23 ottobre 2018
Aggiornato 22:30

Polpi, batteri e bambini robot. E la pianta droide che viaggerà nello spazio.

Le creazioni dell'Iit di Genova, per fronteggiare inquinamento, malattie e catastrofi naturali

Cosa direbbe il martin pescatore se sapesse di aver ispirato la forma dello Shinkansen, il treno-proiettile giapponese? Niente, perché è immune alla vanità e a molte altre debolezze umane. Non si guarderebbe allo specchio ma continuerebbe a usare il suo becco aerodinamico per alimentarsi e sopravvivere. La natura è perfettamente funzionale ai suoi scopi, per questo l’uomo la copia da sempre. Tuttavia, all’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova, non ci si accontenta di copiare. Al Trieste next ce lo spiega il dott. Barbara Mazzolai, coordinatrice del centro di microrobotica all’Iit: «Noi non imitiamo la natura ma traduciamo in tecnologia i sistemi biologici, li semplifichiamo e li digitalizziamo. E puntiamo al percorso inverso: a creare modelli così fedeli da essere impiegati nello studio della biologia».

I robot bioispirati iniziano dalle forme di vita basilari a quelle più complesse. È all’inizio la realizzazione di un batterio robot, destinato a pattugliare le nostre arterie o il nostro apparato digerente per una diagnostica efficace e indolore. Adesso esistono delle capsule inerti, da usare in gastroenterologia, ma si punta a rimpicciolirle e dotarle di ciglia semoventi. 
E da un estremo all’altro, gli umanoidi. Come Icub, il robot bambino creato dall’Iit, che è in grado di imparare implementando modelli cognitivi e può comunicare con gli umani. Per uno scambio di opinioni efficace, ha un arsenale di espressioni facciali che esprimono emozioni, e le sue mani hanno 5mila sensori per ‘interiorizzare’ l’ambiente circostante. Da poco gli sono state installate le gambe, presto potrà correre incontro alle persone che ha già la capacità di riconoscere. Abbiamo poi R1, il domestico dalle braccia allungabili, Walkman, che lavora in situazioni di disastro, letali per l’uomo bio, e infine Hyq, il quadrupede in grado di superare ostacoli e pendenze. 

Tra il batterio e il sapiens, tuttavia, c’è un universo di possibilità. Il 95% del regno animale è invertebrato, ma non per questo meno complesso. Un polpo è completamente flessibile, senza strutture rigide, e niente articolazioni significa infinite possibilità di movimento, tanto che il suo sistema nervoso centrale è distribuito su tutti i tentacoli. Le ventose, in grado di aderire a ogni tipo di superficie, sono dotate di sensori termici, tattili e chimici. Possiamo pensare a un automa per esplorazioni oceanografiche, ma anche alla chirurgia. Tentacoli sensibili, avvolgenti e non ivasivi, in grado di intervenire su organi umani. Ci ha già pensato l’istituto di biorobotica di Pisa, con il suo polpo robot.

Ma all’Iit di Genova il regno animale non basta: la nuova frontiera sono i vegetali, che hanno suggerito l’idea di un robot plantoide. 
«L’intelligenza delle piante l’aveva già messa a fuoco Charles Darwin - spiega Mazzolai - le loro radici si allontanano o avvicinano agli stimoli ambientali. Crescono e si evolvono in base all’ambiente, pensiamo alle piante carnivore che abitano terre povere d’azoto e si attrezzano per sorbirlo dagli insetti. Sono anche in grado di comunicare tra loro tramite una rete sotterranea costituita dalle ife de funghi ma soprattutto sono eccellenti scavatori: la punta di ogni radice è dotata di ‘intelligenza’ autonoma, e i suoi tropismi, ossia i movimenti collaterali alla crescita, sono tanto più ampi quanto maggiore è l’impedenza del terreno».
Il robot plantoide, come il suo modello vivente, cresce partendo dalla punta e si costruisce da sè tramite una stampante 3d. La punta è dotata di sensori che percepiscono l’umidità, gli eventuali ostacoli, la temperatura, la gravità e la composizione chimica del terreno. Le foglie sono sintetizzate con un polimero che assorbe e desorbe acqua, ma è anche conduttore elettrico e quindi può muoversi in base all’umidità dell’aria. Per farle reagire a questi stimoli si stanno studiando degli algoritmi ad hoc, sul modello del Dna vegetale.
Le piante si muovono solo crescendo e non hanno sistema nervoso centrale, si potrebbe dire che l’intelligenza risieda proprio nel Dna: il primo e più complesso sistema di algoritmi.

Il plantoide è talmente affascinante da farci dimenticare la sua utilità pratica, eppure ne ha molte. È un reperitore di risorse nel sottosuolo, un bonificatore di terreni, rilevatore di mercurio, radon e inquinamento in generale. Al momento si fanno carotaggi, imprecisi, costosissimi e analizzabili con lentissime procedure mentre il robot si muove nel suolo e dà risultati in tempo reale. 
L’Iit ha anche ricevuto un finanziamento nell’ambito della tecnologia aerospaziale: le radici biomeccaniche sarebbero ideali per ancorare le sonde su altri pianeti.
La ricerca di base funziona così: si origina da suggestioni all’apparenza inutili e le applicazioni pratiche vengono messe a fuoco dopo, dagli ingegneri aerospaziali, dai geologi e da molti altri. 
Ancora una volta, la biologia ci dà una grande lezione: per prima cosa bisogna lasciarsi affascinare dal bello e dall’inconsueto, l’utile è solo una conseguenza.