Pong, una scimmia e altri animali

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A inizio aprile ha fatto notizia un video di una scimmia che gioca a Pong di Neuralink, compagnia che vanta tra i suoi fondatori Elon Musk. In questo video si possono vedere tre fasi di un esperimento che vede protagonista Pager, un macaco a cui è stata impiantata una BMI wireless, Brain Machine Interface.
Questo dispositivo è in grado di registrare e trasmettere in tempo reale i picchi di attività neuronale, in modo che questi possano essere decodificati e compresi. Tutto ciò, all’atto pratico, come si applica? Come prima cosa, per permettere al macaco finalmente di giocare al suo gioco preferito, Pong. In secondo luogo, di migliorare la vita a migliaia di persone paralizzate, permettendo loro in futuro di potersi interfacciare con dispositivi digitali senza necessitare dell’uso delle mani, ma semplicemente con il pensiero.

Ma andiamo per gradi: prima parleremo del nostro amico Pager e del suo esperimento, ma non è il primo animale pro gamer. Presto su Twitch potrebbero approdare maiali, pappagalli, pinguini perché sì, il videogioco non è prerogativa umana ma è già stato usato per studiare comportamenti animali e fare importanti passi avanti nelle neuroscienze.

 

Come possiamo vedere nel video di Neuralink qui sopra, a Pager è stato impiantato questo dispositivo wireless che registra i segnali della corteccia motoria del macaco, nello specifico del braccio e della mano.
Questi segnali sono responsabili della programmazione e del movimento stesso: per calibrare la BMI Pager viene istruito a completare un compito con l’uso di un joystick. Quando un quadrato della griglia si colora lui deve posizionare un cursore sopra al quadrato stesso per ricevere un rinforzo, un delizioso frullato di banana da gustarsi con la cannuccia. Una volta che il dispositivo è stato calibrato, si passa alla fase successiva: lo scenario è lo stesso, ma con una differenza. Il joystick, per quanto presente, è scollegato.
Pager non lo sa, ed esegue i movimenti necessari per posizionare il cursore sul quadrato, ma questa volta il segnale che muove il cursore viene direttamente dalla sua mente: l’attività neuronale della corteccia motoria viene interpretata dal computer e replicata in tempo reale. Sembra quasi la situazione in cui il fratellino più piccolo crede di giocare ma ha il controller spento… ma per fortuna qui nessuno sta prendendo in giro Pager. L’ultima fase del video vede Pager impegnato in una partita di MindPong, a cui eccelle: in questa fase il controller non è nemmeno presente, neanche scollegato. Pager è in grado di controllare la sua racchetta, la barra bianca a destra dello schermo, semplicemente immaginando di muoverla verso l’alto e verso il basso. Questo esperimento mostra un livello di controllo impressionante e permette di immaginare veramente in un futuro prossimo dispositivi che possono cambiare la vita alle persone. Obiettivo di Neuralink è quello di dare alle persone che soffrono di paralisi i mezzi per navigare su internet autonomamente, di giocare, comunicare e, probabilmente ancora più in là, di permettere loro nuovamente di controllare il proprio corpo. Queste tecnologie potrebbero aiutare anche chi soffre di problemi neurologici e, se vogliamo andare ancora oltre, potrebbero in futuro cambiare il modo in cui ognuno di noi si interfaccia con i dispositivi intorno a sé.

Ma, come promesso, vediamo anche altri casi in cui degli animali si sono prodigati a videogiocare.

Nel 2014 una scimpanzé è stata in grado di superare le performance di 12 bambini e 4 adulti nella navigazione di labirinti virtuali usando un joystick, posizionandosi a livello comparabile con quello di un bambino di 3-6 anni come abilità nel gioco. Da notare che Panzee, questo il fantasioso nome della scimpanzé, era in grado di usare lessigrammi per comunicare il proprio cibo preferito ben prima dell’esperimento. I lessigrammi sono simboli che rappresentano parole, spesso usati per insegnare ai primati a comunicare. Nel labirinto virtuale erano presenti simboli su alcune delle pareti, che potevano essere utilizzati come punti di riferimento nella navigazione spaziale: questo, ritengono i ricercatori, può averla posta in una condizione di vantaggio rispetto ad altri scimpanzé non addestrati.

Non solo scimmie

Un arcade per porcellini

Uno dei più recenti studi sul tema è stato pubblicato a febbraio 2021.
Vede protagonisti dei maialini, un IBM 386, un joystick per simulatori di volo adattato ad essere usato con il muso e tanti, tanti spuntini come rinforzo. 4 maiali sono stati addestrati a eseguire comandi dello sperimentatore, che diceva loro di interagire con il joystick (in questa fase una replica non attiva) e di guardare lo schermo del computer.
Dopo settimane di addestramento, è iniziato l’uso vero e proprio del joystick, per guidare un cursore verso i bordi dello schermo del computer: in questa fase era sufficiente che il cursore venisse mosso fino a toccare un qualsiasi bordo per ricevere il premio. Il premio consisteva in cibo e rinforzo sociale; ossia un rinforzo vocale e tattile dal ricercatore (coccole). Via via il compito si complicava in quanto i “bordi” da toccare con il cursore scendevano a 3, 2 e alla fine uno solo, randomizzato a ogni diverso tentativo. Emerge che i maiali riuscivano nel compito un numero tale di volte da escludere il caso. Ciò significa che innanzitutto avevano compreso il rapporto tra movimento del joystick e movimento del cursore sullo schermo, un passaggio cognitivo non indifferente. Interessantissimo, inoltre, che ad un certo punto il dispenser del cibo si sia rotto, ma i maiali hanno continuato a rispondere correttamente con il solo rinforzo sociale del ricercatore. Il setup presentava comunque più di qualche problema, in quanto si è evidenziato come in alcuni casi i maiali, dovendo muovere con il muso il controller, guardassero lo schermo prima di iniziare il movimento e dopo averlo iniziato, non riuscendo fisicamente a mantenere lo sguardo sullo schermo durante alcune manipolazioni. La ricerca presenta altre curiosità, come un movimento a V rovesciata per far raggiungere al cursore i bordi sinistro-destro, e non una linea retta; se volete approfondire trovate la pubblicazione di “Frontiers in Psychology” in bibliografia.
Come nota a margine, è interessante che il muso dei maiali (parte particolarmente sensibile) sia stato usato anche da Neuralink per studi preliminari sulla BMI usata da Pager, per mappare i picchi di attività neurale in seguito a stimoli tattili.

Il joystick in questo contesto non era l’apparato ideale; non è pensato per essere manipolato in maniera efficace con un muso, e comunque prevede una “traduzione” dell’intenzione. Un passaggio cognitivo non semplice, che implica comprendere che al movimento del joystick corrisponde un movimento del cursore. Più intuitivo e diretto è il touchscreen, spesso usato negli esperimenti: Mueller-Paul e colleghi dimostrano che anche le tartarughe sono in grado di svolgere compiti di selezione spaziale usando un touchscreen. Allo zoo di Atlanta sono gli orsi ad operare touchscreen, toccando con la lingua lo schermo per intercettare un quadrato colorato in movimento. All’acquario di Long Beach sono i pinguini che si divertono ad usare una app ideata per i gatti, in cui pesciolini digitali o un punto colorato si muovono sullo schermo del tablet e reagiscono al tocco, così da stimolare l’animale.
Potete scaricare questa app sul vostro tablet o smartphone e guardare in prima persona il vostro gatto che si sbizzarrisce per prendere quello sfuggevole topino virtuale (a patto che se ne interessi, e conoscendo i gatti non è detto); ma in mano ai ricercatori i touchscreen e i giochi permettono di effettuare studi approfonditi della cognizione animale, e in maniera non invasiva.

Il caso di Pager e Neuralink è solo l’ultimo di una lunga serie, un punto di arrivo della tecnica fino ad ora e il primo ad essere wireless: sino ad ora questo tipo di impianti prevedevano dei cavi collegati fisicamente ai computer. La tecnologia si sta evolvendo e sta andando di pari passo con una comprensione sempre maggiore delle neuroscienze, del cervello, delle sue funzioni e permetterà, in un futuro forse non così lontano, un’interazione uomo-macchina che oggi non riusciamo neanche ad immaginare. Nel mentre, possiamo solo attendere il momento in cui su Youtube approderà il primo gameplay di Skyrim giocato da una scimmia.

Bibliografia

Croney C.C., Boysen S.T. (2021), Acquisition of a Joystick-Operated Video Task by Pigs (Sus scrofa), Frontiers in Psychology, Volume 12, Pages 142, ISSN=1664-1078, DOI=10.3389/fpsyg.2021.631755

Dolins, F.L., Klimowicz, C., Kelley, J. and Menzel, C.R. (2014), Using virtual reality to investigate comparative spatial cognitive abilities in chimpanzees and humans. Am. J. Primatol., 76: 496-513. https://doi.org/10.1002/ajp.22252

Mueller-Paul, J. et al. (2014), Touchscreen performance and knowledge transfer in the red-footed tortoise (Chelonoidis carbonaria), Behavioural Processes, Volume 106, Pages 187-192, ISSN 0376-6357, https://doi.org/10.1016/j.beproc.2014.06.003.

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