Breve viaggio nella robotica e nelle sue applicazioni

La via del non-ritorno verso una digitalizzazione a 360 gradi è ormai aperta, prova tangibile ne è proprio il neonato ministero per la Transizione Digitale. In tale scenario la robotica e l’intelligenza artificiale sono le chiavi di volta per affrontare il prossimo futuro post-pandemico, che aprirà la strada verso la realtà concreta su cui si basano le fondamenta delle nuove tipologie di lavoro “umanoide”, come la strutturazione dell’e-commerce o l’automazione robotica di una supply chain industriale. Gli androidi saranno i nuovi lavoratori scelti per mansioni o missioni faticose oppure ad alto rischio, in cui la resistenza robotica sarà il pilastro fondamentale, utilizzando l’intelligenza artificiale e il machine learning come add-on imprescindibile per l’utilizzo dell’androide a vantaggio del mondo degli umani.

Gli inizi della robotica

Lo studio della robotica vede gli albori all’inizio del Novecento e si riferisce all’uso di dispositivi elettromeccanici, il cui comportamento viene controllato e telecomandato da opportuni comandi elettronici e meccani guidati dall’uomo. Il termine ‘robot’, nella sua accezione più moderna, è stato utilizzato per la prima volta dallo scienziato e scrittore Isaac Asimov nella sua pubblicazione Runaround, del 1942, in cui Asimov riportò per la prima volta le ormai famose Leggi della robotica. L’argomento fu poi ripreso nel successivo romanzo Io, Robot.

In realtà la parola ‘Robot’ (dal ceco “robota” –‘lavoro pesante’ o ‘lavoro forzato’) fu coniata dal drammaturgo ceco Karel Capek per indicare il lavoro pesante non volontario, quindi è stata introdotta nella sua opera teatrale “R.U.R. (Rossum’s Universal Robots)” e messa in scena nel gennaio 1921, in tale rappresentazione i robot di Capek erano dei servitori creati mediante procedimenti chimico-biologici e non erano meccanici.

Nell’ambito della robotica si utilizzano anche altri termini come, ‘automa’ (dal greco autòmaton, che significa ‘che si muove da sé’), ‘cyborg’ (‘organismo cibernetico’ o ‘uomo bionico’), oppure androide’ (dal greco anèr, andròs, ‘uomo’, ossia che ha sembianze umane).

Le leggi della robotica furono successivamente rielaborate e codificate da Asimov, per poi essere pubblicate in un testo (Handbook of Robotics). Le leggi inizialmente furono tre, in seguito sono state completate con l’aggiunta di una legge 0, che funge da pietra angolare, esse codificano le norme etico/comportamentali nei confronti dell’umanità, che un qualsiasi robot deve rispettare. Tali normative definiscono il perimetro d’azione dei robot all’interno della società, in modo tale che essa stessa ne tragga beneficio senza esserne minacciata:

1. un robot non deve provocare danno all’umanità sia tramite la sua azione, che tramite un comportamento passivo.
2. un robot non deve ferire esseri umani o tramite la sua mancata azione consentire un danno agli stessi.
3. un robot deve obbedire agli ordini degli esseri umani, eccetto quando questi siano in contrasto con la prima legge.
4. un robot deve agire per proteggere la sua stessa esistenza fintanto che tali azioni non siano in contrasto con le prime due leggi.

Quindi nel 1979 si diffonde la definizione del “Robot Institute of America”, che afferma: «un robot è un manipolatore riprogrammabile e multifunzionale progettato per spostare materiali, componenti, attrezzi o dispositivi specializzati attraverso vari movimenti programmati per la realizzazione di vari compiti» (Robot Institute of America, 1979), quindi siamo ancora in un’epoca post-industriale in cui il robot è visto come la macchina della catena di montaggio presente nelle “factory” tecnologiche.

L’Istituto italiano di tecnologia di Genova

Nel 2003 la nascita dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) sotto l’egida di Roberto Cingolani ha rappresentato una iniezione di novità e giovinezza per il panorama della ricerca tecnologica italiana legata alla robotica.

Il campo di ricerca di Cingolani lambisce a largo spettro i vari ambiti della fisica, della spettroscopia dei semiconduttori, delle nanotecnologie afferenti agli effetti quantistici nelle strutture a bassa dimensionalità, delle scienze dei materiali e non casualmente della robotica.

Il laboratorio è dotato di quasi duemila dipendenti, di cui più di mille si trovano a Genova; sono poco più che trentenni, con consolidate esperienze all’estero, con un’anima innovativa e con la fermezza di voler incidere nel campo innovativo italiano. In tal modo il vento di novità, legato alla robotica e allo studio dei materiali, è entrato nelle aziende scompaginando la quotidianità operativa, e sfruttando sinergie nuove e complementari tra tecnici industriali e scienziati.

A Roberto Cingolani nel luglio del 2019 è succeduto come direttore scientifico dell’Istituto, Giorgio Metta, che ha portato avanti la “vision” moderna e innovativa del predecessore (passato a fornire la sua competenza scientifica al colosso industriale italiano Leonardo, con il quale l’istituto aveva già stretto da anni importanti rapporti di collaborazione).

Sicuramente l’Europa è uno dei maggiori finanziatori dell’istituto, in quanto sostiene i progetti competitivi di valenza internazionale; l’istituto collabora comunque attivamente anche nel panorama delle PMI, grazie a finanziamenti legati ai progetti di “Industria 4.0”, che stanno aiutando le aziende a investire in innovazione tecnologica.

L’IIT, attivo scientificamente dal 2006, in meno di 15 anni si è costruito una credibilità internazionale che gli ha consentito di vincere oltre 600 progetti industriali e oltre 200 progetti della Comunità Europea. Sono stati avviati laboratori congiunti, dove si lavora fianco a fianco con tecnici delle aziende per ricercare soluzioni tecnologiche legate, ad esempio, ai problemi di produzione. In totale, sono una dozzina le società nate da idee e progetti maturati all’interno dell’Istituto; nonostante alcune siano ancora molto piccole, già lavorano tutte su progetti di grande impatto per il futuro nazionale, come ad esempio nel caso della start up “Genoa Instruments”.

Con l’avvento della pandemia da Covid-19, l’IIT ha elaborato un software dedicato al distanziamento sociale. Sfruttando telecamere commerciali e applicando un particolare algoritmo, il software misura la distanza tra le persone all’interno di un determinato ambiente. È già stato installato all’interno dell’aeroporto Cristoforo Colombo di Genova che, quando diventerà pienamente agibile, potrà garantire con il software dell’IIT il distanziamento sociale e la tutela della salute dei viaggiatori.

La robotica nella pandemia

La nuova realtà pandemica che stiamo vivendo ha creato i presupposti per concepire sotto un’altra angolazione la tecnologia legata alla digitalizzazione, alla realtà virtuale e alla robotica.

Il Paese dovrà fare nell’immediato uno sforzo per tentare di progredire nell’ambito dell’automazione dei processi, anche superando le barriere del digital divide legate alle età anagrafiche dei lavoratori. Sicuramente i lavori più usuranti, faticosi o anche rischiosi a livello infettivo, potrebbero utilizzare l’ausilio di macchine robotizzate, riservando agli umani, ad esempio in ambito ospedaliero, le attività più empaticamente delicate. Quindi si può convenire che tramite l’utilizzo dell’automazione l’uomo è stato in grado di ottenere degli ottimi risultati nella ricerca scientifica.
In futuro, con il trascorrere degli anni si perfezionerà sempre di più una visione completa e quotidiana dell’utilizzo delle macchine in tali campi, da quello industriale a quello ospedaliero, marcando in modo inequivocabile la differenza tangibile sempre più netta tra uomo e macchina.

Note e Ref.:

1. Rosato, A., Altilio, R., Araneo, R., Panella, M.: Prediction in photovoltaic power by neural networks. Energies 10(7), 1003–1028 (2017)
2. Rosato, A., Panella, M., Araneo, R., Andreotti, A.: A neural network-based prediction system of distributed generation for the management of microgrids. IEEE Trans. Ind. Appl. (2019)
3. Rosato, M. Panella and R. Araneo, “A distributed algorithm for the cooperative prediction of power production in PV plants”, IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 34, no. 1, pp. 497-508, 2019.
4. Rosato, R. Altilio, R. Araneo and M. Panella, “Takagi-Sugeno fuzzy systems applied to voltage prediction of photovoltaic plants”, 2017 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2017 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I CPS Europe), pp. 1-6, June 2017.

5. Rosato, R. Altilio, R. Araneo and M. Panella, “Embedding of time series for the prediction in photovoltaic power plants”,  of IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering (IEEE EEEIC 2016), pp. 1-4, June 2016
6. L’Istituto italiano di tecnologia: i nostri 12 spin-off sono un’apertura alla parte più innovativa delle Liguria – Corriere.it
7. https://www.corriere.it/economia/finanza/20_giugno_01/istituto-italiano-tecnologia-nostri-12-spin-off-sono-un-apertura-parte-piu-innovativa-liguria-02311b4a-a3fa-11ea-b19d-c124828d4b5b.shtml