet. La novità che propone per eLife, nella sua opinione, non fa che prendere atto di un cambiamento che è già avvenuto. Infatti, durante l’estate si sono resi conto che il 68% degli articoli che stavano revisionando per eLife era già stato pubblicato nei vari archivi aperti. Per ora Eisen afferma che questo non cambierà il modello di business della rivista, che può contare su importanti fonti di finanziamento come l’Howard Hughes Medical Institute, e che richiede 2500 dollari agli autori per ogni articolo pubblicato [Science]

3 La missione del Giappone sull’asteroide Ryugu termina con una caccia nell’entroterra australiano
Una capsula della navicella spaziale giapponese Hayabusa2 è rientrata nell’atmosfera terrestre sabato, dopo un viaggio durato sei anni per esplorare e raccogliere campioni da un asteroide chiamato Ryugu. L’atterraggio è avvenuto 450 chilometri a nord della città di Adelaide in Australia, in una zona desertica. Ma i ricercatori hanno dovuto faticare per individuare il punto esatto in cui l’oggetto, largo 40 cm, è atterrato all’interno di una zona migliaia di metri quadrati. Lunedì un aereo ha lasciato l’Australia per trasportare in Giappone i campioni raccolti dalla capsula, dove verranno studiati a fondo e in un secondo momento condivisi con altri ricercatori di tutto il mondo. Studiare l’acqua intrappolata nei minerali di Ryugu potrebbe aiutare a capire se l’acqua negli oceani della Terra proviene dagli asteroidi e se questi abbiano avuto un ruolo nel trasporto di materia organica sul nostro pianeta [The New York Times]

4 Più artefatti che organismi viventi
Il peso degli oggetti fabbricati dagli esseri umani eccederà entro la fine dell’anno quello degli organismi viventi. È questa la conclusione a cui sono giunti i ricercatori del Weizmann Institute of Sciences a Rehovot, in Israele, che dà una misura dell’impatto che la nostra specie ha avuto sul pianeta che abitiamo. Gli scienziati hanno misurato la massa di tutti gli oggetti costruiti dall’umanità a partire dal 1900, come bottiglie di plastica, mattoni e cemento utilizzati per la costruzione degli edifici e delle strade, e hanno osservato che questa quantità è raddoppiata ogni 20 anni circa. Contemporaneamente la biomassa è diminuita a causa della deforestazione e della conseguente scomparsa di molte specie animali. L’azione congiunta di queste due dinamiche porterà per la prima volta al sorpasso degli artefatti sugli organismi viventi alla fine del 2020, secondo le stime del gruppo israeliano. I numeri nella loro conclusione sono chiaramente soggetti a un certo livello di incertezza, ma la sostanza non cambia: siamo entrati in una nuova era, quella dell’Antropocene, in cui la presenza degli umani sulla Terra sarà visibile per milioni di anni nel futuro [BBC News]

5 ERC Consolidator Grant: i ricercatori italiani continuano a fuggire all’estero
Sono stati pubblicati i progetti vincitori di un ERC Consolidator Grant, uno dei prestigiosi strumenti di finanziamento assegnato dallo European Research Council ai ricercatori con almeno sette anni di esperienza di ricerca dopo il dottorato. Dei 327 vincitori, ben 47 sono italiani, posizionando il nostro paese al primo posto nelle statistiche sulle 39 nazionalità partecipanti. Di questi 47 progetti però, solo 17 saranno svolti in Italia, mentre gli altri 30 verranno portati avanti in istituzioni straniere. Al primo posto nella classifica delle nazionalità dei centri ospitanti ci sono, a pari merito, Germania e Regno Unito, con ben 50 progetti, segue la Francia con 34 e i Paesi Bassi con 29. Continua dunque la tendenza che si è verificata negli ultimi anni: la ricerca italiana di eccellenza, per essere finanziata, deve spostarsi all’estero [Wired.it]

6 Aggiornamenti COVID-19
× Il comitato di esperti esterno dell’FDA ha formalmente raccomandato che l’agenzia del farmaco USA approvi il vaccino anti-COVID-19 di Pfizer/BioNTech. È probabile che questo avverrà nei prossimi giorni [The New York Times]
× Pubblicati sul New England Journal of Medicine i dati di sicurezza ed efficacia del vaccino Pfizer/BioNTech [NEJM]
× Martedì è cominciata la campagna di vaccinazione in UK. La prima persona a ricevere il vaccino contro COVID-19 è stata una donna di 91 anni [The Guardian]
× Il tracciamento all’indietro potrebbe essere una strada promettente? [BBC]

DeepMind calcola la struttura delle proteine con accuratezza sorprendente

[pubblicato originariamente su Scienza in rete il 4 dicembre 2020]

‘Questo cambierà tutto’. ‘L’intelligenza artificiale trionfa nel calcolo della struttura delle proteine’. ‘DeepMind ha risolto una sfida della biologia lunga 50 anni’. ‘La soluzione di un mistero della biologia’. ‘Uno dei più grandi misteri della biologia sostanzialmente risolto da un’intelligenza artificiale’. Con questi titoli i maggiori quotidiani del mondo hanno riportato la notizia che un sistema di intelligenza artificiale, sviluppato dalla società londinese DeepMind, è stata in grado di determinare la struttura tridimensionale di un centinaio di proteine con un’accuratezza mai raggiunta prima e paragonabile a quella delle tecniche sperimentali che finora hanno svelato la maggior parte delle strutture proteiche che conosciamo.

La notizia è arrivata dagli organizzatori della competizione CASP (Critical Assessment of techniques for protein Structure Prediction), che si tiene ogni due anni e che quest’anno è giunta alla sua quattordicesima edizione. Dal 1994 CASP organizza una sfida tra decine di gruppi di ricerca nel campo della biologia computazionale chiedendogli di prevedere la struttura tridimensionale di un campione di proteine e complessi proteici a partire dalla sequenza di amminoacidi che li costituiscono. Quest’anno AlphaFold2, questo il nome dell’intelligenza artificiale sviluppata da DeepMind, ha vinto di misura su tutti gli altri partecipanti.

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Letture per il finesettimana #11

[pubblicato originariamente su Scienza in rete il 27 novembre 2020]

Buon venerdì,
questa settimana parliamo dell’aumento dei finanziamenti pubblici alla ricerca in Spagna, delle cinque regole d’oro per comunicare le prove scientifiche, di un sistema di deep learning che sintetizza in una frase il contenuto di interi articoli scientifici, del documentario sui bias degli algoritmi appena uscito negli Stati Uniti, della qualità dell’aria in Europa e sintetizziamo le notizie salienti sulla COVID-19.
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1 Il governo spagnolo propone un sorprendente aumento di fondi pubblici per la ricerca
Il Governo spagnolo presieduto dal socialista Pedro Sanchez ha proposto un consistente aumento di bilancio destinato al ministero della scienza per il 2021. Si parla del 60% in più rispetto al 2020, per un totale di 3,2 miliardi di euro. Se approvato dal Parlamento, si tratterebbe del finanziamento più alto mai ricevuto dalla ricerca pubblica in Spagna. 1,1 miliardi di questa somma provengono dal fondo NextGenerationEU, stanziato dalla Commissione Europea per far fronte alla crisi economica causata dalla pandemia. I ricercatori spagnoli hanno accolto con entusiasmo la notizia, ma sottolineano l’importanza che questo livello di fondi venga garantito per un periodo di tempo sufficiente per poter sostenere delle azioni di lungo periodo e ridare fiato alla scienza spagnola che più di altri settori ha sofferto i tagli dovuti all’austerity degli ultimi dieci anni [Nature]

2 Le cinque regole per comunicare le prove scientifiche
Il Winton Centre for Risk and Evidence Communication dell’Università di Oxford ha individuato cinque principi da tenere a mente nella comunicazione della conoscenza scientifica su temi di interesse pubblico. Una comunicazione di successo, sottolineano i ricercatori, non è quella che spinge il pubblico verso una particolare decisione, ma piuttosto quella che chiarisce cosa è noto su un argomento e come questo debba influenzare il processo decisionale. I cinque principi sono: informare, non persuadere; includere tutte le prove disponibili, non solo quelle a favore delle nostre convinzioni; evidenziare ciò che non si sa e il grado di incertezza su quello che si sa; commentare la qualità delle prove disponibili; dare spazio ai dubbi più comuni sul tema per provare a prevenire la disinformazione [Nature]

3 Un’intelligenza artificiale sintetizza in una frase il contenuto di articoli scientifici
È stata sviluppata dall’Allen Institute for Artificial Intelligence che la ha testata per ora sugli articoli dell’area di computer science. Il risultato è mostrato dal sistema di ricerca di pubblicazioni scientifiche messo a punto dallo stesso istituto e chiamato Semantic Scholar. Digitando, per esempio, l’espressione ‘natural language processing’ in questo motore di ricerca, vedremo apparire sotto il titolo degli articoli elencati tra i risultati una frase preceduta dall’acronimo TLDR, too long, didn’t read. Questo strumento potrebbe aiutare i ricercatori a orientarsi in un’area incredibilmente produttiva in questo momento storico. Mentre finora si erano sperimentati dei sistemi cosiddetti ‘estrattivi’, capaci cioè di individuare le frasi più salienti all’interno dell’articolo, i progressi nei sistemi di analisi ed elaborazione del linguaggio naturale hanno permesso di passare a un approccio cosiddetto ‘astrattivo’, capace di formulare nuove frasi a partire da un’analisi del contenuto dell’intero articolo [MIT Technology Review]

4 È appena uscito negli Stati Uniti il documentario ‘Coded Bias’che racconta come gli algoritmi di machine learning possono essere razzisti
Il documentario racconta la storia di Joy Buolamwini, ricercatrice nera dello MIT Media Lab, che si rende conto che i software per il riconoscimento facciale sono in grado di rilevare il suo volto solo se indossa una maschera bianca. Questo accade perché la gran parte di essi viene allenata su archivi di immagini che sono per la maggioranza volti di uomini bianchi. Nel seguire il viaggio di Buolamwini dalle prime ricerche fino all’audizione davanti al Congresso sulle tecnologie per il riconoscimento facciale, Shalini Kantayya, la regista, lega insieme una serie di storie locali e internazionali che mostrano come i sistemi di machine learning utilizzati nei campi più diversi, dalla selezione del personale alla giustizia e la prevenzione del crimine, siano capaci di perpetuare, amplificandole, le ingiustizie già presenti nella nostra società [The New York Times]

5 In Europa tre cittadini su quattro sono esposti a livelli di inquinamento dell’aria sopra i limiti di sicurezza
Il rapporto annuale dell’agenzia europea per l’ambiente sulla qualità dell’aria, pubblicato lunedì, mostra che nell’ultimo decennio le cose sono nettamente migliorate: tra il 2009 e il 2018 il numero di morti annuali collegate all’esposizione al particolato fine, il più pericoloso per la salute, è diminuito di 60 000 unità nel totale dei 28 stati membri dell’Unione, passando da 477 000 del 2009 a 417 000 del 2018. Questa buona notizia non deve però distrarre dall’altro dato denunciato dal rapporto: la concentrazione del particolato fine nell’aria respirata dal 77% dei cittadini europei è superiore ai limiti di sicurezza fissati dall’Organizzazione Mondiale della Sanità [Le Monde]

6 Aggiornamenti COVID-19
× Lunedì sono stati pubblicati i primi risultati di efficacia per il vaccino sviluppato da AstraZeneca insieme all’Università di Oxford. Apparentemente l’efficacia maggiore, circa il 90%, è stata registrata tra i soggetti che hanno ricevuto mezza dose alla prima iniezione e un’intera dose solo al richiamo. Ma il gruppo su cui è stata calcolata è troppo piccolo e non include persone sopra i 55 anni. Gli scienziati e gli investitori sono perplessi e la compagnia probabilmente ripeterà lo studio, senza però ritardare la richiesta di autorizzazione alle agenzie del farmaco [The Guardian]
× Come funziona la sperimentazione di un vaccino? Come si verifica la sua sicurezza? Un’intervista ad alcuni partecipanti e una riflessione sui meccanismi di compensazione per i danni da vaccino e su come questi influiscono sul loro prezzo [Five Thirty Eight]
× L’Organizzazione Mondiale della Sanità sconsiglia l’uso di remdesivir per COVID-19 [The British Medical Journal]
× Tre nuovi studi rinforzano l’ipotesi che la mutazione nota con il nome di 614G, rilevata per la prima volta all’inizio di gennaio nella Cina orientale, potrebbe aver reso il virus più capace di infettare gli esseri umani e la pandemia più difficile da contrastare [The New York Times]

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.
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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]

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.
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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]

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.
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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]

Letture per il finesettimana #5

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

Buon venerdì,
questa settimana leggiamo della controversa rappresentazione dell’incertezza nel sistema di consulenza scientifica al governo britannico all’inizio dell’epidemia di COVID-19, del Parlamento spagnolo che va verso l’istituzione di un ufficio di consulenza scientifica, dei tentativi degli Stati Uniti di regolare le grandi aziende tecnologiche, di riconoscimento facciale sui bambini di Buenos Aires, del premio Nobel per l’economia e della prima toilette per donne costruita dalla NASA per la Stazione Spaziale Internazionale.
Buona lettura e al prossimo venerdì (per segnalare questa newsletter agli amici ecco il link per l’iscrizione)

1 La percezione dell’incertezza nella consulenza scientifica durante la pandemia
Nel Regno Unito c’è chi sostiene che la minimizzazione dell’incertezza sul tempo di raddoppio dei casi all’inizio di marzo ha causato un ritardo nell’imposizione del lockdown che potrebbe aver causato migliaia di vittime in più. Un’analisi del sistema di consulenza scientifica britannica indica che questa minimizzazione potrebbe essere dovuta a una confusione di ruoli: coloro che sedevano nei comitati scientifici a servizio del Governo erano gli stessi che formulavano i modelli epidemiologici per stimare il tempo di raddoppio [Nature – Humanities and Social Science Communications]

2 Il Parlamento spagnolo va verso l’istituzione di un ufficio di consulenza scientifica
Martedì alcuni membri del Congresso spagnolo hanno incontrato i rappresentanti dell’iniziativa #CienciaenelParlamento per discutere delle possibili forme che potrebbe avere l’attività dell’ufficio di consulenza scientifica al servizio dei deputati di cui sostengono l’istituzione da quasi due anni. L’iniziativa aveva già ricevuto l’approvazione della precedente legislatura e potrebbe presto diventare realtà [El Diario]

3 Gli Stati Uniti vorrebbero regolare le big tech, ma è fattibile?
×  Il 4 ottobre il la commissione della Camera degli Stati Uniti per l’antitrust e la legge amministrativa e commerciale ha reso pubblico il documento finale dell’inchiesta sulla competizione nel mercato delle compagnie digitali, proponendo lo scorporo delle compagnie per poter eliminare le posizioni di monopolio e una radicale riforma delle leggi sull’antitrust per imporre divieti più severi alle acquisizioni all’interno dello stesso settore [The New York Times]
×  Gli Stati Uniti sembrano insomma voler riguadagnare terreno rispetto alla regolamentazione europea in materia [The New Yorker]
× Tuttavia, pochi giorni prima che il Congresso rendesse pubblico il documento, Facebook ha definito impercorribile lo scorporo delle aziende tecnologiche, riferendosi in particolare alle recenti acquisizioni di Instagram e WhatsApp. ‘Too big to break’ è il nuovo ‘too big to fail’ [The Wall Street Journal]

4 Riconoscimento facciale usato a Buenos Aires per tracciare bambini sospettati di aver commesso dei crimini
Il sistema di riconoscimento facciale introdotto nella capitale argentina ad aprile del 2019, senza alcuna consultazione pubblica, è collegato al database CONARC, un file di testo non protetto da alcuna password e scaricabile in rete. CONARC raccoglie i nomi, le date di nascita e i documenti dei cittadini sospettati dei più svariati crimini. Il più giovane di questa lista ha poco meno di 4 anni. Un’indagine della ONG Human Rights Watch ha scoperto che questo sistema servirebbe a individuare i sospettati nelle immagini delle telecamere di sorveglianza della metropolitana e inviare una pattuglia per l’arresto. Oltre ad aver illegalmente pubblicato i nomi dei sospettati, pare che in diverse occasioni siano state arrestate persone innocenti. Il tasso di errore potrebbe essere fino a sei volte più alto per i bambini tra i 10 e 16 anni visto che questi algoritmi sono allenati su immagini di adulti [MIT Technology Review]

5 Premio Nobel per l’economia 2020 a due specialisti dei meccanismi di asta
Lunedì l’Accademia svedese delle scienze ha premiato i due economisti dell’Università di Stanford Paul Milgrom e Robert Wilson, due specialisti dei meccanismi d’asta che hanno modellizzato, in particolare, le situazioni in cui i partecipanti non hanno una conoscenza completa del valore del bene in vendita e delle informazioni in possesso dei loro avversari. I loro lavori hanno trovato numerose applicazioni, in particolare nei meccanismi di assegnazione delle frequenze per la telecomunicazione mobile e nel mercato dell’energia elettrica [Le Monde]

6 La NASA ha costruito la prima toilette per donne per la Stazione Spaziale Internazionale
Lo Universal Waste Management System è la nuova toilette da 23 milioni di dollari progettata dalla NASA. Il nuovo design è stato concepito con l’aiuto di astronaute donne per permettergli di urinare e defecare contemporaneamente, un’operazione estremamente complicata con il modello attuale installato sulla parte americana della stazione spaziale internazionale. La tipo di toilette utiizzato finora risale infatti agli anni ’90 ed è stato ispirato da un modello sovietico che teneva in considerazione esclusivamente l’anatomia e i bisogni maschili [The Atlantic]

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