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Ciao, sono iCub, vi porto nel futuro

Nanoparticelle, civiltà del carbonio, robot umanoidi, medicine intelligenti: sono alla base della prossima rivoluzione. Visita all'Istituto Italiano di Tecnologia a Genova.


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Grafene, fullerene, nanotubi, nanoparticelle, carta intelligente: tutti termini che sentiremo sempre di più perché sono alla base della prossima rivoluzione tecnologica, già tangibile nei laboratori scientifici. Intanto, prima di addentrarvi in questo dossier che vi racconta il futuro, date un'occhiata a questo video realizzato all'Istituto Italiano di tecnologia di Genova. Il protagonista è un robot umanoide, si chiama iCub:

All'inizio del 2012 la Regina Elisabetta ha conferito il titolo di Baronetto a due fra i maggiori cultori di queste nuove branche della Fisica. Sono diventate una realtà anche nei nostri laboratori dove si è ben consapevoli dell'interesse strategico dei materiali che ne scaturiranno e che gradualmente si apprestano a fare la loro comparsa sul mercato. Anzi, l'Italia gioca un ruolo di primo piano nel progetto pilota della Commissione europea che è ambizioso, quasi visionario

Ma torniamo per un attimo indietro nel tempo, al 2003: nel nostro Paese, dove nella ricerca non raramente accade che la parentela e le connessioni contino più del merito e lo spazio lasciato ai giovani è davvero limitato, qualcuno sceglie di sparigliare le carte e decide di costruire un Centro di ricerca avanzato che si ispiri ai migliori del mondo, tipo il Mit di Boston o il Max Planck tedesco. Per assonanza col primo lo chiamano Istituto Italiano di Tecnologia, IIT. Come sede viene scelta Genova perchè città di consolidate tradizioni scientifiche e industriali, ora decisamente in sofferenza . Si opta per un vecchio edificio demaniale dismesso che si trova sulle colline di Bolzaneto dove in un certo senso si domina la Finmeccanica di Sestri Ponente con le sue enormi difficoltà. Lo sventrano, lo ricostruiscono dall'interno e ne ricavano locali da fare invidia ai laboratori avanzati delle grandi università americane.


Nel frattempo si costituisce un comitato scientifico internazionale di consulenza in cui l'unico italiano è il presidente. Si tratta di un nome prestigioso: il professor Emilio Bizzi del Centro di Scienze Cognitive del Mit. Gli si affiancano protagonisti illustri provenienti da Svizzera, Giappone, Israele e dagli Usa coi quali inizia la caccia ai cervelli tramite concorsi direttamente banditi sulle riviste scientifiche più qualificate come Science e Nature. Il risultato è che l'età media dei ricercatori dell'IIT oggi è di 30 anni, e ciò in un'Italia dove l'università è fra le più gerontocratiche al mondo. Inoltre i giovani scienziati che vi lavorano, fisici, chimici, ingegneri, matematici, biologi giungono da tutto il pianeta, dagli Usa come da Cuba, dalla Germania come dall'India; alcuni sono italiani con grandi esperienze estere.


Anche il direttore scientifico è un italiano di vasta esperienza internazionale. Si chiama Roberto Cingolani, laureato alla Normale di Pisa, ha alle spalle anni in Germania e in Giappone: ”Abbiamo sparigliato le carte? Può darsi, ma subito ci siamo accorti che fra tante incrostazioni e sovrastrutture pure in Italia ci sono grandi eccellenze, al sud come al nord”. L'IIT che funziona solo dal 2005 ha già costruito una rete in modo da collegarsi con i migliori Centri delle nostre università, del Cnr, dell'Enea, e dei Politecnici. ”Abbiamo celebrato veri matrimoni scientifici”, dice Cingolani. “Ad esempio a Pisa lavoriamo sulla biorobotica e al Politecnico di Torino ci occupiamo di robotica spaziale.” Come dire di intelligenza nello spazio. Anche se la parola che Cingolani più frequentemente usa è nanoscienza: sarà infatti la nanoscienza, scienza dell'estremamente piccolo a permettere grandi sviluppi a tutta l'Intelligenza Artificiale. “Sogno che a Bolzaneto nasca un polo scientifico che faccia da traino a nuove industrie e a nuove attività. E non è solo un sogno perchè i primi startup stanno nascendo”.

“La scienza del futuro", prosegue il direttore scientifico dell'Istituto italiano di tecnologia di Genova, "sarà tutta nanoscienza nel senso che opereremo non solo più a livello di molecole, ma anche a livelli infinitamente più piccoli e cioè quelli degli atomi.” Nano significa un miliardesimo. Inoltre dire atomi non basta, occorre aggiungere che si tratta prevalentemente di atomi di carbonio. Alle porte infatti vi è una rivoluzione scientifico-tecnologica basata sul carbonio.

A Genova, per aiutarci a capire, ci parlano della foglia che, attraverso la fotosintesi, è in grado di utilizzare la luce per trasformare il carbonio inorganico dell'anidride carbonica (CO2) nel carbonio organico che costituisce la foglia stessa. Anche la vita animale è basata sul carbonio che permette di sfruttare l'ossigeno dell'atmosfera per la respirazione.

È quindi intuitivo afferrare l'impatto profondo che la rivoluzione del carbonio avrà nell'informatica, nelle telecomunicazioni, nei computer, nei display e nelle consolle, nelle auto all'idrogeno, nel fotovoltaico, nei farmaci, alla fine nella nostra quotidianità. ”Lavoreremo come lavora la natura,” conclude Cingolani. Ed infatti, come capita con la foglia, l'interazione con la luce è una delle caratteristiche principali di questi nuovi prodotti.

Per produrre elettricità basterà una pellicola di polimeri contaminata di nanoparticelle contenenti carbonio, per esempio nanotubi, da appoggiare su qualsiasi superficie, sui vetri di casa come su arredi, sui tetti, su tutte le superfici architettoniche. Si è vicinissimi alla produzione e il sogno sarebbe produrle in Italia.

In questo video, tratto da un documentario (in inglese), ecco alcune delle più avanzate applicazioni della moderna robotica, come l'auto che "guida" da sola
:

Appartengono allo stesso ambito di sviluppo delle cellule fotovoltaiche i sistemi artificiali di comunicazione per le protesi e le tecnologie umanoidi. Ed infatti la tecnica dei polimeri contaminati è alla base di un brevetto sconvolgente: autori l'italiano Fabio Benfenati ed il tedesco Axel Blau. Un quadratino, un francobollo di una pellicola opportunamente "drogata", costituisce una protesi da inserire nel cervello per il controllo del morbo di Parkinson oppure dell'epilessia.

In un campo simile segnagliamo un altro brevetto IIT, autori il greco Nikos Tsagarakis, lo scozzese Darwin Caldwell e l'italiano Matteo Laffranchi. Si chiama CompAct ed è un braccio robotico flessibile e cedevole. Ecco un video di due "bipedi" robotizzati studiati all'Istituto Italiano di Tecnologia a Genova:



Spiega il dott. Laffranchi:”Il nostro è un braccio antropomorfo, quindi intelligente. Il suo cervello è un computer posto alla base del braccio. Grazie alla sua intelligenza CompAct  è dotato della cedevolezza e della viscosità  proprie dei nostri muscoli. Questi  sono caratterizzati  di quella flessibilità che ci permette   di non danneggiare nè l'ambiente, nè altre persone, magari mentre  corriamo o  danziamo  e ci consente di essere precisi e accurati  per riparare un orologio, oppure di sprigionare forza per dare un calcio al pallone.”

Ma all'IIT s'intende procedere oltre l'antropomorfo. Si esplora l'umanoide. Il robot umanoide si chiama iCub. "I" per assonanza con gli iPad e gli iPhone, "Cub" invece significa cuccioletto in inglese. Ed iCub è davvero molto carino, più un bambino che un cuccioletto. Cammina, si versa i cereali per fare colazione ed è pronto a giocare con una palla rossa. Se gliela fate sospirare passando sulla sua testa, vi guarda sospiroso. Quando gliela consegnate sorride felice e vi stringe la mano. A quel punto vi accorgete che la sua mano è quasi umana, flessibile e forte , dolce e sicura, nonché morbida grazie al Lycra di cui è rivestita.


Spiega ancora Cingolani: è parte del progetto europeo flagship, nave ammiraglia dell'Europa, che constatando l'invecchiamento della popolazione, prende in considerazione la possibilità di farla assistere da badanti robot.“ Se questa affermazione vi mette i brividi , non preoccupatevi. Tutti i ricercatori che vi lavorano sanno che il robot non deve fare paura: deve essere amichevole e iCub lo è. Forse un pò meno lo è il robot-cavallo le cui zampe presentano problemi ingegneristici che potete immaginare, ma che forse non vorremmo incontrare mentre cavalca in campagna. Un po' troppo meccatronico...

I robot-badanti sono lontani? Ma perchè non possiamo sognare che già fra qualche anno robot simili non possano intervenire in un altro eventuale naufragio catastrofico come quello della Costa, avvenuto lo scorso gennaio, oppure in un incidente nucleare come quello del Giappone nel 2011, o nella disastrosa, gigantesca fuoriuscita di petrolio avvenuta nel 2010 nel golfo del Messico, in seguito agli errori della British Petroleum?”.


Il problema più grosso ancora da risolvere con iCub? Il metabolismo. Per ora iCub lo si fa funzionare attaccandolo alla presa della luce, ma non è così che potrà svolgere funzioni di badante. Si pensa quindi, o forse si sogna, di recuperare l'energia dei suoi stessi movimenti e poi, ovviamente ad una pelle rivestita da polimeri fotovoltaici.

Fra i progetti europei al servizio di una popolazione sempre più vecchia ci sono anche farmaci di grande rilevanza terapeutica che abbassino l'appetito per contrastrare l'invadenza del diabete ed altri che prevengano l'Alzheimer. Sono le mitiche smart drugs o medicine intelligenti. Iniziamo col dire che questo giovanissimo IIT ha già stretto un contratto col National Institute for Health , Dipartimento per la salute in USA. Né l'IIT potrebbe vivere dei 100 milioni di euro che gli garantisce il nostro Ministero del Tesoro se non avesse stipulato contratti e ricevuto finanziamenti da tanti paesi diversi e soprattutto dai Fondi europei.

Occorre anche menzionare i contratti con le industrie. Ve ne è uno con la Nikon ed uno analogo con la Leika. Oggetto? Un microscopio che permetta di vedere le molecole e non solo le cellule, ma dal costo di un normale microscopio elettronico con cui oggi vediamo le cellule, per esempio del cancro. Solo così sarà possibile immaginare e progettare le medicine intelligenti.

È ovvio che il primo pensiero in fatto di smart drugs vada al cancro. Le medicine intelligenti possono essere trasportate direttamente dentro l'uomo, dove sono capaci di orientarsi ed essere utilizzate per la diagnostica e per terapie mirate. Su tutto questo IIT ha già avuto l'onore di una copertina della rivista scientifica Nature che non solo ha un enorme prestigio , ma è inglese con lo snobismo intellettuale che ciò lascia intendere. Come conseguenza sono arrivati i primi contratti con industrie farmaceutiche internazionali.

Se iCub sembra fantascienza, c'è tutta una gamma di nanomateriali che sono davvero dietro l'angolo. Praticamente pronti per lo startup e cioè per essere prodotti e messi sul mercato. “La carta e la plastica stanno per diventare intelligenti,” ci assicura la giovane greca Athanassia Athanassiou . E la fantasia si scatena: “Una carta qualsiasi , anche giornali vecchi, diventano indistruttibili e perfettamente sicuri, magari adatti a imballi alimentari grazie a rivestimenti di polimeri biocompatibili contaminati di nanoparticelle.” Altra applicazione: rivestimenti trasparenti autopulenti da applicare per esempio, ai vetri delle auto in modo da eliminare per sempre sia i lavavetri abusivi che i tergicristalli.

Si stanno poi progettando nanoparticelle di iodio per suture istantanee in chirurgia, si passa a denaro che non si può falsificare, a spugne di polimeri che dividano l'acqua dal gasolio. Le avessimo già ora per l'Isola del Giglio!!! Sogni per fare ripartire l'Italia? Fantasia? L'IIT in fondo ha solo pochi anni e già si parla di contratti che partono per sfruttare i brevetti (perchè i brevetti ci sono e sono tanti). Si parla di una Ondulit indistruttibile prodotta con vecchi giornali, di coloranti fotovoltaici, di tessuti idroreppellenti e antibatterici per la grande moda italiana.

È ancora il direttore Cigolani che parla e che ci congeda con un'altra copertina della rivista "Nature" dedicata a Genova: il brevetto di una spugna di nanoparticelle disegnata per contenere l'idrogeno. “È la soluzione di uno dei più grossi problemi ingegneristici moderni che si frappongono alla costruzione di un auto a idrogeno.

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