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Robotica evolutiva e IA nelle scuole: un approccio embodied
Clara Nobile, Federico Diano, Alessio Manfredini, Onofrio Gigliotta, Davide Marocco, Michela Ponticorvo
Dipartimento di Studi Umanistici, Università di Napoli “Federico II” Articolo tratto da SCUOLA ITALIANA MODERNA Rubrica: AIxIA |
L’Intelligenza Artificiale (IA) è ormai parte del quotidiano di grandi e piccoli – dagli assistenti vocali alle immagini generate automaticamente – ma comprendere davvero come “pensano” le macchine e come imparano a farlo è tutt’altro che semplice. Per questo è fondamentale avvicinare bambini, bambine e ragazzi a questi temi in modo esperienziale e critico, prima ancora che tecnico.
Negli ultimi anni si parla molto di educazione all’IA e, se vogliamo che le nuove generazioni siano davvero protagoniste del cambiamento tecnologico e non semplici consumatrici di strumenti digitali, dobbiamo offrire loro esperienze concrete, che uniscano corpo, pensiero e azione.
È qui che nasce il progetto Teach E-AI 2C (Teaching Embodied Artificial Intelligence to Children), un’iniziativa che mira a rendere l’IA un tema accessibile, pratico e stimolante per alunni, studenti e insegnanti, attraverso la robotica evolutiva e l’approccio embodied.
Negli ultimi anni si parla molto di educazione all’IA e, se vogliamo che le nuove generazioni siano davvero protagoniste del cambiamento tecnologico e non semplici consumatrici di strumenti digitali, dobbiamo offrire loro esperienze concrete, che uniscano corpo, pensiero e azione.
È qui che nasce il progetto Teach E-AI 2C (Teaching Embodied Artificial Intelligence to Children), un’iniziativa che mira a rendere l’IA un tema accessibile, pratico e stimolante per alunni, studenti e insegnanti, attraverso la robotica evolutiva e l’approccio embodied.
Capire l'IA... facendola evolvere
Il progetto Teach E-AI 2C ha coinvolto oltre 230 alunni e studenti della Scuola primaria e della Scuola secondaria di primo grado del Napoletano in attività di laboratorio. L’obiettivo: far “toccare con mano” i meccanismi alla base dell’Intelligenza Artificiale, mostrando come le macchine possano apprendere, adattarsi e modificare i propri comportamenti in risposta all’ambiente.
Alunni e studenti hanno lavorato con un gioco educativo chiamato Robotic Farm (Fattoria Robotica), progettato per simulare un ambiente in cui i robot apprendono evolvendo, secondo gli stessi principi per i quali, nel mondo naturale, gli esseri viventi evolvono: selezione, riproduzione e mutazione.
Attraverso esperimenti e giochi, i ragazzi hanno potuto osservare i principi base delle Reti Neurali Artificiali e dell’evoluzione del comportamento intelligente, scoprendo le connessioni tra mondo naturale e artificiale. Il motto del progetto, “apprendere l’AI con l’AI”, riassume bene il cuore dell’esperienza: usare strumenti basati sull’Intelligenza Artificiale per comprenderne il funzionamento, sviluppando al contempo pensiero critico e problem solving.
Alunni e studenti hanno lavorato con un gioco educativo chiamato Robotic Farm (Fattoria Robotica), progettato per simulare un ambiente in cui i robot apprendono evolvendo, secondo gli stessi principi per i quali, nel mondo naturale, gli esseri viventi evolvono: selezione, riproduzione e mutazione.
Attraverso esperimenti e giochi, i ragazzi hanno potuto osservare i principi base delle Reti Neurali Artificiali e dell’evoluzione del comportamento intelligente, scoprendo le connessioni tra mondo naturale e artificiale. Il motto del progetto, “apprendere l’AI con l’AI”, riassume bene il cuore dell’esperienza: usare strumenti basati sull’Intelligenza Artificiale per comprenderne il funzionamento, sviluppando al contempo pensiero critico e problem solving.
Quando la curiosità diventa consapevolezza
C’è stato un momento, nei laboratori del progetto Teach E-AI 2C, in cui qualcosa è cambiato. Bambini e bambine, all’inizio solo incuriositi dai piccoli robot, hanno cominciato a chiedersi: Ma davvero il robot impara da solo? È in quella domanda che si apre lo spazio educativo più interessante: quello tra stupore e comprensione, tra fascinazione e consapevolezza.
Dopo i laboratori, molti alunni e studenti hanno riportato un cambiamento nel loro modo di vedere la robotica. Alcuni si sono accorti che i robot non “pensano” come noi, altri hanno iniziato a chiedersi chi decide che cosa può o non può fare un’Intelligenza Artificiale.
Questo passaggio è particolarmente prezioso: il passaggio dalla curiosità ingenua alla consapevolezza critica. È il momento in cui la paura dettata dall’ignoto lascia spazio al pensiero, alla domanda etica, alla comprensione che ogni tecnologia, più o meno intelligente, riflette scelte umane. Piccoli cambiamenti di atteggiamento che raccontano una crescita cognitiva ed emotiva: la scoperta che l’IA non è un’entità misteriosa, ma un sistema che può (e deve) essere compreso, gestito e valutato (Testo 1).
Dopo i laboratori, molti alunni e studenti hanno riportato un cambiamento nel loro modo di vedere la robotica. Alcuni si sono accorti che i robot non “pensano” come noi, altri hanno iniziato a chiedersi chi decide che cosa può o non può fare un’Intelligenza Artificiale.
Questo passaggio è particolarmente prezioso: il passaggio dalla curiosità ingenua alla consapevolezza critica. È il momento in cui la paura dettata dall’ignoto lascia spazio al pensiero, alla domanda etica, alla comprensione che ogni tecnologia, più o meno intelligente, riflette scelte umane. Piccoli cambiamenti di atteggiamento che raccontano una crescita cognitiva ed emotiva: la scoperta che l’IA non è un’entità misteriosa, ma un sistema che può (e deve) essere compreso, gestito e valutato (Testo 1).
Testo 1
Le parole dei bambini
Durante un laboratorio di classe quarta di Scuola primaria, abbiamo chiesto:
“Che cos’è l’IA?”
Le risposte sono state sorprendenti:
“È un cervello creato dall’essere umano senza anima.”
“È un’intelligenza creata dall’essere umano per facilitare le cose.”
Due definizioni che, in poche parole, racchiudono lo sguardo dei bambini sull’Intelligenza Artificiale: tra meraviglia, intuizione e una profonda consapevolezza etica.
Le parole dei bambini
Durante un laboratorio di classe quarta di Scuola primaria, abbiamo chiesto:
“Che cos’è l’IA?”
Le risposte sono state sorprendenti:
“È un cervello creato dall’essere umano senza anima.”
“È un’intelligenza creata dall’essere umano per facilitare le cose.”
Due definizioni che, in poche parole, racchiudono lo sguardo dei bambini sull’Intelligenza Artificiale: tra meraviglia, intuizione e una profonda consapevolezza etica.
Attività
Proponiamo alcuni esempi di attività svolte nel corso del progetto (Testi 2-3).
Risulta interessante constatare che la prima esperienza (Testo 2) ha aiutato bambini e ragazzi a rendersi conto che:
Risulta interessante constatare che la prima esperienza (Testo 2) ha aiutato bambini e ragazzi a rendersi conto che:
- la complessità del comportamento dipende dalla struttura della rete neurale;
- più sensori significano più informazioni da elaborare;
- più attuatori significano più possibilità di azione, ma anche maggiore complessità nella decisione;
- il funzionamento del robot è il risultato di come input, hidden e output siano collegati.
Testo 2
Disegnare un corpo robotico: sensori e attuatori
Una delle attività più coinvolgenti del progetto ha coinvolto alunni e studenti nella progettazione di un robot partendo da zero, immaginando non solo il suo aspetto esteriore, ma soprattutto come avrebbe percepito l’ambiente e come avrebbe agito su di esso. Ognuno doveva inserire nel proprio disegno:
A partire dal disegno del corpo, poi, alunni e studenti dovevano comporre una rete neurale semplificata, coerente con il robot immaginato:
Disegnare un corpo robotico: sensori e attuatori
Una delle attività più coinvolgenti del progetto ha coinvolto alunni e studenti nella progettazione di un robot partendo da zero, immaginando non solo il suo aspetto esteriore, ma soprattutto come avrebbe percepito l’ambiente e come avrebbe agito su di esso. Ognuno doveva inserire nel proprio disegno:
- sensori (come sensori di luce, telecamere o microfoni);
- attuatori (ruote, braccia, casse per suoni, pinze ecc.).
A partire dal disegno del corpo, poi, alunni e studenti dovevano comporre una rete neurale semplificata, coerente con il robot immaginato:
- uno strato di input con tanti neuroni quanti erano i sensori;
- uno strato di output con lo stesso numero di neuroni degli attuatori;
- uno strato hidden (di “neuroni nascosti”) da modulare in base alla complessità del funzionamento che il bambino o la bambina aveva immaginato. Un robot che doveva solo evitare gli ostacoli richiedeva pochi neuroni nascosti; un robot che doveva orientarsi, riconoscere segnali o svolgere compiti più articolati necessitava di una rete più ricca.
Testo 3
Attività con la Robotic Farm
All’interno della Fattoria Robotica alunni e studenti hanno osservato una popolazione di piccoli robot virtuali che esploravano l’arena con stili diversi. Dopo l’osservazione, dovevano selezionare quali robot avessero strategie più efficienti da far “riprodurre”, per trasmettere le loro caratteristiche alle generazioni successive, con piccole variazioni dovute al caso (mutazioni genetiche). Di generazione in generazione, con il susseguirsi di cicli di selezione/riproduzione/mutazione, hanno fatto evolvere nove robot fino al raggiungimento di un comportamento adattivo semplice: esplorare l’ambiente ed evitare gli ostacoli. Nell’ultima fase, hanno selezionato il robot migliore tra tutti in digitale ed hanno trasmesso la sua rete neurale artificiale in un vero robot. In tal modo è stato possibile per loro osservarne il funzionamento nel mondo reale.
Attività con la Robotic Farm
All’interno della Fattoria Robotica alunni e studenti hanno osservato una popolazione di piccoli robot virtuali che esploravano l’arena con stili diversi. Dopo l’osservazione, dovevano selezionare quali robot avessero strategie più efficienti da far “riprodurre”, per trasmettere le loro caratteristiche alle generazioni successive, con piccole variazioni dovute al caso (mutazioni genetiche). Di generazione in generazione, con il susseguirsi di cicli di selezione/riproduzione/mutazione, hanno fatto evolvere nove robot fino al raggiungimento di un comportamento adattivo semplice: esplorare l’ambiente ed evitare gli ostacoli. Nell’ultima fase, hanno selezionato il robot migliore tra tutti in digitale ed hanno trasmesso la sua rete neurale artificiale in un vero robot. In tal modo è stato possibile per loro osservarne il funzionamento nel mondo reale.
Gli studenti osservano in cerchio il comportamento dei robot Thymio
nell’ambiente naturale, dopo la fase di selezione ed evoluzione.
Come si può educare il pensiero al cambiamento?
L’Intelligenza Artificiale non è un argomento da aggiungere al curriculum scolastico, ma un nuovo spazio cognitivo da abitare. Educare all’IA significa insegnare a riconoscere le sue potenzialità, ma anche a leggere i limiti dei sistemi autonomi, a ragionare sul rapporto tra essere umano e macchina. Il focus non può limitarsi al coding e alla programmazione, bensì l’obiettivo deve puntare alla consapevolezza. Proporre attività che invitano i bambini a interrogarsi su che cosa può o non può fare una macchina apre spazi di riflessione sulla responsabilità, sulla fiducia e sui limiti dell’automazione. In questo senso, la scuola ha un ruolo fondamentale: aiutare alunni e studenti a sviluppare un pensiero in grado di convivere con la complessità e di governare il cambiamento.
E forse è proprio questo il traguardo più importante del progetto Teach E-AI 2C: mostrare che l’educazione all’Intelligenza Artificiale non riguarda le macchine, ma le persone che le immaginano, le creano, le usano. Portare l’IA in classe non richiede grandi mezzi tecnologici, ma uno sguardo nuovo: la volontà di sperimentare, di riflettere e di accompagnare alunni e studenti nel comprendere le intelligenze, naturali e artificiali, che li circondano.
E forse è proprio questo il traguardo più importante del progetto Teach E-AI 2C: mostrare che l’educazione all’Intelligenza Artificiale non riguarda le macchine, ma le persone che le immaginano, le creano, le usano. Portare l’IA in classe non richiede grandi mezzi tecnologici, ma uno sguardo nuovo: la volontà di sperimentare, di riflettere e di accompagnare alunni e studenti nel comprendere le intelligenze, naturali e artificiali, che li circondano.
Il laboratorio NAC (Natural and Artificial Cognition) dell’Università di Napoli “Federico II” si occupa da anni di progettare prototipi e realizzare attività sulla robotica evolutiva.
Con il progetto Teach E-AI 2C, all’interno di AI LEAP iniziativa di ricerca e innovazione, promossa dall’Università di Torino e finanziata dalla Fondazione Compagnia di San Paolo, il laboratorio si è dedicato alla sperimentazione di laboratori formativi sull’IA e con l’IA in Scuole primarie e Scuole secondarie di primo grado di Napoli.
Con il progetto Teach E-AI 2C, all’interno di AI LEAP iniziativa di ricerca e innovazione, promossa dall’Università di Torino e finanziata dalla Fondazione Compagnia di San Paolo, il laboratorio si è dedicato alla sperimentazione di laboratori formativi sull’IA e con l’IA in Scuole primarie e Scuole secondarie di primo grado di Napoli.
Interfaccia del software Robotic Farm con due robot Thymio collegabili al sistema.
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Questo articolo è tratto da SCUOLA ITALIANA MODERNA
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