— di Ivana Quartarone —

Un algoritmo in grado di rilevare la depressione subclinica (SSD) tramite la raccolta di campioni vocali da oltre 600 anziani over 55 anni: è questa la mission che un gruppo di ricercatori di Singapore sta portando avanti tramite l’utilizzo di tecnologie AI.

Tale patologia, spesso, viene diagnostica quando la maggior parte dei sintomi hanno raggiunto uno stadio avanzato. Per anticipare l’insorgere della malattia e curarla tempestivamente, i ricercatori del programma pilota di tre anni, denominato “SoundKeepers”, utilizzano l’intelligenza artificiale per rilevare e gestire i primi segni di depressione tra gli anziani, analizzando i cambiamenti nella voce.

La SSD non è abbastanza grave da essere diagnosticata come depressione maggiore e non viene attualmente trattata o diagnosticata in modo attivo. Tuttavia, il programma mira a facilitare una diagnosi precoce attraverso un’analisi vocale che esamina proprietà acustiche come tono, intonazione e schemi di parola, correlati al deterioramento della salute mentale.

In passato, ricerche hanno mostrato che circa il 13,4% degli anziani a Singapore soffre di SSD, ma questo dato è probabilmente sottostimato. I campioni vocali raccolti saranno anonimi e archiviati in modo sicuro.

Il programma coinvolge diverse istituzioni, tra cui la NTU, il National Healthcare Group Polyclinics, l’Istituto di Salute Mentale (IMH) e il Fei Yue Community Services. Una volta identificati i partecipanti con SSD, saranno indirizzati verso un programma di intervento di 24 settimane che include attività sociali e psicoeducazione.

L’uso dell’intelligenza artificiale per analizzare la voce rappresenta una nuova frontiera nella diagnosi della depressione e potrebbe diventare parte delle routine di consultazione medica, complementando gli attuali strumenti diagnostici.

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Gli scienziati sanno che Marte non è sempre stato il paesaggio arido e sterile che i rover Perseverance e Curiosity attraversano oggi. Entrambi i robot mobili della NASA hanno scoperto prove che l’acqua scorreva abbondantemente sul pianeta all’inizio della sua storia lunga 4,6 miliardi di anni. Ma per avere acqua allo stato liquido, deve aver posseduto anche un’atmosfera per impedire che quest’acqua si congelasse. La grande domanda per decenni è stata: dov’è finita questa atmosfera? Quando è scomparsa?

Un team di ricercatori pensa che la risposta sia nelle rilevazioni di Curiosity e Perseverance. In un articolo pubblicato su Science Advances, sostengono che mentre l’acqua era presente sul Pianeta Rosso, potrebbe essere filtrata attraverso alcuni tipi di roccia e aver innescato una lenta serie di reazioni che hanno risucchiato l’anidride carbonica dall’atmosfera. Questa sarebbe poi stata convertita in metano, una forma di carbonio, e intrappolata nella superficie argillosa di Marte.

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Il tempo è un problema spinoso per i fisici; il suo comportamento incoerente rispetto alle nostre migliori teorie dell’universo contribuisce a creare una situazione di stallo che impedisce ai ricercatori di trovare una “teoria del tutto” o una struttura per spiegare tutta la fisica dell’universo. Ma nel nuovo studio, pubblicato recentemente su Physical Review A dai ricercatori italiani Alessandro Coppo, Alessandro Cuccoli e Paola Verrucchi si parla di un indizio per risolvere il problema, se si considera il tempo una conseguenza dell’entanglement quantistico.

“Esiste un modo per introdurre il tempo che è coerente sia con le leggi classiche sia con le leggi quantistiche, ed è una manifestazione di entanglement” conferma Alessandro Coppo, “La correlazione tra l’orologio e il sistema crea l’emergere del tempo, ingrediente fondamentale nella nostra vita.”

Nella meccanica quantistica il tempo è un fenomeno fisso: un flusso inesorabile e unidirezionale dal passato al presente. Rimane esterno ai sistemi quantistici in continua evoluzione: può essere visto solo osservando i cambiamenti di entità esterne, come le lancette di un orologio.

Eppure, secondo la teoria della relatività di Einstein, il tempo nello spazio può essere deformato e dilatato ad alta velocità o in presenza di gravità. Ciò lascia le nostre due migliori teorie della realtà in un vicolo cieco fondamentale. Senza la sua risoluzione, una teoria coerente del tutto resta fuori portata. “Sembra che ci sia una grave incoerenza nella teoria quantistica” prosegue Coppo. “Questo è ciò che chiamiamo il problema del tempo.”

Per risolvere questo problema, i ricercatori si sono rivolti a una teoria chiamata meccanismo di Page e Wootters. Proposta per la prima volta nel 1983, la teoria suggerisce che il tempo emerge per un oggetto attraverso il suo entanglement quantistico con un altro che funge da orologio. Per un sistema senza nodi, invece, il tempo non esiste e il sistema percepisce l’universo come congelato e immutabile.

Applicando il meccanismo di Page e Wootters a due stati quantistici teorici entangled ma non interagenti – uno un oscillatore armonico vibrante e l’altro un insieme di minuscoli magneti che agiscono come un orologio – i fisici hanno scoperto che il loro sistema poteva essere perfettamente descritto dall’equazione di Schrödinger, che predice il comportamento degli oggetti quantistici. Eppure, al posto del tempo, la loro versione della famosa equazione funzionava secondo gli stati dei minuscoli magneti che fungevano da orologio.

Questa intuizione non è nuova, ma il passo successivo del team lo è stato. Hanno ripetuto i loro calcoli due volte, assumendo prima che l’orologio magnetico e poi l’oscillatore armonico fossero oggetti macroscopici (più grandi). Le loro equazioni si sono semplificate in quelle della fisica classica, suggerendo che il flusso del tempo è una conseguenza dell’entanglement anche per oggetti su larga scala.

“Crediamo fortemente che la direzione corretta e logica sia quella di partire dalla fisica quantistica e capire come arrivare alla fisica classica, e non viceversa”, ha affermato Coppo. Altri fisici hanno espresso cautela. Nonostante abbiano trovato il meccanismo di Page e Wootters un’idea affascinante per le origini quantistiche del tempo, hanno affermato che non ha ancora prodotto nulla di verificabile.

“Sì, è matematicamente coerente pensare al tempo universale come all’entanglement tra campi quantistici e stati quantistici dello spazio 3D”, ha detto Vlatko Vedral, professore di scienza dell’informazione quantistica all’Università di Oxford. “Tuttavia, nessuno sa se da questo quadro emergerà qualcosa di nuovo o fruttuoso, come modifiche alla fisica quantistica e alla relatività generale e corrispondenti test sperimentali.”

Nonostante questi dubbi, costruire teorie del tempo dal basso a partire dalla meccanica quantistica potrebbe comunque essere un punto di partenza promettente, a patto che possano essere modellate per adattarsi agli esperimenti. “Forse c’è qualcosa nell’entanglement in cui gioca un ruolo” conclude Adam Frank, fisico teorico dell’Università di Rochester. “Forse l’unico modo per comprendere il tempo non è dalla prospettiva dell’occhio di Dio, ma dall’interno, dalla prospettiva di chiedersi cosa c’è nella vita che manifesta una tale apparenza del mondo.”

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— di Ivana Quartarone —

L’indagine di Boston Consulting Group (BCG) analizza come questa tecnologia può influenzare R&S, arrivando a superare i risultati dei metodi tradizionali.

Tra le potenziali rivoluzioni innescate dall’AI, l’impatto che questa tecnologia potrebbe avere sul settore farmaceutico è certamente rivoluzionario. L’AI sta già migliorando la ricerca in ambito farmaceutico e punta ad accelerare i tempi di ricerca di farmaci innovativi, rendendoli così disponibili in tempi più brevi e a costi inferiori.

La fase di ricerca e sviluppo per la scoperta di farmaci, è un processo dispendioso in termini di tempo e costi, caratterizzato da un alto grado di incertezza. Le ricerche richiedono infatti anni per essere completate e incontrano molte difficoltà lungo il processo, soprattutto nel caso in cui si cerchi di identificare nuove molecole capaci di curare le patologie. Secondo lo studio “How successful are AI-discovered drugs in clinical trials?”, condotto da Boston Consulting Group (BCG), le molecole di farmaci e vaccini scoperte grazie all’AI sono infatti aumentate in modo sostanziale nel 2022, cominciando a eguagliare il numero di molecole scoperte in modo tradizionale.

“L’industria farmaceutica ha definitivamente adottato l’AI per la ricerca e lo sviluppo di nuovi medicinali.” Spiega Augusto Incampo, Managing Director e Partner di BCG. “Negli ultimi anni, infatti, il numero di molecole utili allo sviluppo di farmaci e vaccini scoperte attraverso questa tecnologia è aumentato esponenzialmente. I primi risultati in clinica sono promettenti e mostrano la possibilità di conseguire enormi benefici in termini di produttività. Le tecnologie più recenti, quali l’AI generativa, inoltre, potranno contribuire a migliorare ulteriormente i tassi di successo lungo l’intero ciclo di ricerca e sviluppo, garantendo ai pazienti farmaci innovativi migliori, resi disponibili più rapidamente e a costi inferiori.”

La maggior parte delle molecole scoperte tramite AI sono attualmente in fase I e solo alcune già in fase II o oltre, ma i risultati promettono bene: durante la fase I del processo di R&S dei farmaci, le molecole scoperte dall’AI hanno mostrato un tasso di successo dell’80-90%, valori nettamente superiori rispetto alla media; durante la fase II la percentuale di successo si attesta al 40%, dato in linea con la media dei metodi tradizionali. L’area terapeutica più rappresentativa è quella oncologica, con il 50% delle molecole AI già validate nelle fasi I e II. Importante è inoltre la quantità di molecole scoperte dall’AI nella pipeline clinica dell’intero comparto nel 2023, che raggiunge un valore superiore al 30%.

Impatto dell’AI sulla ricerca

Dopo aver analizzato le ricerche delle aziende biotech AI-native tramite la consultazione di database pubblici, la ricerca si è focalizzata sull’utilizzo di questa tecnologia per la scoperta e l’identificazione di nuove molecole. Stando ai risultati, dal 2015, sono state introdotte 75 molecole in fase clinica, di cui 67 ancora in fase di sperimentazione al 2023. Negli ultimi 10 anni, il numero complessivo di molecole scoperte è cresciuto del 60% ogni anno, suggerendo la prospettiva di un picco nell’uso dell’AI nelle attività di R&S in futuro.

A partire dai dati ottenuti dai primi due livelli di analisi ad oggi disponibili, è inoltre possibile stimare la probabilità che una molecola scoperta attraverso l’AI attraversi tutte le fasi cliniche dall’inizio alla fine, compresa la fase III: un aumento delle medie storiche dal 5-10% al 9-18%. Se i valori osservati si manterranno, quindi, l’AI potrebbe raddoppiare la produttività complessiva della ricerca farmaceutica, portando medicinali innovativi ai pazienti in modo più rapido ed economico.

I risultati suggeriscono che l’AI potrebbe migliorare in modo significativo le percentuali di successo già nella Fase I dei trial clinici, riducendo potenzialmente il rischio di tossicità e migliorando le capacità ADME, ovvero di assorbimento, distribuzione, metabolismo ed escrezione delle molecole una volta entrate nell’organismo umano. Tuttavia, la Fase II risulta ancora complicata, non si riscontrano infatti tassi di successo superiori alle medie dei metodi tradizionali.

Con l’aumento dei dati a disposizione, sarà importante valutare come l’AI influenzerà la produttività della R&S farmaceutica nella sua complessità. L’adozione continuata delle tecnologie innovative potrebbe portare a tassi di successo ancora più importanti e a una rivoluzione radicale nei metodi di ricerca adottati dalle aziende del settore.

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Perché, pur trovandoci nel punto più lontano dal Sole, fa più caldo?
Premesso che all’afelio fa più caldo solo nel nostro emisfero boreale, dove è estate (nell’emisfero australe è inverno ed è il periodo più freddo), la maggiore o minore distanza dal Sole ha poca influenza sulla temperatura della Terra: qualche milione di chilometri in più o in meno è poca cosa (3,5%) rispetto alla distanza media di circa 150 milioni .
Perché, dunque, avviene tutto ciò?

Il percorso che la Terra compie intorno al Sole è un ellisse, di cui uno dei due fuochi è occupato dal Sole stesso (Vedi figura)
Ogni anno ai primi di luglio assistiamo all’afelio che però, al contrario di quello che si potrebbe pensare, non influisce né sulla temperatura né sulle stagioni.

Vediamo come.
Oggi il Sole appare nel cielo più piccolo dell’1,7%, il calore in arrivo sulla Terra è inferiore del 3,3% e la luce è ridotta del 7% rispetto al Perielio di gennaio.
Un effetto dovuto alla maggiore distanza quindi c’è, ma è completamente “annullato” da quello dovuto all’ inclinazione dell’asse terrestre, che determina l’angolo con cui i raggi solari cadono sulla Terra.

Durante il mese di luglio la metà settentrionale della Terra, che è anche l’emisfero “coperto” da più terra e più abitato, è inclinata verso il Sole: le aree continentali tendono a scaldarsi più velocemente rispetto alla massa oceanica presente a sud del mondo che riceve l’insolazione in maniera più radente e quindi meno efficace.
Così in afelio la temperatura media della superficie nostro pianeta è PIÙ ALTA di circa 2.3°C rispetto al perielio pur trovandosi alla maggiore distanza dalla nostra stella.

In più la Terra, come tutti i pianeti, si muove più lentamente in prossimità dell’afelio di quanto non faccia al perielio (2^ legge di Keplero) e pertanto, l’estate nell’ emisfero settentrionale, dura qualche giorno in più che non in quello meridionale.

In concreto
L’ estate boreale (per esempio in Italia) va dal 21 giugno al 22 settembre: 93 giorni circa.
L’ estate australe (ad esempio in Argentina), va dal 21 dicembre al 19 marzo: 88 giorni circa!
5 giorni in più rispetto ai nostri amici sud-americani!

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Eravamo al Palazzo Lombardia io e il Dottor Brambilla, il direttore responsabile di questa testata, ieri verso le 11:30 per partecipare al congresso del Rotary, distretto 2041, su un progetto che riguarderà studenti e lavoratori. Il tema centrale è stato lo spazio . Il punto è che, letteralmente, qualsiasi cosa si muove intorno a noi lo fa per merito delle onde che si propagano nell’atmosfera; quindi, cosa ci sarebbe in più da dire se non che lo spazio è tutto quello che ci circonda? Durante la convention sono stati affrontati anche temi come il lavoro, i giovani, la cultura e l’ambiente legati allo spazio (prettamente stellare, per intenderci). Quindi, date queste premesse, prima di capire in che modo si può ricollegare il tutto, cerchiamo di rispondere alla domanda: perché lo spazio stellare può essere utile per la vita quotidiana e per i programmi a lungo termine del nostro pianeta?

Al congresso erano presenti Franco Malerba , il primo astronauta italiano ad essere andato sulla luna, e Sara Lucatello , una ricercatrice d’eccellenza, la prima presidente donna dell’istituto europeo di astrofisica Eas . Il dibattito è stato moderato dall’Ing. Edoardo Sinibaldi , laureato in ingegneria aerospaziale all’Università di Pisa. Secondo il professore Malerba, abbiamo assistito negli anni ad un netto miglioramento della cosiddetta attività della Space economy , l’allargamento delle attività spaziali che non risulta più, quindi, essere appannaggio dei governi, ma l’unione di nuove aziende e start up, aiutate da incubatori e servizi pubblici.

L’astronomia si rivela una porta su tutte le discipline: nel settore agroalimentare, ad esempio, essa permette di conoscere le proprietà dei terreni, tenere il monitoraggio delle culture, sorvegliare e preservare gli ambienti marini, forestali e di tutti i tipi. Nell’urbanistica, i dati forniti dai satelliti permettono la modificazione delle città e la costruzione di nuovi insediamenti. Nell’archeologia, invece, è in grado di trovare i luoghi in cui ci possono essere dei reperti non ancora scoperti. In questo progetto promosso dal Rotary Club di Milano, con la collaborazione dell’Università Bicocca e l’Agenzia spaziale italiana, lo spazio sembra essere un serbatoio di preziosissime informazioni che ci permetteranno di tenere testa alle sfide del futuro.

“Lo spazio deve diventare luogo dove ci si ritrova tutti insieme a guardare. Questi sono i temi tipici dei giovani” dice la dottoressa Lucatello, ribadendo l’importanza della formazione scientifica nella nostra cultura, per risolvere questioni di impatto mondiale come la pandemia e il cambiamento climatico.

Proporrò ai lettori una domanda cui mi sembrava urgente rispondere e che ho posto alla ricercatrice con i capelli medio-bruni, gli occhi chiari e gli occhiali neri, di cui cercherò di riportare al meglio le parole. “Come è possibile che i dati che arrivano dallo spazio li possiamo utilizzare nei più svariati ambiti come la pandemia e il cambiamento climatico?”. Lei inizia dicendo: “Disastri climatici, tsunami, agricoltura per ottimizzare le risorse”. Penso io: non sembra una puntata degli Hunger Games, ma è la realtà . Continua: “Nelle spedizioni – e non mi riferisco tanto ai furgoncini di Amazon- le navi che spostano un grande quantitativo di merci potrebbero utilizzare i dati per ottimizzare il loro tragitto e ridurre anche i furgoncini che fanno le consegne. I dati satellitari hanno permesso di vedere cose che non si potevano vedere perché coperte dalla giungla, per esempio. Vengono tracciati gruppi di pesci che si spostano in giro per le acque nazionali e internazionali. Grazie ai dati, vengono ripopolate le foreste che hanno subito incendi”. Concludono: “Ci sono interi posti della Terra che non sono stati visti, ecco lì ci passano i satelliti”.

Se questa è la risposta allora, sarà vero che il petrolio del futuro sono le informazioni?

Serena Magrì , Responsabile della comunicazione del club Rotaract di Porta Vercellina, dice: “Non solo il petrolio. Le informazioni sono l’energia mondiale in generale”. Secondo la social media manager, infatti, l’uso che facciamo oggi dell’analisi dei dati non va solo ad impattare sul lato della comunicazione dei servizi, ma questi stessi dati sono degli input che noi utilizziamo per relazionarci con gli esseri umani. Anche nel suo piccolo, ci tiene a precisare che dalla casa in cui abita, all’azienda di comunicazione in cui lavora, il suo impegno per l’ambiente è totale.

“Questo incontro sullo spazio è stato illuminante” dice. “Pensare a come le analisi della Space economy impattano sulla Terra e viceversa, ci fa sentire così piccoli, eppure in quello che facciamo con i vari strumenti e l’uso dei dati riteniamo di essere così grandi”.

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In pratica

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Recentemente sono state identificate sette potenziali sfere di Dyson, analizzando le emissioni ad infrarossi di ipotetiche megastrutture, costruite intorno alle stelle, rilevate dal satellite Gaia, dal telescopio spaziale WISE e da due osservatori astronomici del progetto 2MASS. Ciò potrebbe (teoricamente) indicare la presenza di civiltà extraterrestri.

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La produzione di energia eolica e solare rimane instabile a causa dell’imprevedibilità dei fenomeni metereologici. A causa del livello costante al quale consumiamo energia, tuttavia, i ricercatori sembrano rivolgere la loro attenzione alla creazione di batterie che possano erogare energia in modo continuativo- Sembra strano, ma qualcuno pensa che si possa sfruttare la potenza dei buchi neri, naturalmente in piccolo… Dopotutto, sono le stelle stesse che con la loro struttura hanno ispirato la fusione nucleare. I ricercatori di questo nuovo studio hanno quindi voluto esplorare, teoricamente, il potenziale di “una batteria cellulare composta da micro buchi neri”.

In altre parole, immaginiamo di produrre un microscopico buco nero in un generatore di particelle. Una batteria alimentata da un buco nero potrebbe essere la soluzione definitiva per l’energia pulita. Infatti, secondo quanto ipotizzato nello studio Reissner-Nordström, una soluzione alle equazioni di campo di Einstein o alla teoria della relatività generale, la potenza dei buchi neri potrebbe essere sfruttata per produrre energia pulita. I due fisici che hanno pubblicato questo studio teorico hanno spiegato che “una batteria del genere non collasserebbe in un buco nero più grande perché la repulsione elettromagnetica compenserebbe esattamente la forza di gravità”.

Sebbene nulla possa sfuggire da un buco nero, a livello micro, un minuscolo buco nero potrebbe distruggerne un altro, liberando una certa quantità di energia. Una batteria che pesa un chilogrammo potrebbe generare milioni di volte l’energia di una analoga batteria al litio.

A voler essere ottimisti, la tecnologia delle batterie potrebbe seguire una curva esponenziale simile a quella della tecnologia informatica.

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I fisici hanno proposto modifiche al famigerato “paradosso del gatto di Schrödinger” che potrebbero aiutare a spiegare perché le particelle quantistiche possono esistere in più di uno stato contemporaneamente, mentre gli oggetti di grandi dimensioni (come l’universo) apparentemente non possono farlo.

Le strutture più grandi dell’universo sembrano seguire le regole della relatività di Einstein, mentre gli oggetti più piccoli obbediscono alla meccanica quantistica. Le modifiche proposte alle equazioni del gatto di Schrödinger possono aiutare a unire le due teorie?

Il collasso del sistema

Le bizzarre leggi della fisica quantistica postulano che gli oggetti fisici possono esistere in una combinazione di più stati, come trovarsi in due posti contemporaneamente o possedere diverse velocità contemporaneamente. Secondo questa teoria, un sistema rimane in tale “sovrapposizione” finché non interagisce con un dispositivo di misurazione, acquisendo solo valori definiti come risultato della misurazione. Un cambiamento così brusco nello stato del sistema è chiamato collasso.

Il fisico Erwin Schrödinger riassunse questa teoria nel 1935 con il suo famoso paradosso felino, usando la metafora di un gatto in una scatola sigillata che è contemporaneamente vivo e morto finché la scatola non viene aperta, facendo così crollare lo stato del gatto e rivelandone il destino.

Tuttavia, l’applicazione di queste regole a scenari del mondo reale deve affrontare delle sfide, ed è qui che sorge il vero paradosso. Mentre le leggi quantistiche valgono per il regno delle particelle elementari, gli oggetti più grandi si comportano in accordo con la fisica classica come previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein, e non vengono mai osservati in una sovrapposizione di stati. Descrivere l’intero universo utilizzando i principi quantistici pone ostacoli ancora maggiori, poiché il cosmo appare del tutto classico e non dispone di alcun osservatore esterno che serva da dispositivo di misurazione del suo stato.

“La domanda è: può l’Universo, che non ha un ambiente circostante, trovarsi in una tale sovrapposizione?”
L’autore principale dello studio, Matteo Carlesso, fisico teorico dell’Università di Trieste, ha dichiarato “Le osservazioni dicono di no: tutto segue le previsioni classiche della Relatività Generale. Allora, cosa significa una tale sovrapposizione?”

Per affrontare questa questione, Carlesso e i suoi colleghi hanno proposto modifiche all’equazione di Schrödinger, che governa il modo in cui tutti gli stati, compresi quelli in sovrapposizione, evolvono nel tempo. Attendiamo maggiori progressi su questo punto.

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