L'ETH di Zurigo rafforza la ricerca nella scienza dei dati
Gli approcci intelligenti alla scienza dei dati stanno cambiando la scienza, l'economia e la società. In una nuova iniziativa interdisciplinare, i ricercatori dell'ETH provenienti dai settori della matematica, dell'informatica e della tecnologia dei dati si concentrano sempre più sui fondamenti della scienza dei dati.
Chiunque scatti foto con il proprio smartphone oggi riceve automaticamente interi album fotografici con titoli, date, mappe di viaggio e nomi di località in formato digitale. Senza che l'utente debba fare nulla. I risultati sono sorprendentemente buoni, almeno in modo tale che un osservatore non possa giudicare facilmente chi ha creato l'album: un essere umano o una macchina?
Questo è solo un esempio di come i computer possano risolvere alcuni compiti quotidiani che in passato sembravano essere appannaggio degli esseri umani perché richiedevano intelligenza e capacità di apprendimento. Le tecnologie e i metodi che rendono possibile tutto ciò sono noti come "intelligenza artificiale" o "machine learning".
Si tratta in generale di metodi di calcolo adattivi, i cosiddetti algoritmi intelligenti, che possono essere utilizzati per automatizzare la risoluzione intelligente dei compiti. Nell'apprendimento automatico, ad esempio, un computer utilizza dati campione per imparare a riconoscere modelli e regolarità in serie di dati in modo indipendente.
Come i dati diventano conoscenza
Algoritmi efficienti e intelligenti che imparano da soli a trovare la conoscenza desiderata nei dati non solo hanno un impatto sugli utenti privati e sui processi industriali, ma cambiano anche il modo in cui ricercatori e computer condividono il loro lavoro. Soprattutto con quantità di dati molto grandi, complesse e disparate, tali algoritmi possono fornire preziose intuizioni che altrimenti passerebbero inosservate.
Peter Bühlmann è sia un osservatore che un creatore di questo rapido sviluppo dei metodi basati sui dati. Il professore dell'ETH è uno statistico di formazione. Dall'inizio dell'anno, è a capo della nuova iniziativa dell'ETH di Zurigo per i "Fondamenti della scienza dei dati" ("Fondazioni di scienza dei dati dell'ETH"). Come ottenere informazioni e approfondimenti dai dati è sempre stato il core business della statistica.
Tuttavia, gli approcci basati sui dati differiscono da quelli classici, afferma Bühlmann con il pizzico di umorismo che lo caratterizza: "Nell'approccio classico alla statistica, un ricercatore partiva da una domanda scientifica e pensava molto attentamente a quali dati raccogliere con quale metodo per trarre le conclusioni più informative possibili. Poiché oggi, per dirla senza mezzi termini, i dati sembrano cadere dal cielo automaticamente, spesso non è più così".
Una nuova dimensione
I nuovi approcci, che utilizzano algoritmi intelligenti, possono estrarre automaticamente informazioni interessanti da set di dati esistenti anche senza una raccolta dati pianificata. Queste nuove possibilità hanno dato vita alla scienza dei dati negli ultimi anni: Oggi sono un campo interdisciplinare di ricerca e sviluppo all'intersezione tra statistica, informatica, tecnologia dell'informazione e matematica.
"La scienza dei dati è qualcosa di nuovo. Non è solo statistica, non è solo informatica e non è solo tecnologia dell'informazione, ma è una combinazione di tutte e tre", dice Bühlmann. Con la nuova iniziativa, l'ETH di Zurigo sta rafforzando la ricerca fondamentale nella scienza dei dati mettendo insieme le competenze esistenti. Sono coinvolte undici cattedre di tre dipartimenti dell'ETH, specializzate nei settori di Statistiche, Apprendimento automatico e Tecnologia dell'informazione ricerca.
L'attenzione è rivolta alle questioni fondamentali delle teorie matematiche e dei metodi algoritmici. ? previsto anche un programma per ricercatori post-dottorato e un programma per ospiti scientifici. L'iniziativa integra le attività di formazione (Master in Scienza dei dati, DAS in Scienza dei dati) e nel trasferimento del sapere e delle tecnologie tra le discipline e verso l'industria (pagina esternaCentro svizzero di scienza dei dati). ? stato lanciato il 1° gennaio 2019 ed è sostenuto con 2,7 milioni di franchi svizzeri da "L'ETH+", l'iniziativa dell'ETH per promuovere progetti interdisciplinari.
Responsabilità e algoritmi equi
Dato che le innovazioni della scienza dei dati hanno un impatto su molti utenti della scienza, dell'economia e della società, la ricerca fondamentale ha una responsabilità speciale, afferma Bühlmann. Per lui è una sfida sviluppare algoritmi che forniscano risultati causalmente corretti, stabili, affidabili e facilmente interpretabili, anche con insiemi di dati complessi. Nel 2018 Bühlmann ha ricevuto la prestigiosa "Guy Medal in Silver" dalla Royal Statistical Society e un "ERC Advanced Grant" per le sue ricerche su stabilità e causalità (causa-effetto).
L'automazione non sempre riesce in modo elegante come nell'app fotografica citata sopra. A volte l'uso di algoritmi intelligenti può essere problematico: Ad esempio, quando i computer leggono chi è meritevole di credito in base a dati caratteristici (età, sesso, nazionalità, salute, ecc.), o quando danno ai giudici un'indicazione della probabilità che gli imputati siano colpevoli - questo non dovrebbe comportare alcuno svantaggio.
Per Bühlmann, l'"apprendimento automatico interpretabile" e gli "algoritmi equi" sono quindi due importanti questioni di ricerca che lo interessano personalmente: "Come ricercatore fondamentale, voglio produrre qualcosa di utile per la società. Voglio sapere quando un'applicazione fornisce risultati affidabili e quando non lo fa", dice Bühlmann, "questo è il mio atteggiamento".
Abilitare l'innovazione: Sovvenzioni l'ETH
L'iniziativa ETH+ sostiene progetti interdisciplinari di studenti, ricercatori e altri membri dell'ETH che aiutano il Politecnico di Zurigo a sfruttare meglio il potenziale innovativo ai confini delle discipline e dei dipartimenti.
Le nuove borse l'ETH+ promuovono la ricerca interdisciplinare: sostengono progetti in cui sono coinvolti almeno tre ricercatori di diversi dipartimenti o gruppi dell'ETH.
L'ETH+ Grant può coprire fino a 3 milioni di franchi svizzeri per tre o quattro anni e tre quarti dei costi del progetto. Può essere utilizzata per ricercatori post-dottorato e/o ricercatori esperti. I ricercatori dell'ETH possono candidarsi due volte l'anno. Prossime scadenze per la presentazione delle domande: 1° marzo e 1° settembre 2019.