Centauri,  robot volanti, telechirurgia … il  futuro è già qui, all’IIT

La 2B all’Istituto Italiano di Tecnologia

di Camilla Carratù, Elena Giannelli, Maria Giovanna Lauria, Luca Mangini, Lorenzo Moretti,  Eleonora Malatesta, Alice Moscatelli, Matilde Pedroncini, Bianca Stefanelli ed Emma Zini, 2B

L’ IIT (Istituto italiano  di tecnologia) è un centro di ricerca scientifica di eccellenza, riferimento internazionale per la ricerca ad alto contenuto tecnologico, con sede a Genova.  Si distingue per il suo approccio multidisciplinare e internazionale, operando in campi come robotica e intelligenza artificiale, nanotecnologie e materiali intelligenti, scienze della vita e neuroscienze, tecnologie per la sostenibilità ambientale e l’energia. In occasione dell’Open Day rivolto alle scuole, abbiamo visitato il Centro genovese dedicato alla Robotica. Il CRIS (Center for Robotics and Intelligent Systems) di San Quirico ospita laboratori e strutture all’avanguardia. Vi lavorano scienziati e ricercatori provenienti da tutto il mondo, che per un giorno si mettono a disposizione dei visitatori, illustrando e – talvolta – facendo toccare con mano i risultati del loro lavoro.

Nel laboratorio HHCM – Humanoids and Human Centered Mecathronics (Umanoidi e meccatronica centrata sull’uomo): vengono costruiti robot umanoidi, perciò con capacità motorie simili a quelle umane. Il processo di realizzazione inizia dall’acquisto dei materiali che compongono il singolo motore,  poi il robot viene ultimato con l’aggiunta di altri elementi per costruire le diverse parti del “corpo” come gli arti e il busto; infine il robot viene programmato grazie ad algoritmi di ottimizzazione per insegnargli a muoversi autonomamente.

Il primo robot con cui abbiamo fatto conoscenza si chiama Centauro. Ha una base a quattro zampe e un busto antropomorfo, perciò mantiene le medesime caratteristiche di un mitico centauro.

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E’ progettato per aiutare i soccorritori umani in scenari di disastro, perché è abile nella “manipolazione” del terreno accidentato. Muovendosi su ruote, cioè su supporti facilmente reperibili sul mercato, risulta più conveniente rispetto a un umanoide che può spostarsi solo con il movimento degli arti inferiori e quindi che necessita di piedi artificiali molto costosi di circa 450 grammi l’uno.

Ciò non significa che Centauro non possa camminare, anzi, è dotato di articolazioni inferiori che gli permettono di muoversi come un quadrupede. Il bilanciamento e il perfezionamento delle giusta traiettoria sono molto importanti per permettere al robot di compiere azioni autonomamente come un umano. Un operatore umano deve controllare il robot a distanza.

 Il suo scopo è quello di innovare e dare supporto all’attività edile e di sostituire gli esseri umani nei compiti troppo pericolosi e gravosi o nocivi per la salute. Grazie alla forza delle sue articolazioni superiori è anche in grado di distruggere ostacoli.

Ci è stato anche mostrato il robot del progetto Concert, un robot modulare utilizzabile per aiutare gli operai nei cantieri,  capace di eseguire quattro azioni fondamentali: usare il trapano, carteggiare un muro, trasportare dei carichi pesanti in modo collaborativo e applicare vernici o prodotti nocivi per gli uomini sulle pareti. Grazie alla sua struttura ergonomica, può collocarsi in posizioni che per gli uomini possono essere difficili e faticose, e può raggiungere grandi altezze. Può rispondere a comandi vocali ed è sensibile a stimoli esterni.

Il laboratorio HUMAN-ROBOT INTERFACES AND INTERACTION (Interfacce e interazione uomo-robot) si occupa invece della ricerca tecnologica nell’ambito dell’assistenza ospedaliera e degli ambienti di lavoro. Qui la ricerca si concentra sulle possibilità di diminuire lo sforzo umano e rendere i robot  autonomi e collaborativi.

MOCA

Durante la visita guidata ci è stato mostrato uno dei nuovi robot realizzati dall’IIT chiamato MOCA, (acronimo di Mobile Collaborative Robotic Assistant.) Come dice il nome, si tratta di un assistente che può essere utilizzato per diversi scopi, tra cui lo svolgimento di lavori pesanti, faticosi per l’uomo, o di compiti di precisione.

 

 

Permette a chi la utilizza di non sentire il peso di un carico che dovrebbe essere sollevato con la sola forza fisica.  Grazie alla base mobile con quattro ruote, in grado di spostarsi in tutte le direzioni, al braccio robotico e alla mano artificiale, può essere utilizzato per sostituire l’uomo nel trasporto di carichi pesanti e  garantire un’esecuzione più sicura di compiti svolti in luoghi difficilmente raggiungibili. 

 

Applicazioni della mappatura 3D e dell’intelligenza artificiale

Un’altra tecnologia innovativa presentata durante la visita è stata quella della mappatura 3D degli spazi tramite speciali telecamere tridimensionali. Questo sistema consente di ricostruire in tempo reale l’ambiente circostante con estrema precisione, offrendo moltissime applicazioni pratiche. In ambito sportivo, ad esempio, permette di analizzare i movimenti degli atleti per ottimizzare le prestazioni e prevenire infortuni. Nel settore industriale, può essere utilizzato per il monitoraggio dei gesti ripetitivi dei lavoratori, contribuendo a ridurre il rischio di patologie. Anche in campo sanitario, la mappatura 3D può essere impiegata per osservare la postura e il carico articolare dei pazienti durante la riabilitazione, aiutando a prevenire il sovraccarico delle articolazioni e migliorando i percorsi terapeutici.

Durante la nostra visita, abbiamo avuto l’opportunità di sperimentare direttamente questa tecnologia: ci siamo posizionati in modo tale che tutte le telecamere riuscissero a vederci e abbiamo potuto vedere riprodotti i nostri movimenti in tempo reale su uno schermo. Il sistema riconosceva la posizione del corpo e dei singoli arti, mostrando come ogni gesto venisse tradotto in una rappresentazione digitale.

AMI e laboratorio di robotica per scopi medici

In ultimo, due gruppi di studenti hanno visto due laboratori differenti: i primi sono stati accompagnati al laboratorio AMI (Artificial Mechanical Intelligence), che si occupa di combinare l’intelligenza artificiale con la meccanica

 per inventare e controllare robot umanoidi col compito di interagire con gli esseri umani al meglio. 

Ci hanno presentato tre loro progetti:

  • Ergocub, sviluppato con il supporto dell’INAIL (Istituto Nazionale per l’Assicurazione contro gli Infortuni sul Lavoro) è un robot umanoide che in futuro potrebbe diventare un collega robot per i lavoratori aiutandoli nei loro sforzi quotidiani e monitorando stress e cattiva postura per prevenire le cosiddette malattie professionali,
  • Ironcub è un robot progettato per volare tramite propulsori jet. Diventerebbe così il primo robot umanoide della storia in grado di volare, con impieghi ad esempio nelle missioni di soccorso in luoghi impervi ed isolati.
  • iFeel, una tuta “smart” munita di sensori che possono monitorare oltre che ai parametrivitali del lavoratore anche stress e cattiva postura, per andare di nuovo a prevenire lo svilupparsi di malattie professionali. Inoltre, mediante un paio di scarpe anch’ esse munite di sensore, si può monitorare ancora meglio la salute dell’ operaio andando ad osservare come appoggia i piedi e come cammina. Anche questo progetto è sviluppato insieme all’ INAIL.

Robotica applicata alla medicina

L’altro gruppo ha visitato un laboratorio in cui i robot venivano utilizzati per aiutare i medici e chirurghi nelle operazioni complesse. Il robot permette di compiere l’operazione nel modo più sicuro e preciso possibile per evitare errori che potrebbero nuocere alla salute del paziente. Uno dei tre robot permette al medico di avere una visione 3D degli organi interni del paziente, consentendo al chirurgo di avere una visuale più chiara della zona in cui deve lavorare. Inoltre è stata inventata una penna laser che agevola la rimozione di tumori. Con essa il medico incide i movimenti che deve fare all’interno del corpo del paziente su un tablet che consente di fare movimenti meno tremolanti e netti. In ultimo è stata sviluppata una tecnica di chirurgia robotica a distanza.

di Camilla Carratù, Elena Giannelli, Maria Giovanna Lauria, Luca Mangini, Lorenzo Moretti,  Eleonora Malatesta, Alice Moscatelli, Matilde Pedroncini, Bianca Stefanelli ed Emma Zini, 2B

Come l’evoluzione “ci ha reso esseri con una morale”: il Darwin Day 2025 al Liceo D’Oria

di Benedetta Lorenzon e Ginevra Venturi, 4D

Il 12 Febbraio 2025 presso il Liceo Classico Andrea D’Oria si è tenuta una conferenza in occasione del Darwin Day. Ma che cos’è il Darwin Day? Si tratta di un giorno dedicato al ricordo dello scienziato Charles Darwin, nato proprio il 12 febbraio del 1809, e delle sue incredibili scoperte in merito all’evoluzione della specie che ancora oggi forniscono importanti spunti di riflessione per comprendere l’andamento della società contemporanea. Ad introdurre il convegno, tenutosi nell’aula magna del liceo, la professoressa Martina Savio, che ha anche presentato i due relatori: Domenico Saguato, presidente dell’associazione Genova Solidale, e Bruno Sterlini, ricercatore UniGe e IIT (Istituto Italiano di Tecnologia).

A prendere per primo la parola è stato Domenico Saguato, che ha trattato l’evoluzione dell’intelligenza umana dalle origini fino ad oggi, il progressivo intervento dell’uomo sulla natura e la nascita del pensiero simbolico e del linguaggio. 

Ha descritto lo sviluppo dell’essere umano andando indietro nella storia di 3 milioni di anni, quando i primi ominidi cominciarono a scendere dagli alberi, per poi affrontare i successivi passi salienti della loro evoluzione: l’uomo iniziò a “scheggiare” pietre (“e non ha più smesso!”, afferma scherzosamente Saguato), da preda divenne predatore e modificò la propria organizzazione sociale in forme sempre più organizzate e complesse fino alla nascita della prima etica umana. Ad aver portato a ciò è stato sicuramente l’aumento di volume del cervello, al quale si è giunti, tra le altre cose, grazie a un radicale calo delle temperature, che ha ridotto la resa fruttifera degli alberi. A causa di ciò, da prede siamo diventati predatori: nella nostra dieta la carne si è accostata al consumo di frutti. Assumendo un maggior numero di calorie, dunque, il cervello ha potuto svilupparsi più rapidamente (dobbiamo tenere conto infatti che il 25% del fabbisogno calorico giornaliero viene bruciato dal cervello).  

Un cervello così grande però comporta alcune complicazioni: come si può facilmente intuire, infatti, è difficile per una donna partorire una progenie con un cranio di tali dimensioni. Iniziano dunque ad avvenire nascite anticipate: l’uomo è l’unica specie animale a nascere senza essere autosufficiente. Per essere accuditi, i neonati necessitano di numerose cure e, dunque, si va creando un gruppo numeroso che coadiuva la madre, all’interno del quale le relazioni tra gli uomini si fanno sempre più complesse. All’evolversi delle relazioni umane si affianca l’evolversi del cervello, e all’evolversi del cervello si affianca l’evolversi delle relazioni umane, secondo un rapporto dialettico. In questo contesto nasce l’etica. Se tra gli altri mammiferi esiste solo l’etica della madre che accudisce il figlio (grazie all’ossitocina, l’ormone mammifero dell’amore), per quanto riguarda gli uomini questo amore viene rivolto non solo al figlio, ma a tutta la tribù. La “morale dell’equità” (come lo psicologo Michael Tomasello definisce questo nuovo approccio degli uomini nei confronti dei loro simili) è il prodotto di un processo di una selezione di gruppo. Tra i vari clan esistenti, progredisce quello in cui i sentimenti di unità e coesione sono più radicati: se uniti, infatti, gli uomini riescono a procurarsi più facilmente le risorse necessarie alla propria sopravvivenza. 

Vivendo in società più complesse, i nostri antenati avevano bisogno di un mezzo di comunicazione all’avanguardia: non erano sufficienti i suoni inarticolati di cui gli animali si servono per esternare le proprie sensazioni, serviva un linguaggio in grado di esprimere i processi, un linguaggio simbolico che permettesse di fare astrazioni, elaborare concetti e immaginare mondi diversi dal nostro (importante citare a questo proposito il saggio “Etica e concezione materialistica della storia” di Karl Kautsky). 

Finito il suo intervento, Saguato lascia spazio a Sterlini, che racconta lo studio che il centro di ricerca di cui fa parte sta conducendo. L’obiettivo è coltivare in vitro parti di cervello che permettano di trovare nuove cure e, in generale, capire come funziona il nostro organo più complesso. Questo studio ha una grandissima portata innovativa, data la naturale difficoltà riscontrata nello studio del cervello (si può infatti studiare solo in modo indiretto, metodi come le biopsie non sono praticabili).

Per molti anni allo scopo di trovare cure per malattie neurologiche sono stati utilizzati come cavie i topi, in quanto possiedono molti meccanismi simili a quelli del cervello umano. Tuttavia, il limite di tale ricerca è palese.

Si iniziò dunque a capire la potenzialità che le cellule staminali (presenti fin da subito nell’embrione, in quanto permettono di creare qualsiasi parte dell’organismo) avevano per il successo di questi studi: in laboratorio queste possono essere utilizzate per creare parti di cervello. Inizialmente venivano estratte, nell’ambito dell’inseminazione artificiale, dagli embrioni: alcuni venivano impiantati, altri utilizzati per la ricerca. Questo metodo, tuttavia, possedeva limiti di natura etica. Viene dunque elaborata un’alternativa: cellule differenziate, quasi esclusivamente quelle epiteliali, iniziano a essere usate per creare cellule staminali, da cui si potranno successivamente creare parti di cervello (chiamate organoidi) utili alla ricerca.

Lo studio di Sterlini in particolare usufruisce di questi organoidi per cercare di riprodurre l’ippocampo, la parte del cervello più danneggiata dagli effetti dell’alzheimer, nella speranza, attraverso il confronto con un cervello sano, di scoprire di più in merito a questa patologia. 

Alla fine della conferenza, nei presenti è maturata una maggiore consapevolezza sul processo evolutivo a cui l’uomo è stato soggetto, attraverso il ragionamento critico su questi temi.  Impossibile dunque non interrogarsi riguardo a tutti i problemi che l’uomo contemporaneo sta vivendo, dalle guerre al cambiamento climatico. Torna a questo proposito alla mente la domanda che Domenico Saguato ha posto ai presenti a fine discorso, ossia: “perché, nonostante il processo evolutivo abbia portato l’uomo a vivere pacificamente in comunità, oggi si consumano tragedie quali le guerre? Dove è finita la capacità di cooperare che ci ha portati a sviluppare la nostra intelligenza?” Come Saguato ha invitato il pubblico a riflettere sulla questione, noi invitiamo voi lettori a fare lo stesso.

Ed è così che al Liceo D’Oria è stata celebrata la nascita del grande biologo e naturalista Charles Darwin (qui l’intervista a Bruno Sterlini del TG dei Ragazzi di TGCOM24).