Obiettivo di fondo dell’Istituto italiano di Tecnologia (Iit) è la ricerca di soluzioni tecnologiche bioispirate che, imitando la natura, possano migliorare in modo sostenibile la qualità della vita dell’uomo. In particolare, gli studi sulla robotica hanno aperto la strada allo sviluppo di componenti e applicazioni d’avanguardia, utilizzabili anche nel campo della riabilitazione. Due dispositivi Iit in fase di sperimentazione clinica sono: Arbot, per la riabilitazione della caviglia, un progetto tutt’ora in corso presso il Centro di Riabilitazione Motoria Inail di Volterra; e Wristbot, per la riabilitazione del polso, attualmente utilizzato presso il Laboratorio di Robotica del Centro Riabilitativo, inaugurato all’Ospedale Gaslini di Genova.

La riabilitazione robotica, sia in ambito ortopedico sia in quello neurologico, ha grandi prospettive di sviluppo nelle strutture ospedaliere e cliniche pubbliche e private. In parallelo, la diffusione della telemedicina potrà anche consentire al paziente di utilizzare i robot a casa con la supervisione via rete di personale specializzato, ottimizzando i percorsi riabilitativi e i costi dell’assistenza. Ma la ricerca robotica di Iit punta più in là: alle protesi intelligenti, per esempio, arti con caratteristiche molto simili a quelle umane, dotati di capacità di presa, movimento e manipolazione, equilibrio e flessibilità. CoMan, per esempio, è un robot compliant, ovvero con “muscoli” che si distinguono per la propria “cedevolezza” intrinseca, una caratteristica dei sistemi meccanici opposta alla “rigidezza”. Possiede un sistema vestibolare simile a quello umano che gli consente un equilibrio unico per un robot: muove gambe e piedi proprio come un uomo anche a seguito di sollecitazioni Il contributo italiano alla robotica avanzata o spostamenti laterali e mantiene l’equilibrio senza cadere.

Soft Hand, invece, è una mano robotica collegata all’avambraccio tramite elettrodi che registrano l’attività elettrica di superficie del muscolo (sEMG). Questo dispositivo (pensato per gli amputati) permette di variare il grado di intensità della contrazione della mano e quindi la forza della presa. Iit sta lavorando anche allo sviluppo di esoscheletri e a forme di alimentazione energetica per massimizzarne l’autonomia. Un altro progetto riguarda iCub, la comunità di umanoidi più diffusi al mondo, sviluppata in modalità open source. iCub è un robot umanoide dalle dimensioni di un bambino di quattro anni. Possiede 53 “snodi” (gradi di libertà) di movimento, la maggior parte dei quali sono nelle braccia e nelle mani per consentire azioni di presa e di manipolazione fine degli oggetti; ha telecamere che riproducono la vista, microfoni per la ricezione dei suoni; il busto, le braccia e i palmi delle mani sono rivestiti da una pelle artificiale, una superficie sensorizzata che permette di riprodurre il senso del tatto, registrando e rispondendo al contatto fisico con le persone e gli oggetti. iCub è dotato di un’intelligenza artificiale che gli consente di imparare e, in futuro, di capire le situazioni e scegliere l’azione da compiere.

L’Istituto italiano della Tecnologia ha all’attivo anche progetti di ricerca su robot che potranno completamente sostituire l’uomo in situazioni di pericolo come i terremoti e la fuga di materiali tossici o pericolosi (pensiamo agli incidenti nelle centrali nucleari). Nei prossimi 10 anni si attualizzerà la prima generazione di robot umanoidi, compagni in grado di aiutarci in casa, negli ospedali, di fare baby sitting e assistenza gli anziani, e ancora di parlare e comprendere ordini vocali e gestuali, di interagire con noi nell’ambiente domestico e di lavoro.

Già nell’immediato futuro avremo la possibilità di interconnettere al corpo umano protesi ed esoscheletri, per aiutare chi ha perso la mobilità. In questa sfida, l’Europa e l’Italia – con iCub – sono all’avanguardia in questo settore. Una tecnologia che ci vede competere alla pari con Usa e Giappone per definire i prossimi standard a livello globale, nello stesso modo in cui lo hanno fatto negli ultimi decenni i colossi della Silicon Valley.

Nel 2060, un terzo degli europei sarà più che sessantacinquenne, contro l’attuale 18%. Il rapporto fra cittadini lavoratori (fra i 19 e i 65 anni) e i cittadini non attivi e pensionati (oltre i 65 anni) salirà dall’attuale 26% a oltre il 50% nel 2060. In questo scenario la robotica sarà una tecnologia indispensabile. Si tratta di una sfida tecnologica senza precedenti. Una straordinaria opportunità sociale che richiede un eccezionale sforzo scientifico interdisciplinare.

Se questo è il futuro, il presente ha ben altri limiti: oggi il robot è anzitutto un concentrato meccatronico di ingranaggi, motori, elettronica e sensori che imita alcune capacità dell’uomo. Per muoversi come noi richiede potenze elettriche molto elevate e complessità meccaniche enormi. Per avere capacità cognitive come le nostre richiede supercomputer grandi come una casa e potenze elettriche paragonabili a quelle di una città. Troppo in confronto all’uomo che con qualche centinaio di calorie – un pezzo di cioccolata – alimenta un sofisticatissimo organismo, capace di correre i 100 metri in meno di 10 secondi, di saltare oltre la quota di 2.40 metri, di parare un pallone che arriva in porta a 120 km/h da 15 metri di distanza. O anche di parlare più lingue, di pensare, decidere e fare con un cervello che dopo 3 miliardi di anni di evoluzione è arrivato a fare tutto con meno di 40 watt – circa la metà di un pc portatile.

Le tecnologie che stiamo sviluppando in Iit ci permetteranno di superare queste difficoltà e creare il futuro che abbiamo descritto. I robot saranno i nostri compagni e aiutanti; l’intelligenza artificiale porterà ricchezza e in seconda battuta ci permetterà di ridurre i consumi e riportare la produzione – spesso delocalizzata – nel nostro paese. Le nanotecnologie saranno poi presenti in questo scenario nella forma di nuovi materiali “intelligenti” che renderanno il corpo del robot flessibile ed energicamente efficiente come quello umano. Materiali biodegradabili saranno usati in tutta la catena produttiva, sostituendo quelli derivati dal petrolio. La tecnologia sarà un vero patrimonio dell’umanità consentendo anche ai paesi emergenti o sottosviluppati di accedere a un benessere veramente sostenibile.

Le frontiere della robotica su “Aspenia”

aspenia

La terza ondata della robotica, l’interazione tra esseri umani e macchine e i quesiti che emergono dallo sviluppo accelerato della robotica. Sono questi i temi al centro del focus del nuovo numero di Aspenia in edicola, da cui è tratto il contributo del direttore scientifico dell’Iit di Genova, Roberto Cingolani, che anticipiamo.

Il numero della rivista sarà presentato nell’incontro-dibattito «Giovani e robot. L’impresa digitale e il suo futuro» che si terrà lunedì 30 marzo alle ore 18 presso Assolombarda, in via Pantano 9 a Milano. All’evento, moderato da Roberto Napoletano, direttore del Sole 24 Ore, parteciperanno Akhil Aryan, co-founder di One-Shop, Silvia Candiani, consigliere Valore D e general manager Consumer Cee di Microsoft, Chiara Giovenzana, director of community engagement – Singularity University, Maximo Ibarra, amministratore delegato e direttore generale di Wind Telecomunicazioni, Gianfelice Rocca, presidente di Assolombarda, Giulio Tremonti, presidente dell’Aspen Institute Italia. In collegamento da New York interverrà John Micklethwait, direttore di Bloomberg News.