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Uno sguardo ai robot

Nell'industria, in ospedale, a casa. Ma anche nei laboratori e persino nei campi e nelle fattorie. I robot hanno un futuro sicuramente florido, ma anche il presente non è affatto male. Facciamo due passi nel cuore della robotica, una disciplina che vede l'Italia all'avanguardia.
Da diversi anni ormai i robot sono saltati fuori dalle pagine dei libri di fantascienza e si sono infiltrati, a volte in modo palese, altre volte in modo più sotterraneo, nella nostra vita quotidiana. Sono robot a tutti gli effetti alcune delle aspirapolveri che troviamo in commercio, gli automi impiegati nell'industria e con ogni probabilità lo saranno presto automobili, treni e aerei. Non basta. Perché i robot hanno fatto il loro ingresso anche nei laboratori di ricerca e la robotica rappresenta oggi un punto di incontro tra discipline molto diverse tra loro, come l'ingegneria, la biologia, la fisica e le neuroscienze. Forse non a caso, allora, uno dei cinque libri che quest'anno si contenderanno il Premio Galileo per la divulgazione scientifica si intitola I robot ci guardano. Scritto da Nicola Nosengo e pubblicato da Zanichelli nella collana Chiavi di Lettura, questo saggio racconta il mondo della robotica a 360 gradi, mettendone in risalto i successi, ma anche le criticità. Perché se abbiamo un'idea sempre più chiara di cosa siano i robot, non abbiamo ancora deciso fino in fondo che ruolo debbano avere nella nostra società.
Su Aula di Scienze trovate anche un'intervista all'autore di "I robot ci guardano" Nicola Nosengo a questo link. Cliccando qui trovate la pagina ufficiale del concorso letterario del Premio Galileo.
Che cos'è un robot? “Non saprei definire cosa sia un robot, ma saprei riconoscerne uno nel caso lo vedessi”. Parola di Joseph Engelberger, socio dell'inventore George Devol, l'uomo che inventò il primo robot industriale, Unimate, un braccio meccanico utilizzato nell'industria automobilistica a partire dai primi anni Sessanta. In generale un robot (la parola deriva dal cecoslovacco “robota”, ovvero “lavoro pesante”) è un apparato in grado di svolgere compiti al posto dell'uomo. Detta così è un po' troppo semplice, dal momento che potremmo considerare robot anche elettrodomestici piuttosto comuni come ventilatori e lavatrici. Per essere robot serve qualcosa di più. Un robot deve saper adattarsi a circostanze mutevoli nel contesto in cui opera. Per farlo ha bisogno di programmi e di un apparato di sensori e rilevatori (come telecamere, o fotocellule) capaci di renderlo consapevole di un contesto che cambia. Riassumendo, i fattori che distinguono un robot da una macchina sono due:
  • la possibilità di elaborare dati in un contesto non sempre definibile a priori;
  • la capacità concreta di maneggiare la materia, modificandola secondo le esigenze.
Dove lavorano oggi i robot? Oggi i robot ci circondano e hanno un ruolo cruciale nell'industria, nella ricerca e in tanti altri campi. In ambito industriale i robot sono circa 1 milione e 200 mila, e trovano il loro maggior impiego in Asia. L'industria automobilistica è uno dei settori maggiormente coinvolti: non a caso Unimate, il primo robot impiegato in una fabbrica, lavorava nella catena di montaggio della General Motors. I robot trovano impiego anche nel settore ospedaliero (è il caso del robot-chirurgo da Vinci) e nelle nostre case (il più famoso è senz'altro Roomba, il robot aspirapolvere). Da diversi anni la robotica ha fatto il suo ingresso anche in campo militare con i droni, robot in grado di bonificare campi minati, e con i cingolati robotici. Tornando in ambito civile i robot possono e potranno dire la loro anche nel settore primario. Grazie al loro impiego, operazioni come il taglio delle erbacce o la mungitura non avranno quasi più bisogno dell'intervento umano: Lettuce-Bot, per esempio, è un "robot agricoltore" capace di raccogliere gli ortaggi ed estirpare le erbacce. Ma i robot sono già in grado di fare più di quanto possiamo immaginare: i tempi infatti sono tecnologicamente maturi anche per l'impiego di automobili e aerei capaci di fare tutto da soli. L'ostacolo principale all'ingresso della robotica su larga scala nel settore dei trasporti è oggi solo di natura giuridica. In caso di incidente, infatti, chi si assumerebbe la responsabilità? Il proprietario dell'auto? La casa produttrice del veicolo? La compagnia aerea? Dirimere questioni etico-giuridiche come queste non è semplice. Per questo ruolo, a oggi, non c'è robot che possa sostituire l'essere umano.
L'Economist ha dedicato uno speciale sulla robotica. Per approndire, lo potete vedere a questo link. Sempre sulle pagine online dell'Economist potete leggere un articolo di approfondimento sul funzionamento di Lettuce-Bot, il robot agricoltore. Il link è questo.
Che aspetto hanno i robot industriali? Spesso film e serie televisive ci mostrano robot antropomorfi, simili in tutto e per tutto agli esseri umani. È il caso del servizievole C-3PO della saga di Star Wars, oppure dell'irascibile Bender nella serie Futurama di Matt Groening. Nell'industria di oggi, tuttavia, i robot antropomorfi sono una sparuta minoranza: dal punto di vista ingegneristico, creare robot a nostra immagine e somiglianza non sarebbe il più delle volte una buona idea, dal momento che non sempre il corpo umano offre soluzioni adatte alle esigenze dei costruttori. Così i progettisti tendono a disegnare automi con funzionalità meccaniche che all'uomo non sono concesse. In termini più tecnici gli ingegneri aumentano quelli che sono i gradi di libertà di una macchina, ovvero il numero di movimenti possibili per un apparato: nel caso dei bracci robotici dell'industria, per esempio, i gradi di libertà possono essere decisamente maggiori rispetto a quelli che caratterizzano gli arti superiori dell'essere umano. Il futuro, tuttavia, potrebbe riservare nuovi spazi per i robot antropomorfi, che nei prossimi anni, con ogni probabilità, saranno impiegati in campo assistenziale: in questo caso, infatti, l'aspetto umanoide dei robot giocherebbe un ruolo non marginale nello stabilire una relazione empatica con le persone assistite, rivelandosi perciò un'esigenza fondamentale.
Oltre a essere una star del cinema, C-3PO è entrato anche nella Robot Hall of Fame, un elenco dei robot più importanti della storia. Non ci sono solo stelle del cinema come C-3PO stesso o Wall-E (entrato nella Hall of Fame nel 2012), ma anche robot realmente costruiti, come il già citato Unimate. A questo indirizzo trovate la pagina ufficiale della Robot Hall of Fame.
Che cosa ha a che fare la robotica con le neuroscienze? In alcuni ambiti della ricerca scientifica, in particolare nel settore delle neuroscienze, i robot stanno trovando sempre più spazio. A differenza di quanto succede nel campo dell'industria, in questo caso, gli ingegneri si ispirano molto da vicino agli esseri umani. Il motivo è abbastanza prevedibile: costruiamo robot simili a noi per cercare di conoscere meglio il nostro corpo, la nostra mente e studiare l'interazione tra questi due aspetti che sono alla base dello sviluppo di una persona. In questo modo i robot consentono agli scienziati di mettere alla prova da un punto di vista pratico alcune delle teorie emergenti nel campo delle neuroscienze. Un esempio mirabile in questo senso è iCub, il robot-bambino sviluppato dall'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova insieme all'Università di Genova. iCub ha lo scopo di studiare l'apprendimento dei bambini a partire dalla manipolazione degli oggetti. Il software che guida iCub punta a ricreare le condizioni di apprendimento dei bambini, partendo da poche impalcature innate sulle quali si aggiungono via via una serie di informazioni ambientali e comportamentali tali da consentire al robot di imparare un numero sempre maggiore di movimenti.
Vedere all'opera un esemplare di iCub può essere molto indicativo delle potenzialità del robot-bambino. Eccone un video:
Il sito del progetto iCub è icub.org L'Istituto Italiano di Tecnologia ha sede a Genova e l'indirizzo del sito web è www.iit.it
Oltre all'IIT di Genova, quali sono i centri di eccellenza italiani nel settore della robotica? In Italia la ricerca sulla robotica è all'avanguardia. Non c'è solo l'IIT. Altri centri importanti sono il VisLab dell'Università di Parma e l'Istututo di biorobotica della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa. Attivi sin dal 1998, i ricercatori di VisLab hanno messo a punto G.O.L.D. (Generic Obstacles and Lane Detection), un sistema in grado di guidare un'automobile nel traffico riconoscendo ostacoli, pedoni, traiettorie e anche segnali stradali. Fra i progetti di robotica della Sant'Anna di Pisa c'è invece Octopus, un robot creato per l'esplorazione dei fondali marini che sfrutta le caratteristiche dei polpi. Il progetto, coordinato da Cecilia Laschi, vede la collaborazione di ingegneri, biologi marini e neuroscienziati. Alla Sant'Anna di Pisa afferisce anche il gruppo di Cesare Stefanini e Paolo Dario, che sono impegnati nel progetto Lampetra, una lampreda robotica che ha lo scopo di chiarire il funzionamento del sistema nervoso in un'ottica evolutiva.
Un'auto senza pilota? O meglio, con il pilota automatico? Sì può già fare, eccome. Eccone la prova: i ricercatori di VisLab portati in giro nei pressi di Parma, dove ha sede il VisLab, proprio da un'automobile in grado di fare tutto da sola. Il video direttamente dal canale Youtube di VisLab:

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