Mai sottovalutare il senso del tatto: ci permette di conoscere la realtà e stabilire legami. Punta a restituire queste sensazioni attraverso un sistema smart e sostenibile dal punto di vista energetico l’innovativo sistema tattile bioispirato, capace di riprodurre le modalità di percezione ed elaborazione del tatto umano, con consumi energetici drasticamente ridotti. Il prototipo, descritto da uno studio su ‘Nature Communications’, è frutto del lavoro di giovani cervelli italiani e svizzeri.
Coordinato dalla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, in collaborazione con STMicroelectronics, Università di Zurigo e Politecnico Federale di Zurigo, il progetto è una svolta nella ricerca sul tatto artificiale. Obiettivo, costruire robot e macchine intelligenti in grado di interagire in modo efficace e sicuro con l’ambiente e gli esseri umani. Ma anche neuroprotesi per le persone amputate.
A coordinare il progetto c’è infatti Calogero Oddo, docente responsabile del Neuro-Robotic Touch Laboratory della Scuola Superiore Sant’Anna e ‘papà’ della pelle speciale sviluppata in laboratorio e capace di percepire contatto, calore e dolore proprio come la mano bionica di Luke Skywalker in Guerre Stellari.
Pelle artificiale, sensori ed AI
Il sistema integra una pelle artificiale dotata di sensori ottici che imitano il comportamento dei recettori tattili della pelle umana, con un’architettura neurale bioispirata. Le risposte generate dai sensori vengono elaborate da una rete neuronale che riproduce il funzionamento del sistema nervoso umano, grazie a uno speciale processore.
In questo modo l’elaborazione dei segnali tattili è più precisa rispetto agli approcci di intelligenza artificiale convenzionali, ma anche più efficiente dal punto di vista energetico. Una ricerca che “apre la strada a una nuova generazione di sistemi sensoriali efficaci e a basso consumo per la robotica del futuro”, dicono gli autori.
“Il senso del tatto è particolarmente complesso perché è il risultato dell’interazione fisica, distribuita e variabile nel tempo, tra il corpo umano e l’ambiente – commenta Oddo – con una moltitudine di quesiti scientifici fondamentali ancora da chiarire. Questo studio dimostra il potenziale applicativo della ricerca neuroscientifica sul senso del tatto, anche in collaborazione tra università e un’azienda altamente innovativa come STMicroelectronics, con un impatto sullo sviluppo di neurotecnologie per bionica, robotica medica, di servizio e industriale”.
Per Giacomo Indiveri dell’Institute of Neuroinformatics, UZH e ETHZ e co-autore dello studio “un aspetto cruciale risiede nell’approccio ‘NeuroAI’ bio-fisicamente realistico adottato per sviluppare un modello di rete neurale biologicamente plausibile (ovvero ‘biomimetico’), simulato inizialmente su computer”.
Le prospettive per protesi super sensibili e robot umanoidi
Se in futuro i robot saranno chiamati ad avere sempre più interazioni con gli esseri umani, questa tecnologia potrà essere impiegata nello sviluppo di neuroprotesi bioniche, di robot collaborativi e umanoidi. Distribuire sensori tattili su ampie superfici mantenendo consumi estremamente contenuti rappresenta un passo decisivo verso lo sviluppo di robot realmente efficaci e sostenibili anche in applicazioni impiantabili, indossabili e in mobilità.
Ma oggi i sistemi di AI richiedono quantità crescenti di energia: i principi dimostrati in questo studio indicano un possibile cambio di paradigma, ispirato non solo dalle capacità del cervello umano, ma soprattutto dalla sua straordinaria efficienza.
Come spiega Andrea Ortone, primo autore dello studio e dottorando della Scuola Superiore Sant’Anna, “una sfida centrale è stata quella di tradurre la natura distribuita e dinamica della percezione tattile in un sistema artificiale efficiente: un risultato che abbiamo raggiunto attraverso la stretta integrazione di sensori, modellazione neurale e hardware neuromorfo all’interno di un’architettura unificata a spike”. Non solo: “La sensibilità tattile artificiale è accurata ed efficiente, basata su circuiti analogici che emulano i neuroni biologici per decodificare gli stimoli esterni con un consumo energetico drasticamente inferiore rispetto all’intelligenza artificiale convenzionale”.
“Le architetture di intelligenza artificiale neuroispirate di questa ricerca – prevede Oddo – saranno in futuro integrate in robot e macchine intelligenti in grado di interagire e collaborare in modo efficace, sicuro e sostenibile con altre macchine, con l’ambiente circostante e con esseri umani”.
Non ha dubbi Giuseppe Desoli, co-autore dello studio, Company Fellow, AI HW Architectures R&D Director STMicroelectronics parlando del lavoro: “Descrive una tecnologia rivoluzionaria destinata a svolgere un ruolo chiave nell’integrazione futura di sensori a bassissimo consumo con intelligenza a bordo, consentendo ai sensori di fornire informazioni semanticamente rilevanti, anziché dati grezzi, grazie ad algoritmi e architetture ispirati alla biologia”.
Consumi energetici estremamente bassi, lunga durata della batteria e quantità ridotta dei dati da trasmettere sono il punto di forza di una ricerca destinata a fare la differenza.
