sabato 25 novembre 2023

Il solitario Barricelli e la nascita degli organismi numerici

 


Il MANIAC (acronimo di Mathematical Analyzer, Numerical Integrator And Computer), la cui architettura fu progettata quasi esclusivamente da John von Neumann agli inizi degli anni Cinquanta, era il più potente “cervello elettronico” dell’epoca e fu installato presso l’IAS (Institute for Advanced Study) di Princeton, nel New Jersey. Finanziato quasi interamente con fondi delle forze armate, serviva principalmente per eseguire i complessi calcoli che portarono alla costruzione della bomba termonucleare all’idrogeno. Il suo nome, scherzoso e non ufficiale, faceva il verso a quello dell’ENIAC, che lo aveva preceduto dal 1946, sempre con scopi principalmente militari (e per le previsioni meteorologiche). C'erano cinque kilobyte di memoria totale archiviati nella macchina. Un’inezia per gli standard odierni, ma allora era un arsenale.

Maniac è il nome anche della bella e documentata biografia romanzata di John von Neumann e storia dell’evoluzione del suo calcolatore elettronico, scritta dal cileno Benjamín Labatut (Adelphi, 2023). Di sicuro Labatut ha giocato con il significato della parola che, in inglese come in italiano, indica una persona con problemi mentali, un pazzo. E il libro abbonda di figure di persone geniali e un po’ folli, a cominciare dallo stesso matematico di origine ungherese. Ma von Neumann non è il solo. A metà circa di Maniac compare e scompare nel giro di due capitoli non consecutivi l’enigmatica e affascinante figura di Nils Aall Barricelli.


Nella finzione letteraria ne parla la testimonianza di Julian Bigelow, l’ingegnere informatico che fu il braccio destro di Von Neumann nella progettazione e nella realizzazione della macchina. Il capitolo si intitola proprio “Un vero scienziato pazzo”.
Appena il MANIAC cominciò a funzionare Johnny chiamò a lavorarci un vero scienziato pazzo. 
Nils Aall Barricelli. 
Mezzo norvegese e mezzo italiano. 
Totalmente folle.

A Johnny era venuta un'ossessione per la biologia, e quest'uomo lasciò nel suo ufficio un bigliettino scritto a mano. 
“Interessato a condurre una serie di esperimenti numerici allo scopo di verificare la possibilità che un'evoluzione simile a quella degli organismi viventi abbia luogo in un universo creato artificialmente”
Con accluse specifiche e alcune pubblicazioni accademiche. 
Johnny mi chiese cosa ne pensavo. 
Non aspettò la mia risposta. 
L'indomani gli accordò libero accesso. 
Gli disse che poteva far girare qualunque simulazione volesse. 
Una volta terminati i calcoli per la bomba, ovviamente.
Barricelli era nato a Roma il 24 gennaio 1912 da padre italiano e madre norvegese. Secondo Richard Goodman, un microbiologo che fece amicizia con il matematico negli anni '60, Barricelli affermava di aver inventato il calcolo infinitesimale prima del suo decimo compleanno. Quando il ragazzo mostrò i calcoli a suo padre, apprese che Newton e Leibniz lo avevano preceduto di un paio di secoli. Mentre era studente all'Università di Roma, Barricelli studiò matematica e fisica con Enrico Fermi. Un paio d'anni dopo la laurea nel 1936, emigrò in Norvegia con la madre recentemente divorziata e la sorella minore.

Mentre infuriava la Seconda guerra mondiale, Barricelli studiava. Nonostante avesse presentato una tesi di 500 pagine sull'analisi statistica delle variazioni climatiche nel 1946, Barricelli non completò mai il suo dottorato di ricerca. La commissione di tesi gli ordinò di ridurre l’articolo a un decimo delle dimensioni, altrimenti non avrebbe accettato il lavoro. Invece di capitolare, Barricelli rinunciò alla laurea.

Barricelli iniziò a modellare i fenomeni biologici su carta, ma i suoi calcoli erano lenti e limitati. Fece domanda per studiare negli Stati Uniti come borsista Fulbright, dove avrebbe potuto lavorare con la macchina IAS. Come scrisse nella sua richiesta di borsa di studio originale nel 1951, cercò di “effettuare esperimenti numerici per mezzo di grandi macchine calcolatrici”, al fine di chiarire, attraverso la matematica, “i primi stadi dell’evoluzione di una specie”. Desiderava anche socializzare con grandi menti: “comunicare con statistici e teorici dell’evoluzione americani”. Al momento della presentazione della domanda era un assistente di 39 anni presso l'Università di Oslo.

Sebbene il programma inizialmente lo respinse a causa di un problema di visto, all'inizio del 1953 Barricelli arrivò all’Institute for Advanced Study come membro in visita. "Spero che troverete il signor Baricelli [sic] una persona interessante con cui parlare", scrisse Ragnar Frisch, un collega di Barricelli che più tardi avrebbe vinto il primo Premio Nobel per l'economia, in una lettera a von Neumann. “Non è sempre molto sistematico nella sua esposizione”, continuava Frisch, “ma ha idee interessanti”. Comunque, non è vero che “fu chiamato”, ma fu presentato con ottime credenziali.
Le sue idee erano deliranti. 
Voleva imitare all'interno del MANIAC l’evoluzione della vita.

“Il primo linguaggio e la prima tecnologia sulla Terra non furono creati da esseri umani. Furono creati da molecole primordiali quasi quattro miliardi di anni fa. Sto pensando alla possibilità che un processo evolutivo potenzialmente in grado di condurre a risultati analoghi si possa avviare nella memoria di un calcolatore”.

Credeva nella simbiogenesi. 
Una teoria estremamente controversa opposta al darwinismo. 
Spiega la complessità degli organismi viventi attraverso le associazioni simbiotiche anziché mediante la selezione naturale dell'ereditarietà. 
Una fusione tra forme più semplici.
L'ipotesi simbiogenetica fu articolata per la prima volta dal naturalista russo Konstantin Merezhkovsky nel 1905. Egli era già a conoscenza del lavoro svolto dal botanico tedesco Andreas Schimper, che, avendo osservato nel 1883 come la divisione dei cloroplasti nelle piante verdi ricordasse quella dei cianobatteri, aveva proposto che le piante verdi derivino dall'unione simbiotica di due organismi. Successivamente, nel 1920, Ivan Wallin estese l'idea di un'origine endosimbiontica anche ai mitocondri. Ma tutte queste ipotesi furono inizialmente tralasciate o confutate. Analisi più dettagliate di cianobatteri e cloroplasti, effettuate grazie al microscopio elettronico, e la scoperta che i plastidi e i mitocondri contengono un proprio DNA (che fu riconosciuto come il materiale ereditario degli organismi) portarono a una rivalutazione dei fatti negli anni Sessanta.

Come avrebbe scritto lo stesso Barricelli in un lungo articolo riguardante il suo lavoro su Civiltà delle macchine di Leonardo Sinisgalli (1955: a. 3, mag., fasc. 3, pp. 27-33), “Un'ipotesi ardita fu avanzata nel 1924 da Kozo-Polyansky quando già si cominciava a sapere qualche cosa di queste analogie. L'ipotesi di Kozo-Poliansky è che tutti i geni ed anche diverse altre molecole della cellula che sono dotate di potere autocatalitico discendono da altrettanti virus od organismi di natura simile ai virus che per simbiosi un po’ per volta si sono associati al resto della cellula. Secondo questa teoria, che Kozo-Polyansky chiama teoria della “simbiogenesi“, il processo di evoluzione che ha permesso la formazione della cellula fu iniziato da una simbiosi tra alcuni organismi di natura simile ai virus. A questi poi col tempo si sarebbero associati nuovi simbionti della stessa natura ed in numero sempre crescente, ed il processo di evoluzione così iniziato avrebbe reso possibile la formazione dei vari organi della cellula”


Sul registro del computer di Barricelli presso l’Institute for Advanced Study, in caratteri scritti a mano a matita datati 3 marzo 1953, c’è il titolo “Problema di simbiogenesi”.

La teoria della simbiogenesi nella sua moderna accezione fu esposta e diffusa per la prima volta nel 1975 da Lynn Margulis, che la ufficializzò nel 1981 nel libro Symbiosis in Cell Evolution (La simbiosi nell'evoluzione cellulare); nel libro viene spiegato come le cellule eucariotiche si siano originate come comunità di entità interagenti tra loro, tra cui ad esempio spirochete endosimbiontiche che svilupparono flagelli e ciglia eucariotici, ma la biologa andrebbe, con più ragione, ricordata per la sua opera di divulgatrice. Infatti, alle spalle dell’opera di Lynn Margulis c’è una lunga storia di idee, alle quali è molto debitrice (e stranamente non cita l’articolo di Kozo-Polyansky che Barricelli conosceva bene).

Attualmente la simbiogenesi è largamente accettata e supportata da prove scientifiche. Nei primi tempi venne accettata molto lentamente tra i biologi, ma grazie al largo numero di prove portate a sostegno nei 30 anni seguenti, è utilizzata su un numero sempre maggiore di sistemi biologici. Oggi è l'unica spiegazione plausibile esistente per l'evoluzione e la discontinuità esistente tra procarioti ed eucarioti.
Disseminò di numeri casuali la memoria del MANIAC.  
Introdusse regole per governare il loro comportamento. 
È così che li faceva “evolvere”. 
La sua ipotesi era che avrebbero cominciato a mostrare le stesse caratteristiche dei geni.

(...)

Ognuno degli organismi di Barricelli era una stringa di numeri. 
Entravano in contatto si fondevano mutavano morivano o procreavano. 
Potevano instaurare una simbiosi per diventare più complessi. 
Potevano regredire a forme piü semplici. 
Trasformarsi in predatori. In parassiti.
Barricelli codificò i suoi organismi numerici sulla macchina IAS per dimostrare la sua tesi. Scrisse che "È molto facile fabbricare o semplicemente definire entità con la capacità di riprodursi, ad esempio, nel regno dell'aritmetica".

Ma qual era il metodo che utilizzava? Lo spiega nell’articolo su Civiltà delle macchine:

“Per esempio, possiamo usare come elementi alcuni numeri scritti sulla prima linea di un foglio a quadretti - vedi fig. 1 dove i numeri negativi sono sottolineati - e scegliere ad arbitrio una regola di riproduzione di questi numeri.

In fig. 1 si è usata la seguente: in una unità di tempo (generazione) un numero positivo m si riproduce m caselle a destra ed un numero negativo n si riproduce n caselle a sinistra. Il risultato che si ottiene dalla prima riga seguendo questa regola di riproduzione è scritto nella seconda riga. Applicando la stessa regola di riproduzione sulla seconda riga si ottiene la terza riga, e così via. Naturalmente per continuare bisognerà fissare delle regole per fissare ciò che dovrà avvenire quando due numeri capitano nella stessa casella. Ma di ciò si parlerà più avanti.

L’altra facoltà essenziale per una evoluzione darwiniana, la capacità di subire cambiamenti ereditari, non è così diffusa come la capacità di riprodursi, ma si conoscono elementi in cui la detta capacità esiste (...) Artificialmente non vi è alcuna difficoltà a definire elementi che oltre alla facoltà di riprodursi hanno anche la facoltà di subire cambiamenti ereditari. Negli elementi numerici sopra definiti possiamo per esempio stabilire delle regole di mutazione approfittando dei casi in cui due numeri capitano nella stessa casella. Il numero da collocare nella detta casella potrà risultare diverso da entrambi e rappresenterà in tal caso una mutazione. (...)


In questo modo si ha una classe di elementi numerici capaci di riprodursi è di subire mutazioni. Le condizioni per un processo di evoluzione in base ai principi di Darwin sarebbero presenti. I numeri, che hanno maggiore probabilità di sopravvivere nell’ambiente creato dalle regole che abbiamo scelto, sopravviveranno. Gli altri verranno man mano eliminati. Si avrà un processo di adattamento all’ambiente, un processo di evoluzione darwiniana”.

Poi, per indurre processi di evoluzione, cambiava le regole: “Per mettere alla prova la teoria della simbiosi dei geni possiamo ricorrere ancora una volta all’impiego di elementi numerici. Basterà modificare le regole della riproduzione impiegate in maniera tale da favorire qualche forma di associazione utilitaria (simbiosi) tra elementi numerici diversi. Così si potrà vedere se è vero che associando elementi con le proprietà fondamentali precedentemente descritte si possa iniziare un processo di evoluzione che si svolga in base allo stesso meccanismo che regola l’evoluzione biologica. Per favorire l’associazione utilitaria (simbiosi) possiamo apportare alle regole di riproduzione adottate delle modifiche per (...) rendere possibile la riproduzione di un elemento numerico solo quando ne sono presenti degli altri da esso differenti. In tal modo si rende necessaria l'associazione utilitaria (simbiosi) di elementi numerici diversi onde rendere possibile la riproduzione. Alle suddette regole di riproduzione si possono poi associare delle regole di mutazione a piacere, per es. sfruttando i casi in cui due numeri cadono nella stessa casella”.

E così via, fino alla prova di compilare la prima riga (generazione) di soli 1 e -1 e caselle vuote (0) estraendoli a sorte in modo casuale con il lancio di due monete.

Il bello è che, all’inizio, faceva tutto con penna e fogli quadrettati. Solo successivamente ebbe la possibilità di ricorrere alla schede perforate del computer.

All'interno del dispositivo, Barricelli programmò mondi costantemente mutabili, ciascuno con file di 512 "geni", rappresentati da numeri interi relativi. Mentre il computer attraversava centinaia e migliaia di generazioni (il massimo fu 5.400) emergevano raggruppamenti persistenti di geni, che Barricelli considerava organismi. Il trucco consisteva nel modificare le leggi della natura create dall’uomo - “norme”, come le chiamava lui - che governavano l’universo e le sue entità. Doveva mantenere questi ecosistemi sull’orlo del disordine e della stasi. Troppo caos e le sue creature si sarebbero trasformate in un caos disorganizzato; troppo poco e si sarebbero omogeneizzate. Il punto nel mezzo, tuttavia, sosteneva processi realistici.

L’azione di equilibrio di Barricelli non era sempre facile. Le sue prime prove furono piene di parassiti: geni numerici primitivi, spesso singoli, invasero lo spazio e divorarono i loro vicini. In genere, era in grado di assistere solo a un paio di cambiamenti ereditari, o al massimo a una manciata, prima che il mondo si distruggesse. Per creare processi evolutivi duraturi, aveva bisogno di ostacolare la capacità di questi parassiti di riprodursi rapidamente. Quando tornò all'Istituto nel 1954 per iniziare una seconda serie di esperimenti, Barricelli apportò alcuni cambiamenti cruciali. Innanzitutto, limitò la proliferazione dei parassiti a una volta per generazione. Questo vincolo consentiva ai suoi organismi numerici un più ampio margine di manovra per superare il problema. In secondo luogo, iniziò a impiegare norme diverse per le diverse sezioni dei suoi universi. Ciò costringeva i suoi organismi numerici ad adattarsi sempre.

Anche negli universi precedenti, Barricelli si rese conto che la mutazione e la selezione naturale da sole non erano sufficienti a spiegare la genesi delle specie. In effetti, la maggior parte delle singole mutazioni erano dannose. Scrisse che “La maggior parte delle nuove varietà che hanno mostrato la capacità di espandersi sono il risultato di fenomeni di incrocio e non di mutazioni, sebbene le mutazioni (soprattutto quelle dannose) siano state molto più frequenti dei cambiamenti ereditari mediante incrocio negli esperimenti condotti".

Quando un organismo diventava perfettamente adatto ad un ambiente, la più piccola variazione non faceva altro che indebolirlo. In tali casi, furono necessarie altre modificazioni, effettuate mediante una fecondazione incrociata, per dare all'organismo numerico una qualche possibilità di miglioramento. Ciò indicava a Barricelli che le simbiosi, l’incrocio genetico e “una forma primitiva di riproduzione sessuale” erano essenziali per l’emergere della vita.

Barricelli programmò alcuni dei primi algoritmi informatici che assomigliano ai processi della vita reale: una suddivisione di ciò che oggi chiamiamo “vita artificiale”, che cerca di simulare i sistemi viventi nei computer. Barricelli lanciò una sfida coraggiosa al modello darwiniano standard di evoluzione per competizione, dimostrando che gli organismi si sono evoluti anche per simbiosi e cooperazione.


In effetti, i progetti di Barricelli hanno anticipato molte attuali vie di ricerca, compresi gli automi cellulari, programmi per computer che coinvolgono griglie di numeri abbinate a regole locali che possono produrre comportamenti complicati e imprevedibili. I suoi modelli hanno una sorprendente somiglianza con gli automi cellulari unidimensionali (reticoli realistici di schemi numerici) proposti da Stanislaw Ulam e, manco a dirlo, da von Neumann, e studiati da Stephen Wolfram.

Barricelli vedeva i suoi organismi informatici come un modello di vita, su questo pianeta e su qualsiasi altro. "La questione se un tipo di simbioorganismo si sviluppi nella memoria di un computer digitale mentre un altro tipo si sviluppi in un laboratorio chimico o mediante un processo naturale su qualche pianeta o satellite non aggiunge nulla di fondamentale a questa differenza", scrisse. Un mese dopo che Barricelli aveva iniziato i suoi esperimenti sulla macchina IAS, Crick e Watson annunciarono la forma del DNA come una doppia elica. Ma conoscere la forma della vita biologica non ha intaccato la convinzione di Barricelli di aver catturato i meccanismi della vita su un computer. Lasciamo che Watson e Crick definiscano il DNA una doppia elica. Barricelli li chiamava “numeri a forma di molecola”.
Ogni due cicli prendeva un campione dalla memoria del MANIAC e lo stampava.
Rigogliosi paesaggi matematici simili a giganteschi quadri espressionisti astratti.
L'elettroencefalogramma di un folle. 
Fissava un punto e gridava Perfetto! quando gli organismi si erano scambiati dei "geni" per creare un simbionte. 
Scandaloso! quando diventavano parassiti.
Gli esperimenti di Barricelli avevano anche un lato estetico. Insolitamente per l’epoca, convertì gli 1 e gli 0 digitali della memoria del computer in immagini pittoriche per evidenziare i suoi organismi numerici Quelle immagini, e le idee alla loro base, avrebbero influenzato gli animatori computerizzati nelle generazioni a venire.

Barricelli non si è limitato a creare un universo di organismi numerici, ha convertito i suoi organismi in immagini. I conteggi computerizzati di 1 e 0 si sarebbero poi auto-organizzati in griglie visive di squisita varietà e consistenza.

Barricelli era convinto che i numeri potessero cominciare a sviluppare una vita propria.
Sono l'inizio di una qualche forma di vita aliena o semplicemente modelli della vita? No, non sono modelli. Sono una particolare categoria di strutture autoreplicanti, già definite!
“Ma deve essere ben chiaro che il compito delle nostre ricerche non è stato quello di indagare come si siano svolte le prime fasi dell’evoluzione biologica. Il nostro compito è invece di indagare se processi di evoluzione in base agli stessi principi che, come si suppone, regolano l’evoluzione biologica sono possibili e come si svolgerebbero inizialmente partendo da elementi numerici o di qualsiasi natura anche se completamente diversi dai virus e dai geni, purché capaci di riprodursi, di mutare ereditariamente e di associarsi in organizzazioni (simbioorganismi) che offrono un vantaggio selettivo”.

(...)

“Processi di evoluzione secondo i principi dell’evoluzione biologica e i cui i fenomeni di incrocio (o riproduzione sessuale) hanno una parte preponderante, possono essere realizzati con molti tipi di elementi capaci di riprodursi, mutare ed associarsi in simbioorganismi. Non si tratta quindi di un fenomeno particolare caratteristico per un determinati tipo di elementi, come ad esempio le molecole degli acidi desossiribonucleici (virus e geni), ma di un fenomeno statistico generale che interessa molti tipi di elementi con le suddette proprietà”.

(...)

“La possibilità di produrre processi di evoluzione insieme agli stessi principi che regolano l’evoluzione biologica, ma partendo da elementi autoriproduttivi di natura qualsiasi, solleva la questione se gli organismi numerici ed eventualmente altri organismi che possono essere sviluppati in simili processi di evoluzione siano da considerarsi come organismi viventi. Teoricamente siffatti organismi, se sviluppati in universi di dimensioni sufficienti e in condizioni adatte, potrebbero avere le stesse e forse anche maggiori possibilità di evoluzione e varietà di forme. Che si voglia o no riconoscerli come organismi viventi, ciò potrà in definitiva essere una questione di definizione. Volendo scegliere una definizione molto comprensiva si potrebbe considerare come vivente ogni organismo capace di riprodursi e di subire cambiamenti ereditari. Con questa definizione sarebbero viventi non solo i virus e i geni, ma anche gli organismi numerici e gli elementi numerici che li compongono”.

(...)

“Ma anche volendo considerare come viventi soltanto i simbioorganismi di natura, diciamo così, albuminica, non bisogna credere che tutti questi organismi debbano necessariamente rassomigliare alle forme di vita che conosciamo sulla Terra né che la Terra debba essere necessariamente l’ambiente migliore per lo sviluppo di siffatte forme di vita”.
Ma alla fine i suoi esperimenti fallirono. 
Sebbene io abbia creato una classe di numeri capaci di riprodursi e di subire mutamenti ereditari, l’evoluzione numerica non va molto lontano e non ha prodotto in nessun caso un livello di fitness sufficiente a mettere la specie al riparo dalla totale distruzione e ad assicurare un processo evolutivo illimitato come quello che ha avuto luogo sulla Terra e che ha portato a organismi sempre più avanzati. Manca qualcosa che permetta di spiegare la formazione di organi e di facoltà complesse come quelle degli organismi viventi. Per quante mutazioni facciamo, i numeri restano sempre numeri. Non diventeranno mai organismi viventi! 
Appunti presi in preda alla disperazione.

Ciarlatano/visionario? 
Probabilmente entrambe le cose. 
Molto in anticipo sul suo tempo. 
Troppo.

Le sue entità numeriche evolvevano in un universo digitale vuoto nel corso dei pochi cicli di calcolo lasciati liberi dalla bomba all’idrogeno. 
Chissà cosa sarebbe riuscito a ottenere con più cicli a disposizione. 
Ma svanirono senza lasciare tracce. 
Molte delle sue idee furono riscoperte in seguito da altri ricercatori che non erano a conoscenza del suo lavoro.

Fu Johnny a seppellirlo? Forse. 
Fra loro accadde qualcosa. Litigarono di brutto. 
Nessuno dei due ha mai riconosciuto il lavoro dell'altro. 
Nemmeno una parola nei loro scritti. Ho controllato. 
Come se non si fossero mai conosciuti. 
Johnny è ancora riverito come il padre della vita artificiale. 
Mentre l'altro pazzo non lo ricorda nessuno. 
Un giorno di punto in bianco gli fu negato l'accesso al MANIAC. 
Non lo vedemmo mai più.
Ciò che ha sepolto Barricelli nell'oscurità è qualcosa di misterioso. Essere intransigente nelle sue opinioni e non un giocatore di squadra, senza dubbio ha portato all’isolamento di Barricelli dal mainstream accademico. Ma è probabile che Barricelli e l’indomabile von Neumann non andassero più d’accordo.

In un successivo capitolo che Labatut attribuisce alla testimonianza di Barricelli, forse è contenuta la verità sul suo allontanamento da Princeton e dal MANIAC:
“Non sono pazzo. Non sono mai stato pazzo. Non sono folle, anche se molte mi hanno definito così. In tutti questi anni travagliati, questi anni infernali passati a lavorare lontano da tutti, ignorato, vilipeso e invisibile, non ho perso la testa, non ho lasciato che lo sconforto mi conducesse alla follia e mi precipitasse nel delirio. (...) Sono un uomo di scienza. Un sostenitore del potere della verità, un avversario dell'ignoranza e un nemico naturale del nichilismo e dell’incommensurabile abisso della disperazione, perché mi sono votato al futuro. (...) Ma io ho visto qualcosa che mi ha fatto capire che esistono lande selvagge irriducibili alla sola logica, qualcosa che si fa beffe dei venerati principi che gli scienziati hanno tanto a cuore, quel loro cuore debole è pavido - ho visto la vita digitale. Non è in arrivo, è qui. Le creature che ho immaginato si stanno evolvendo più in fretta di quanto potrebbe fare un qualunque sistema biologico. Tanto belle quanto inevitabili. (...) Perciò ho sopportato l’umiliazione di divenire un oggetto di scherno. Uno zimbello. Un esempio negativo, deriso da uomini inferiori sospinti in alto dalle volgari gerarchie del mondo. (...) Ormai è la rabbia a sostenermi (...) Perché è stato a causa della rabbia, del puro rancore cieco che una volta - una volta sola - sono andato vicino a perdere la testa. Ira e sdegno, stizza e odio nei confronti della gazza ladra, di quel demonio sorridente, John von Neumann.

Ha rubato le mie idee! Ha sabotato e usurpato i miei esperimenti, quei numeri scrupolosamente ibridati tra loro che già traboccavano di promesse di vita, e quando non è riuscito a piegarli ai suoi obiettivi li ha distorti e travisati. (...) Usando la sua influenza, ha seppellito la mia ricerca e anche il mio nome, prima negandomi l’accesso al suo calcolatore (il MANIAC, nome quanto mai appropriato), poi evitando deliberatamente qualunque riferimento diretto al mio lavoro in uno dei suoi libri, proprio quello che - per motivi che mi sfuggono - viene considerato da tutti come il compendio definitivo sugli automi e gli organismi digitali. (...) Non ho nemmeno potuto far ricorso: quel bastardo è morto prima di completare il suo libro. (...) Da allora sono rimasto impotente a guardare mentre altri sfruttavano e mietevano un campo che ero stato io il primo a concimare, seminare e far germogliare. (...) Ed è stato allora, quando mi trovavo a un passo dalla scoperta, quando la mia terra promessa cominciava a profilarsi all’orizzonte, che von Neumann ha preso a interessarsi al mio progetto.

All’inizio ne era affascinato quanto me. Arrivava all’istituto nel cuore della notte - l’unico momento in cui mi era concesso lavorare - e mi tempestava di domande molto insistenti. Da quel che sceglieva di chiedere si capiva la qualità del suo pensiero (...) ed ebbi l’opportunità di scrutare dentro la sua testa. Mi chiese se avessi sentito parlare delle macchine di Turing con oracolo. Col tempo sono giunto a considerare quella semplice domanda come un test (...) Turing anelava a qualcosa di diverso [dai calcolatori moderni], una macchina capace di guardare oltre la logica e comportarsi in modo più simile agli esseri umani, che sono dotati non solo di intelligenza, ma anche di intuito. (...)
Nella sua accezione più ampia, un oracolo può essere considerato come una serie di procedure di decisione in grado di superare i limiti di una Macchina di Turing, In pratica, l’accesso all’oracolo renderebbe una macchina ibrida capace di affrontare classi di problemi che nessun sistema algoritmico può risolvere. Un altro campo in cui gli oracoli hanno mostrato una funzione teorica è nella classificazione dei problemi “trattabili” o “intrattabili”, risolvibili cioè in tempo polinomiale o esponenziale in relazione alla dimensione n del problema. Ovviamente, il potere di calcolo di una macchina di Turing con oracolo è conseguenza diretta delle caratteristiche di decidibilità del linguaggio oracolo. Una macchina di Turing con oracolo è tale se, di fronte a un problema computazionale incalcolabile, almeno in certo tempo, in cui è necessaria una scelta (sì o no), tira a indovinare, esattamente come facciamo noi.
“Non dimenticherò mai quel momento. (...) Ero arrivato all’istituto a mezzanotte e stavo scendendo le scale che conducevano al MANIAC, quando (...) mi accorsi subito, con mio estremo sconcerto, che il MANIAC stava lavorando a pieno regime, e che von Neumann stava facendo girare il mio codice. Il mio codice!” (...) Lui mi assecondò è non parve risentirsi per il mio tono, ma quando notai che aveva ottimizzato diverse subroutine e introdotto importanti cambiamenti nei miei successivi cicli computazionali, alterando le mie istruzioni in modi che non riuscivo a comprendere, persi il controllo. Mi sentii a tal punto tradito che lo spinsi via è balzai in avanti per interrompere il processo prima che fosse troppo tardi. (...)

Non riesco a ricordare cosa dissi a quel mostro per allontanarlo dal mio esperimento, ma ricordo con assoluta chiarezza che lui reagì in modo sorprendentemente pacato. (...) Fece orecchie da mercante alle mie lamentele e si limitò ad andarsene senza proferire parola, e senza scusarsi per quel che aveva fatto. Né mai si sarebbe scusato in futuro. Quella fu l’ultima volta in cui ci parlammo, e capii subito che i miei giorni col MANIAC erano contati”.
Insomma, mentre Barricelli voleva ricreare la vita in un ambiente digitale, von Neumann voleva creare l’intelligenza artificiale. In più era molto più potente, e non certo uno stinco di santo.

Barricelli morì a Oslo nel 1993, solo e dimenticato.

mercoledì 15 novembre 2023

Il sordido Merezhkovsky

 


Le storie che si raccontano sugli scienziati sono spesso eroiche. La figura la cui idea rivoluzionaria viene rifiutata, dimenticata e poi confermata è un classico di tale narrazione. A mio parere, uno dei principali difetti della divulgazione in rete delle conquiste della scienza è quello di presentare molti scienziati e scienziate come individui eccezionali, spesso in lotta contro ambienti sociali e intellettuali ostili, talvolta illuminati da improvvisi lampi di genio e da considerare come nuovi maestri di saggezza, di cui si ricordano frasi celebri come meme o si citano aneddoti edificanti. Va bene, alcuni lo sono stati, ma in realtà gli uomini e le donne di scienza sono esseri umani come tutti gli altri, con i loro pregi e difetti, che talvolta possono essere addirittura dei crimini.

Lasciamo perdere le frodi accademiche, oramai tanto diffuse da sembrare banali, in cui ambizione, sete di profitto e di carriera, hanno portato e portano tuttora alcuni a plagiare le scoperte di altri, a truccare o aggiustare i dati sperimentali, a pubblicare su riviste a pagamento di dubbia affidabilità, addirittura a minacciare fisicamente o a denunciare chi li sbugiarda (per fortuna la comunità scientifica ha sviluppato per sua natura un cospicuo apparato di anticorpi e di metodi per scoprire le truffe, che prima o poi vengono smascherate).

Lasciamo anche perdere i casi più clamorosi e citati in cui, in particolari momenti della storia, mossi dal nazionalismo e dall’ideologia, con scopi fatti addirittura passare per “umanitari”, alcuni singoli o gruppi di scienziati hanno progettato e propugnato armi di distruzione di massa per finire in fretta una guerra (i gas nelle trincee, la bomba atomica) o addirittura evitarne altre (alcuni tra gli “alieni ungheresi” emigrati negli USA furono tentati dall’idea di bombardare preventivamente l’Unione Sovietica con le bombe A prima che i russi potessero averle anch’essi, per evitare una Terza guerra mondiale).

No, in questo caso parlo di crimini più comuni e odiosi.

Prendiamo il caso di Konstantin Merezhkovsky (1855-1921), considerato il “padre” della simbiogenesi (termine da lui coniato). Nei primi decenni del ventesimo secolo, suggerì che gli organelli cellulari come i mitocondri e i cloroplasti si fossero originati dalla simbiosi di organismi più semplici simili ai batteri. Presentò questa teoria nel 1910, nel suo lavoro “La teoria dei due plasmi come base della simbiogenesi, un nuovo studio sulle origini degli organismi”, sebbene i fondamenti dell'idea fossero già apparsi nel 1905 nel precedente articolo, “La natura e le origini dei cromatofori nel regno vegetale”. Le sue idee furono a lungo respinte e considerate eccentriche. Eppure, i suoi articoli a lungo dimenticati, ridicolizzati o emarginati, hanno in seguito ricevuto consensi in tutto il mondo. Eppure, eppure, questo geniale naturalista fu anche una spia zarista, un proto-nazista antisemita e un pedofilo seriale.

Nato nella famiglia di un alto funzionario imperiale, Konstantin Sergeevic Merezhkovsky (Константи́н Серге́евич Мережко́вский, poi traslitteratelo come più vi piace), ricevette una buona educazione. Il padre, Sergei Ivanovich, prestò servizio sotto gli imperatori Nicola I e Alessandro II nell'ufficio del dipartimento di corte. La madre era la figlia del direttore dell'ufficio del capo della polizia di San Pietroburgo. La famiglia contava cinque fratelli e tre sorelle, di cui uno, Dmitrij Sergeevic, diventò poeta simbolista e scrittore di romanzi impregnati di religiosità tipicamente russa.

Nel 1869 Konstantin entrò alla Facoltà di Giurisprudenza, poiché il padre voleva che suo figlio maggiore continuasse le tradizioni familiari e diventasse un funzionario, ma nel 1875 fece domanda all'Università Imperiale di San Pietroburgo per il dipartimento di scienze della natura della Facoltà di Fisica e Matematica. Mentre era ancora studente, sotto la guida dello zoologo degli invertebrati Nikolai Petrovich Wagner, iniziò a condurre studi scientifici (principalmente zoologici): si interessò alle diatomee e pubblicò i suoi primi lavori. Conseguì il diploma universitario il 20 novembre 1880.

Dopo la laurea fu mandato all'estero per due anni, dove studiò antropologia, zoologia e in parte botanica a Berlino, Parigi e Lipsia, oltre che alla stazione di biologia marina di Napoli. Al ritorno dall'estero, nel 1883 discusse la sua tesi "Materiali per la conoscenza dei pigmenti animali" e tenne lezioni di zoologia all'Università di San Pietroburgo (1884) e ai corsi superiori femminili. Nel 1880-1886 fu collaboratore di Wagner, e poi suo assistente. Le principali ricerche di questo periodo riguardavano i celenterati, gli idrozoi e le spugne.

Nel 1883 sposò Olga Petrovna Sultanova. Nel 1886 emigrò improvvisamente dalla Russia per motivi inspiegabili, forse collegati ad atti di violenza sessuale su minori per i quali fu alla fine perseguito penalmente. La famiglia si stabilì in Crimea, dove Konstantin trovò lavoro come botanico studiando le varietà di uva; creò anche una consistente collezione di diatomee del Mar Nero.

Il periodo di Crimea (1886-1898) fu segnato da studi speciali sulle diatomee del Mar Nero e del Mar d'Azov, nel 1897 lavorò alla stazione di Sebastopoli, poi andò alla stazione russa di Villefranche-sur-Mer presso Nizza, dove studiò le alghe. In questo periodo furono redatte le sue principali opere sulle diatomee. Contemporaneamente pubblicò articoli sulla viticoltura; nel 1898 gli fu commissionato uno studio fondamentale con illustrazioni, “Ampelografia [studio dei vitigni] della Crimea”. Nel 1898 lasciò la moglie e il giovane figlio in Crimea ed emigrò improvvisamente in America, dove prese il nome di William Adler.

Merezhkovsky rimase in America per 4 anni (1898-1902); lavorò all'Università di Berkeley vicino a San Francisco e visse per qualche tempo a Los Angeles sotto pseudonimo. Studiò le alghe, scrisse “Studi sull'endocromo delle diatomee”, pubblicò una serie di lavori che descrivevano nuovi taxa. Durante la sua permanenza negli Stati Uniti, scrisse Il paradiso terrestre, o sogno di una notte d'inverno, una favola ambientata nel ventisettesimo secolo: essenzialmente un’utopia fascista-eugenetica, con la riproduzione di una nuova razza umana secondo la sua forma ideale pedofila e l'utilizzo di schiavi asiatici e africani.

Nel 1902 tornò in Russia. Il 18 febbraio 1902 prese il posto di curatore del museo zoologico dell'Università di Kazan. Nel 1903 discusse la sua tesi sul tema "Sulla morfologia delle diatomee" e conseguì un master in botanica, dove sviluppò il suo nuovo interesse per i licheni. Il 14 gennaio 1904 Merezhkovsky fu nominato assistente professore nel dipartimento di botanica. Il 14 ottobre 1906 fu nominato professore straordinario ad interim presso l'Università Imperiale di Kazan. Il 17 gennaio 1907 fu confermato dottore in botanica e dal 1° gennaio 1908 divenne professore ordinario.

La duplice natura dei licheni come funghi e alghe, segnalata per la prima volta dal botanico svizzero Simon Schwendener nel 1867, aveva portato diversi biologi a considerare il ruolo della simbiosi nell'evoluzione. I licheni mostrano come nuovi organismi possano essere sintetizzati da due diversi tipi di organismi che vivono in intima associazione. Herbert Spencer aveva utilizzato la simbiosi dei licheni come microcosmo della sua visione super-organismica della vita. Lo vedeva come un “accordo comunista” basato su una divisione del lavoro tra pianta e animale. Ma le interpretazioni del rapporto tra alghe e funghi variavano, poiché i botanici impiegavano una varietà di metafore antropomorfe: Schwendener vedeva il lichene in termini di schiavitù da parte di un padrone fungino sulle alghe catturate, Johannes Reinke interpretava il rapporto come un consorzio.

Il famoso biologo tedesco Anton de Bary coniò il termine simbiosi nel 1879 come parola neutra semplicemente per indicare la convivenza di due o più organismi con nomi diversi, per abbracciare un continuum di relazioni dal parassitismo al mutualismo. Il termine symbiotismus era stato utilizzato l’anno precedente da Albert Bernard Frank, ricordato oggi soprattutto per i suoi studi pionieristici sulla simbiosi tra funghi e radici di piante da lui denominata “micorriza”. A partire dal 1880, furono trovate prove di alghe che vivevano all'interno dei protozoi e nel tessuto delle spugne, dell'idra e di alcuni vermi. Anche la simbiosi di batteri che fissano l'azoto nei noduli radicali delle leguminose è un fenomeno diffuso.

Quando tali esempi di simbiosi furono considerati alla luce di nuove prove citologiche della continuità fisica dei cloroplasti, portarono molti ricercatori a suggerire che varie parti della cellula (nucleo, citoplasma, cloroplasti, mitocondri e centrioli) si fossero evolute come simbionti. Che i cloroplasti potessero essere sorti come organismi simbiotici indipendenti era stato menzionato da molti biologi negli anni 1880 e 1890, tra cui l'ex studente di de Bary Andreas Schimper, che aveva notato che i cloroplasti delle cellule vegetali somigliavano ai cianobatteri. Merezhkovsky ricordava che l’idea gli era venuta “in modo del tutto spontaneo” dopo aver letto il classico articolo di Schimper del 1885. Schimper aveva anche suggerito che i cloroplasti potrebbero essersi formati per simbiosi nel suo famoso articolo del 1883 in cui coniò il termine “cloroplasto”.

Merezhkovsky sosteneva che gli organelli cellulari, il nucleo e i cloroplasti sono i discendenti di batteri che si sono evoluti in una simbiosi intracellulare con le amebe. Le idee di Merezhkovsky, a lungo rifiutate, diedero però il via una corrente sotterranea che percorse tutto il Novecento, finché sfociò nella moderna teoria della simbiogenesi sviluppata e resa popolare negli anni Settanta dall’americana Lynn Margulis, e ora ampiamente accettata nella visione darwinista come una forma di “evoluzione parallela”. La visione moderna è che si siano verificati due eventi endosimbiotici, uno con l’incorporazione di batteri che divennero i mitocondri di tutti gli eucarioti, e un altro subito dopo, nella linea che portò alle piante, per formare i cloroplasti.


Verso la fine del secolo, Merezhkovsky costituì un considerevole erbario di licheni, contenente oltre 2000 esemplari raccolti dalla Russia, dall'Austria e dal Mediterraneo. La collezione è conservata all'Università di Kazan.

Come molti studenti russi della fine del XIX secolo, Merezhkovsky iniziò ad essere a favore della rivoluzione. Ma finì per diventare un collaboratore della polizia segreta dello zar. Fu anche uno degli organizzatori di un'organizzazione nazionalista e antisemita di Kazan: il "Dipartimento di Kazan dell'Unione del popolo russo", un'organizzazione sostenuta dallo zar, ed era un mediatore segreto per il Ministero degli affari interni. In qualità di "professore di destra", come veniva chiamato, il suo compito era quello di cercare e riferire su tutte le circostanze pericolose e sospette e di sradicare gli ebrei e gli altri "traditori". Molti dei suoi colleghi furono allontanati dopo le sue denunce segrete e persino pubbliche al giornale di Kazan. Infatti, al famoso biologo, ittiologo e geografo fisico Lev Simonovic Berg (1876-1950), fondatore della limnologia in Russia, fu impedito di ottenere una cattedra all’Università di Kazan dopo le denunce pubbliche di Merezhkovsky. Berg era ebreo e Merezhkovsky lo odiava. Nel frattempo, continuò a fare scienza, fino a quando scoppiò lo scandalo.

Il 12 aprile 1914 presso il Dipartimento di Giustizia di San Pietroburgo fu aperto il procedimento penale numero 1303. (Fu chiuso il 22 febbraio 1917 e nel 1931 l'archivio fu distrutto per ordine della Direzione archivistica centrale). Un procedimento penale fu aperto anche a Kazan il 28 aprile da un investigatore del tribunale distrettuale della città. Il ministro della Pubblica Istruzione destituì Merezhkovsky dall'incarico di professore ordinario di botanica all'Università di Kazan e lo mise solo a disposizione. Merezhkovsky rimase ufficialmente in quella posizione fino al febbraio 1917.

Merezhkovsky fu accusato di pedofilia (di aver violentato almeno 26 ragazzine), e fuggì un’altra volta all'estero. Ne seguì uno scandalo di portata nazionale. Casi più vecchi rivelarono che era fuggito da San Pietroburgo nel 1886, poi dalla Crimea nel 1898, per paura di essere perseguito per stupro di giovani ragazze (non è escluso che fosse avvertito in precedenza dai suoi protettori politici). Sembra che anche in California fosse stato sospettato di almeno un episodio di violenza sessuale.

Merezhkovsky era fuggito in Francia nel 1914 dove rimase per gran parte della guerra: Nizza, Mentone e Parigi. Nel febbraio 1918 si rifugiò in Svizzera dove rimase per il resto della sua vita. Viveva molto modestamente grazie al reddito risparmiato, in una stanza dell'Hôtel des Familles a Ginevra. Fu lì, due settimane prima della fine della guerra, il 25 ottobre 1918, che tenne la sua ultima relazione su quello che considerava “il lavoro della sua vita”. Questa presentazione fu la base del suo lungo articolo, La plante considérée comme un complexe symbiotique, pubblicato due anni dopo nel "Bulletin de la Société des Sciences Naturelles de l’Ouest de la France". Merezhkovsky era amareggiato, malato e stanco. Come lamentava, da quando aveva annunciato la sua teoria sulla natura simbiotica dei cloroplasti nel 1905, “aveva fatto pochi progressi”; spesso veniva “completamente ignorato”. Aveva intenzione di scrivere un libro sull'argomento, ma altri lavori lo ostacolarono e poi, durante la lotta politica in Russia prima della guerra, era diventato troppo debole per scriverlo; “alla fine la guerra, la rivoluzione..." Così, osservava, "è solo oggi, alla vigilia di lasciare questo triste mondo, che ho deciso di sviluppare un po' più in dettaglio le mie idee per consolidare e ampliare la base su cui poggiano” . Merezhkovsky riferiva di aver scritto a più di cinquanta scienziati, editori e istituzioni (tra cui la Carnegie Institution) chiedendo loro di pubblicare l'opera, e spiegando loro che essendo privo di ogni risorsa non gli restava molto da vivere.

Il suo ultimo scritto, pubblicato a Ginevra, fu l'opera filosofica cosmogonica “Il ritmo universale come base di un nuovo concetto dell'universo” (1920), dove combinava il suo antisemitismo, l'eugenetica e un afflato spiritualista con l'idea che fosse "un salvatore dell'umanità". In esso prefigurava con approvazione la campagna di sterminio nazista contro gli ebrei europei.


A Ginevra cadde gravemente depresso, rimase senza soldi e il 9 gennaio 1921 fu trovato morto nella sua camera d'albergo dell'Hotel des Families, legato al letto con una maschera alimentata con un gas asfissiante da un contenitore metallico. Sembra che il suo suicidio fosse direttamente collegato alle sue convinzioni utopiche pedofile così come alla sua opinione che stava diventando troppo vecchio e malato per continuare la sua carriera di abusi sulle minorenni. Lasciò un biglietto scritto in latino, che poi andò perduto: "Troppo vecchio per lavorare e troppo malato per vivere" furono le ultime parole.