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Un robot dalla pelle artificiale
La pelle artificiale, sperimentata quest'estate su un robot, apre nuovi affascinanti orizzonti per la realizzazione di protesi che potranno utilizzare il tatto per registrare sensazioni umane
di Benedetta Palombi
Il robot ha intrapreso il suo percorso di acquisizione dei cinque sensi che lo rendera' sempre piu' simile
all'essere umano. Lo scorso luglio si e' svolto a Sestri Levante un convegno che ha visto scienziati, ricercatori e studenti provenienti da tutta Europa confrontarsi su
Robotcub, il progetto piu' avanzato nel campo
dell'intelligenza artificiale messo a punto dall'Istituto Italiano di Tecnologia di Genova. I ricercatori hanno lavorato insieme per implementare le soluzioni tecnologiche da applicare al baby robot che gia' corre nei corridoi
dell'Istituto genovese. A guardarlo, ricoperto dal suo guscio di plastica bianca, piu' che un bambino sembra quasi
Caspar, il simpatico fantasmino cinematografico. ICub, questo il nome datogli dagli scienziati, misura un metro di altezza ed
e' capace di riprodurre i movimenti di un bambino di due-tre anni. Il cucciolo di robot ha molte caratteristiche senza precedenti. Sta cominciando, per esempio, imparare le nozioni che i ricercatori-papa' gli trasmettono ed
e' gia' capace di riproporle a seconda delle diverse situazioni in cui si trova. Attraverso lo sviluppo di nuovi algoritmi iniziera' un percorso di conoscenza che ne migliorera'
l'apprendimento automatico, il controllo e la visione artificiale. Oltre ai classici sensori che lo collegano con il mondo, come apparati acustici, microfoni e microtelecamere ha occhi di ultima generazione, che si muovono come i nostri e con cui puo' guardare il mondo anche senza spostare la testa, con le mani ha piena liberta' di movimento e proprio come noi avra' il senso del tatto con cui sviluppare sensazioni
''umane''. La novita' piu' attesa del meeting di Sestri Levante e' stata proprio la presentazione del nuovo brevetto per la pelle artificiale umanoide. La pelle hi-tech non
e' soltanto un rivestimento compatibile con il corpo umano, l' ICub avra' sensazioni tattili come gli esseri umani perche' la sua pelle artificiale
e' sensibile e in grado di captare e reagire a sensazioni e informazioni proprio come la nostra cute. Il baby robot potra' toccare con mano ogni tipo di superficie, sentendone le differenze. Potra' sollevare gli oggetti percependone il peso e il calore attraverso i sensori collegati al cervello artificiale. Ma come funziona la
''pelle'' che dara' brividi e sensibilita' al piccolo robot? Si tratta di una rete di sensori disposti a reticolo triangolare in grado di avvertire e riconoscere qualita' e caratteristiche di ogni superficie, non solo quelle piane ma anche quelle curve. I triangoli sono a loro volta connessi a gruppi di 32 consentendo la gestione di centinaia di punti sensibili con un limitato numero di connessioni. Tale dispositivo
e' estremamente utile in quanto puo' fornire indicazioni sullo stato interno del sistema, ma anche sulle caratteristiche fisiche
dell'ambiente con cui il robot si trova ad interagire. Proprio come i bambini il baby robot potra' imparare a individuare gli oggetti e a manipolarli, riconoscendo quelli piu' delicati senza romperli. Le applicazioni possibili sono numerose e comprendono diversi ambiti di utilizzo. Il sensore
e' stato sviluppato nell'ambito degli studi sulla robotica ma ulteriori applicazioni possono essere i dispositivi nei quali
l'interazione uomo-macchina avviene attraverso contatto ''fisico'' (per esempio nei volanti o sedili delle autovetture per misurare la posizione e la pressione esercitata dalla mani o la distribuzione dei pesi dei passeggeri) o il settore
dell'abbigliamento ''tecnico'', nel quale i sensori potrebbero essere utilizzati per misurare lo stato fisiologico della persona che li indossa. Questo brevetto rappresenta una rivoluzione senza precedenti soprattutto se si pensa ai disabili con arti meccanici. Le protesi di acciaio potranno essere rivestite di pelle artificiale permettendo cosi' movimenti e sensibilita' del tutto simili a quelli umani. In questo ambito
l'innovazione piu' importante rimane quella di aver reso possibile la sensorializzazione di superfici curve. Il fine del progetto Robotcub
e' quello di realizzare una piattaforma robotica umanoide completa con 53 gradi di
liberta', visione, tatto, udito e propriocezione, ovvero la capacita' di percepire il proprio corpo nello spazio. La caratteristica cruciale che dovrebbe possedere il robot alla fine del progetto
e' quella di apprendere e sviluppare queste capacita' attraverso l'interazione con
l'ambiente circostante e non perche' programmate a priori dai progettisti. Ma quali potrebbero essere le altre applicazioni pratiche di questo progetto?
Il robot sarebbe direttamente utilizzabile come supporto ai disabili, nelle fabbriche, in condizioni pericolose per
l'uomo. Ma la vera tecnologia rivoluzionaria sarebbe quella dell'intelligenza. Gli algoritmi e i meccanismi che potrebbero permettere di raggiungere questo traguardo potrebbero essere riutilizzati ovunque: automazione industriale, trasporti, spazio, controllo di sistemi complessi. Il sogno grandioso degli scienziati
e' quello di andare oltre il semplice impiego di questa tecnologia nel campo
robotico. Muovendosi in ambiti di ricerca che vanno dalle neuroscienze, ai nuovi farmaci e alle
nanobiotecnologie, il progetto Robotcub fa compiere un enorme balzo nel futuro rendendo possibile
l'utilizzo della pelle artificiale umanoide anche per scopi medici e chirurgici. Grazie a ICub forse si potranno dare delle risposte significative a situazioni fino a questo momento considerate irreversibili come le ustioni piu' gravi. La sostituzione della pelle danneggiata in modo irreparabile rappresenta, infatti, sicuramente
l'obiettivo piu' ambizioso. Si potra' andare ben oltre la funzione estetica del rivestimento artificiale restituendo la sensorialita' perduta, arrivando a fabbricare un
''vestito'' di riserva per chi e' vittima di gravi incidenti.
Il sesto senso della pelle
La pelle e' il solo organo di senso che ricopre la totalita' del corpo.
E' il luogo della percezione di molti sensi distinti come il calore, il dolore, la pressione, il contatto. Il tatto poi
e' l'unico dei sensi esterni che possiede una struttura riflessiva dalla quale si costituiscono in seguito altre riflessivita' sensoriali e, sulla base di queste, si sviluppa la riflessivita' del pensiero. La pelle percepisce anche la temperatura e
l'umidita' dell'ambiente. Non solo, i recettori presenti nella pelle e collegati ai peli del corpo vi dicono anche quanta pressione puo' esercitare il vento sulla nostra pelle. Gli studi sulla sensibilita' della pelle bastano a
''fornire le prove che l'uomo ha piu' di cinque sensi''. Certe funzioni che un tempo venivano raggruppate insieme e definite semplicemente
''tatto'' sono ora considerate sensi a se' stanti. Per esempio, i recettori dolorifici rispondono in maniera differenziata a stimoli meccanici, termici e chimici. Altri recettori percepiscono il prurito. Esistono prove secondo cui abbiamo almeno due tipi di recettori sensibili alla pressione: uno per gli stimoli superficiali leggeri, un altro per quelli profondi. Nella mano
dell'uomo il senso del tatto e' particolarmente sviluppato. Secondo una rivista, alcuni ricercatori hanno scoperto che la mano puo' individuare un puntino di appena tre micron che sporge da una superficie. Recentemente, uno studio ha dimostrato che attraverso la pelle
e' possibile percepire la quantita' di ossigeno presente nell'ambiente. La sensazionale scoperta, che ipotizza
l'esistenza di un sesto senso sulla cute umana, e' stata fatta da un gruppo di
ricercatori dell'Universita' della California di San Diego (Usa). La sperimentazione
e' stata condotta sui topi che, come gli anfibi, sono in grado di ''respirare'' attraverso la superficie corporea. A quanto pare, in questi mammiferi la pelle sembra svolgere un ruolo importante nella percezione del livello di ossigeno presente
nell'atmosfera. Lo studio rappresenta una speranza concreta nella lotta contro le anemie e tutte le patologie del sangue che coinvolgono i globuli rossi.
L'assorbimento di ossigeno ha come conseguenza la stimolazione renale per la sintesi della
eritropoietina, un ormone implicato nella produzione dei globuli rossi. La capacita' di assorbire ossigeno attraverso la pelle (respirazione cutanea) era conosciuta negli anfibi ma non nei mammiferi. Infatti, i canali per lo scambio di ossigeno scoperti sulla pelle dei topi sono gli stessi che si trovano nei polmoni di tutti i mammiferi. Non
e' ancora possibile sapere se questo possa avvenire anche negli esseri umani. (B.P.)
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