Matematica e scienze

Era il 3 gennaio 1983 quando la rivista «Time» assegnò per la prima volta nella sua storia il premio di «persona dell'anno» non a un essere umano bensì al personal computer. Quella celebre copertina sanciva una svolta epocale, l'inizio di una rivoluzione tecnologica che ci avrebbe traghettato verso il mondo nuovo, veloce e leggero dell'Intelligenza Artificiale. Un mondo immateriale, dove però i prodotti della ricerca avanzata sono sempre più concreti. Con il tempo l'Intelligenza Artificiale ha smesso di cercare di riprodurre il nostro modo di ragionare, non è più un "imitation game". È diventata una forma di intelligenza diversa, che partendo dai dati e dall'esperienza è capace di imparare e quindi di parlare, vedere, sentire, guidare, muoversi e interagire con gli esseri umani. Lavora con l'uomo nella medicina elaborando migliaia di immagini, nell'industria, nella finanza, supporta la sicurezza nazionale e può diventare pericolosa se progettata o utilizzata in modo sbagliato. Anche per questo siamo indotti a chiederci fino a dove potrà spingersi e se ci siano dei confini etici da non valicare. Come ogni tecnologia l'Intelligenza Artificiale non è né buona né cattiva, ma può essere usata in modo corretto oppure inopportuno. Certo la scienza, per definizione, è libera, democratica e al servizio dell'umanità, ma proprio per questo serve una struttura normativa internazionale, perché più una tecnologia è potente, più dev'essere affidabile e sicura. Questo libro ci racconta la storia e l'evoluzione dell'Intelligenza Artificiale dalla voce di chi la sta progettando giorno per giorno nei centri di ricerca italiani e spiega come essa sia frutto del pensiero, del controllo e del comportamento umano. Siamo noi i suoi maestri e i suoi giudici. Quindi saranno il nostro sentire, la nostra cultura e il nostro umanesimo a disegnarne il futuro.

Quanto e perché è cresciuta l'altezza media della popolazione? Perché le auto elettriche non sono così risolutive quanto supponiamo? Mangiamo più pollo o più maiale, e perché? Che cos'è che rende felice la gente? Perché i vaccini sono il miglior investimento possibile? L'aspettativa di vita è arrivata al suo apice? Utilizzando dati, statistiche, studi scientifici internazionali, e spaziando tra i temi più disparati — dalla fertilità ai rifiuti, dall'alimentazione alla tecnologia, dai trasporti alla medicina — Vaclav Smil smonta certezze assodate, ribalta luoghi comuni e getta luce su aspetti meno noti della realtà. E ci invita, mescolando storia, scienza e grande arguzia, a sfidare le narrazioni più diffuse e a interrogarci su ciò che riteniamo vero in questi tempi significativi.

La storia dell'umanità è costellata da terribili epidemie, capaci di mietere vittime a centinaia di migliaia - se non a milioni - e in alcuni casi di cambiare il corso degli eventi. Basti pensare a morbillo e vaiolo esportati dagli europei nel Nuovo Mondo, all'influenza spagnola, all'AIDS e all'ebola... Non stupisce, quindi, che i virus siano comunemente ritenuti un nemico subdolo e insidioso, capace di incutere paura anche più di guerre, carestie e disastri ambientali. Eppure, tra gli elementi in grado di scatenare malattie, essi sono i più piccoli e "indifesi": incapaci di vivere e replicarsi senza un ospite. Possibile che il loro successo evolutivo sia legato solo alla distruzione degli organismi in cui si installano? A ben guardare, una visione del genere è limitata e fuorviante: la scienza sta ormai dimostrando che, nella storia della vita sul nostro pianeta, i virus devono aver svolto numerose e importanti funzioni. In fondo, parte cospicua del nostro DNA è fatta di retrovirus, e persino la formazione della placenta è qualcosa di cui siamo debitori a tali entità. Con la precisione del ricercatore, la passione del vero scienziato e l'abilità divulgativa, Guido Silvestri ci mostra un modo nuovo di guardare al rapporto virus-uomo, in cui alla contrapposizione netta si sostituisce un modello in equilibrio tra "aggressione" e "convivenza", tra "pericolo" e "vantaggio". Perché solo smettendola di riversare categorie morali su fenomeni biologici, iniziando a pensare con curiosità e a porsi domande senza pregiudizi, potremo permettere alla parte razionale della nostra mente di leggere il meraviglioso libro della natura spalancato davanti a noi.

Oggi non esiste ambito, dall'accademia alla politica alle aziende, in cui le posizioni di potere non siano prevalentemente occupate dagli uomini. La nostra società sembra premiare caratteristiche considerate tipicamente maschili, come l'indipendenza, la competitività e la fiducia in sé stessi, mentre spesso sminuisce quelle tipicamente femminili, come la capacità di collaborare, comunicare e mettersi in discussione. Ma ha senso parlare di caratteristiche maschili e femminili? Nel suo ultimo libro Eugenia Cheng, eclettica docente di matematica della School of the Art Institute of Chicago, si avventura sul terreno insidioso e spesso confuso delle questioni di genere, illuminandole con gli strumenti logici e razionali della matematica. Ispirandosi alla teoria delle categorie, che ha rivoluzionato la matematica spostando l'attenzione dalle caratteristiche intrinseche degli oggetti alle relazioni tra essi, Cheng introduce una nuova terminologia che scardina l'associazione spesso inconsapevole fra genere e tratti caratteriali, proponendo esempi che spaziano dal sistema educativo a quello elettorale al mondo del lavoro. Un punto di vista originale su una questione cruciale del nostro tempo, una lettura che ci proietta in una dimensione nuova, utopica eppure a portata di mano, in cui non conta più se si è uomini o donne, ma c'è spazio per il successo e la felicità di tutti.

In questo libro stimolante e divertente, David Ruelle esplora i processi intellettivi che avvengono nella mente degli scienziati, trasportando il lettore nel vivo della pratica matematica. Come funziona il cervello di un matematico? Per rispondere a questa domanda Ruelle ricorre all'introspezione e a una serie di vivaci racconti sui principali protagonisti della matematica del Novecento: da Alan Turing e Kurt Godel ad Alexander Grothendieck, Rene Thom, Bernhard Riemann e Felix Klein. In una girandola di excursus storici e di aneddoti personali, prende forma una rassegna delle idee matematiche più importanti dall'antichità a oggi, delle menti che le hanno concepite e delle loro implicazioni filosofiche. La matematica appare quindi come il contesto più opportuno per affrontare questioni universali quali il significato, la bellezza e la natura stessa della realtà.

Si parla tanto di "plasticità cerebrale", ma cos'è davvero? E riusciremo a mantenere giovane il nostro cervello? Bonfanti ci illustra come la ricerca stia facendo passi da gigante, tra intrighi e nuove scoperte rivoluzionarie. Con l'aumento della longevità, infatti, cresce l'ambizione delle neuroscienze: riusciremo a mantenere giovane il nostro cervello o addirittura a trovare "neuroni di ricambio"? Bonfanti ci porta al cuore del più grosso enigma scientifico dei nostri tempi, tra intrighi e scoperte rivoluzionarie.

Richard Feynman lo ha definito «il linguaggio parlato da Dio». Senza, non esisterebbero i computer, i cellulari e il forno a microonde; non avremmo decifrato il codice genetico né portato l'uomo sulla Luna, e non sapremmo come far stare 5.000 canzoni in un affanno di plastica e metallo più piccolo di un pacchetto di sigarette. Il suo nome però ha spaventato, e spaventa tuttora, generazioni di studenti. Insomma, nell'immaginario popolare, nonostante sia uno dei traguardi scientifici più stimolanti del genere umano, il calcolo infinitesimale gode di una pessima reputazione. Steven Strogatz raccoglie però una sfida e la vince: convincerci che per poter apprezzare questo argomento non è indispensabile sapere come applicarlo. Con l'aiuto di immagini, metafore e moltissimi aneddoti, Strogatz racconta una storia lunga più di duemila anni che comincia nell'antica Grecia, passa attraverso il genio di Newton e Leibniz e arriva fino ai giorni nostri. E ci dimostra che il calcolo infinitesimale è davvero il linguaggio dell'universo, e svelandoci la grande, bellissima idea che ne sta alla base ci permette di guardare ancora una volta il mondo con un senso rinnovato di stupore e meraviglia.

"Manuale di allenamento per le gare di matematica" è un testo per studenti e docenti che desiderano avvicinarsi alle gare di matematica e si basa sull'esperienza concreta dell'autore. Contiene lezioni sperimentate con i ragazzi, di circa due ore, in cui viene sviluppata la teoria attraverso degli esempi, iniziando dai più semplici fino ad arrivare a problemi di tipo dimostrativo più complessi. Gli argomenti trattati sono logica e matematizzazione, conteggi e probabilità e teoria dei numeri. È previsto un seguito che si occuperà di algebra, geometria e dimostrazioni, in modo da completare un percorso introduttivo che cerca di offrire al lettore una panoramica sui problemi tipici delle gare di matematica.

"Combinatoria per problemi" aiuta a muovere i primi passi per affrontare problemi di combinatoria nelle gare di matematica. Nella prima lezione si mostra che a tutti (o quasi) i problemi classici di combinatoria elementare si può rispondere usando solo le due formule per contare gli anagrammi. Scoprire questa cosa fa sentire operativi fin da subito anche gli studenti e gli appassionati principianti. Fatto questo si dimostrano le due formule e si usano le restanti lezioni per innestare altra conoscenza, proponendo (e risolvendo) problemi opportunamente scelti per introdurre nuovi argomenti, anche non banali: numeri di Catalan, principio di inclusione/esclusione, cicli di permutazioni, e così via.

Il costante aumento della CO2 nell'atmosfera ha determinato le conseguenze climatiche che ben sappiamo. Molto si parla del problema, poco delle soluzioni. Anche se potessimo fermare ora le emissioni di CO2 la temperatura del pianeta continuerà a crescere a lungo. E in realtà di CO2 ne produrremo ancora per decenni in attesa di una completa transizione alle energie rinnovabili, e continueremo a produrne anche dopo. Forse una via d'uscita c'è. Dobbiamo non solo ridurre le emissioni ma catturare la CO2 e riutilizzarla come materia prima, magari per produrre combustibili puliti e sostenibili. Copiando dalla natura, e sfruttando l'energia che ci arriva dal sole. Non è fantascienza, oggi si può fare.

Quando ammiriamo il cielo stellato ci immaginiamo un universo calmo e tranquillo. Ma il cosmo ha anche un lato dinamico e violento, fatto di esplosioni catastrofiche e buchi neri che possono inghiottire stelle e pianeti. Tutto ciò lo abbiamo imparato seguendo le tracce di alcuni “messaggeri”: la luce proveniente dai corpi celesti; i neutrini che sfrecciano nello spazio come proiettili e “piovono” continuamente sulla Terra; i tenui sussulti delle onde gravitazionali, che testimoniano colossali scontri cosmici capaci di far vibrare la trama dello spaziotempo. Il libro racconta in modo semplice e chiaro le principali scoperte dell’astrofisica multimessaggera, una nuova frontiera per vedere e “ascoltare” i segreti dell’universo.

L'esistenza di pianeti abitabili all'esterno del Sistema solare è ormai certa e gli scienziati sono convinti che presto scopriremo forme di vita extraterrestri; ma siamo davvero pronti per il primo contatto con gli alieni, visto che la nostra fantasia continua a essere popolata dalle creature fantastiche e inquietanti generate nel nostro immaginario dai romanzi e film di fantascienza? Per Arik Kershenbaum dobbiamo partire da ciò che sappiamo della vita sul nostro pianeta: il modo in cui sono fatti gli organismi terrestri può dirci come potrebbero essere fatti i viventi degli altri mondi. Su qualsiasi pianeta, come sulla Terra, gli animali dovranno muoversi, trovare cibo, sfuggire ai predatori, riprodursi, comunicare con i propri simili; e i loro corpi saranno plasmati dalle forze dell'ambiente e dell'evoluzione. Basta uno sguardo più attento alle soluzioni della vita intorno a noi per farci un'idea dei possibili ecosistemi alieni e formulare ipotesi affascinanti quanto plausibili. Grazie a "Guida galattica per naturalisti" scopriamo così che lo scheletro di un delfino, simi- e a quello di un antico ittiosauro, potrebbe essere anche il modello per altri agili predatori acquatici; che in ambienti in cui non ci si può affidare alla vista potrebbero essere diffuse le comunicazioni attraverso suoni, come nei pipistrelli, o segnali elettrici, come in alcune specie di pesci. Visitiamo mondi acquatici ricoperti da una crosta di ghiaccio eterno, sotto la quale organismi simili a gran- chi e vermi potrebbero vivere capovolti; pianeti costellati di laghi di idrocarburi su cui gli animali potrebbero spostarsi con ciglia o pedicelli come molti invertebrati; atmosfere gassose talmente dense da poter ospitare ecosistemi aerei, domi- nati da esseri simili a meduse volanti. Non fatevi prendere dal panico davanti alla vastità del cosmo, alle possibili forme bizzarre dei suoi abitanti, al futuro incontro con civiltà aliene: aprite "Guida galattica per naturalisti" e preparatevi a viaggiare dove nessun lettore è mai giunto prima.