Suggestione e realtà

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I robot umanoidi sono utilizzati come strumento di ricerca in molteplici aree della scienza, ma rappresentano anche una linea di sviluppo autonoma della robotica, con sfide di altissimo livello tecnologico.

Gli attuali robot, prevalentemente “confinati” negli ambienti industriali dove eseguono lavori pesanti, ripetitivi e pericolosi per l’uomo, sono ancora lontani dagli esseri artificiali che ci propone la filmografia di genere. In questo immaginario ci sono proposti gli androidi, robot con sembianza umane da non confondere con i cyborg, che prevedono sia parti artificiali che biologiche (come curiosità, un robot con sembianze femminili non è un chiamato androide, termine valido solo per il sesso maschile, ma “ginoide”). La realizzazione di un robot “humanlike” è una sfida tecnologica formidabile, perché richiede l’integrazione dei massimi livelli dell’ingegneria meccanica, elettronica e del software, oltre a architetture computer e controlli realtime ancora al di là delle di quanto oggi possibile. Ma in questa sfida si evidenzia il senso di un percorso che a prima lettura potrebbe apparire inutililmente dispendioso come risorse. SI prenda il caso della bionica. Questa disciplina tecnico-scientifica, che appare alla fine degli anni ‘60, riguarda l’applicazione dei metodi e dei sistemi presenti in natura in applicazioni ingeneristiche e nella definizione di nuove soluzioni tecnologiche, partendo dall’assunto che un sistema artificiale possa, pur limitatamente, svolgere funzioni simili a quelle di un sistema biologico, anche correlando dati recuperabili dall’ambiente circostante. In questa disciplina rientra anche la cibernetica, i cui principi fondanti risalgono agli anni ‘50 e definita, in sintesi, come la scienza che studia le modalità di autoregolazione e comunicazione sia degli organismi biologici che dei sistemi artificiali. Ora, se la bionica studia come emulare un sistema biologico, e se la massima espressione di sistema biologico è l’uomo, quale obiettivo può essere superiore al cercare di avvicinarsi all’agire umano, alla sua interazione con l’ambiente, alla sua capacità di adattamento, fino a esplorare le teorie dell’intelligenza umana? Se la mettiamo in questi termini, puntare alla realizzazione di robot umanoidi è praticamente il massimo possibile della ricerca.

 

Alcuni riferimenti di base

Per quanto il termine “humanoid” sia autoesplicativo, alcune ulteriori precisazioni non guastano. Un robot umanoide è un robot la cui struttura complessiva è concepita per somigliare il più possibile a un corpo umano, quindi un torso, una testa, due braccia e due gambe. Se questa, banalmente è la forma, è poi sulla sostanza che occorre concentrarsi. Non mancano infatti esempi attuali di robot con queste caratteristiche fisiche, ma con una finalità funzionale ben precisa, e un esempio emblematico può essere quello dei robot “camerieri”, che pare inizino a fare la loro comparsa in alcuni ristoranti giapponesi e coreani. Qui la forma più o meno umana (anche se la locomozione avviene su ruote) ha l’obiettivo di creare un maggior feeling con l’utente e anche di stupire e divertire. Ma il punto fondamentale è un altro: si tratta di sistemi robotizzati concepiti per una specifica funzione, come i tanto osannati robot di compagnia o anche i prototipi di “rescue robot” di cui si prevede l’impiego nei treatri di guerra per il recupero dei feriti. Quindi si sta parlando di Service Robot, argomento che è stato presentato sul numero di febbraio della nostra rivista (Un nuovo ruolo per i Service Robot); in quell’occasione si era sottolineata una precisa definizione della International Federation of Robotics: robot che operano in modo semiautonomo, o anche completamente autonomo, per svolgere servizi utili per il benessere delle persone o per il buon funzionamento di apparati, escludendo qualsiasi attività di tipo manifatturiero. Abbiamo richiamo questa definizione per evidenziare anche che, essendo teoricamente illimitati i servizi utili possibili, altrettanto illimitate, o comunque estremamente varie, possono essere le forme fisiche assumibili da questi sistemi, senza ecludere una forma umanoide più o meno spinta. Ma mai avremo nel vero senso della parola un robot umanoide, perché l’obiettivo non è la soluzione di specifiche esigenze, siano esse “service” o “industrial”, ma piuttosto la realizzazione di un sistema che possa operare, autonomamente, in modo sicuro e senza controllo o supervisione umana, in una molteplicità di ambientazioni del mondo reale e per un ampia varietà di compiti, interagendo con gli esseri umani.

 

L’interazione sociale

Se i robot umanoidi devono agire nell’ambiente umano, la ricerca deve focalizzarsi su un aspetto che ha, almeno per ora, tutte le caratteristiche di un approccio filosofico, quello dell’interazione sociale, il che va oltre l’attribuire a un robot i mezzi “fisici” umani (locomozione, vista, udito e altro ancora), per arrivare a comportamenti complessi. Un percorso logico prevede che gli esseri umani siano non solo una specie di strumento da emulare, ma anche una fonte di insegnamento che aiuti a modellare il comportamento dei robot. Schematizzando, la ricerca si sta orientando su quattro aspetti dell’interazione sociale: modello emozionale per regolare le dinamiche sociali, capacità di attenzione per poter identificare ciò che conta, acquisizione di feedback attraverso prosodia vocale (cioè l’intonazione, il ritmo, la durata e l’accento del linguaggio parlato), apprendimento per imitazione. Come si vede, si tratta di sfide enormi che però andranno affrontate e vinte al meglio. Volendo esemplificare sul modello emozionale, dovrà essere data ai robot una capacità di comprensione degli indizi con cui gli umani esprimono i propri stati emotivi, e anche una capacità di manipolazione dell’ambiente per poter esprimere un proprio stato emozionale, per esempio con gesti o mimica facciale, al fine di modificare le dinamiche di interazione sociali.

 

Le sfide tecnologiche

All’attribuzione di intelligenza (perché di questo si tratta) ai robot umanoidi come prima accennato, si abbina la ricerca tecnologica vera e propria per far sì che questi sistemi possano agire, muoversi, recepire stimoli. Le ricerche in tal senso sono in alcuni casi avanzatissime, e riguardano focus parziali, con il corpo umano che viene “fatto a pezzi” ed emulato nelle sue parti. Un caso emblematico è quello della mano artificiale, il tool più complesso in natura, che ha come esempio di eccellenza SmartHand, risultato della collaborazione tra la svedese università di Lund e la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, ma anche la Humanoid Robotic Hand realizzata dal centro aerospaziale tedesco DRL in collaborazione con l’Harbin Institute of Technology, basata su microdrive e un’innovativa tecnologia bus. Altra sfida tecnologica che vede grande impegno da parte di ricercatori e anche di aziende del settore robotica riguarda la locomozione: quando si guarda un robot dalle sembianza umanoide che cammina, effettivamente si è stupiti e lo si percepisce come umanoide a tutti gli effetti, anche se in realtà è solamente il contenitore di una sofisticata funzione di locomozione, e questa davvero dovrebbe stupire. Anche su questo fronte, al pari delle mani artificiali, sono stati fatti enormi progressi, come dimostra Roboray, robot umanoide realizzato da Samsung Robotics Division con il KITS, l’istituto coreano di scienza e tecnologia, con ben 32 giunti, escludendo le dita delle mani; a differenza dei primi robot che camminavano con le ginocchia piegate, i sofisticati giunti di questo sistema sono in grado di assorbire gli impatti permettendo movimenti più naturali ed energeticamente efficienti, a migliore imitazione dell’uomo. Da sottolineare che con questo progetto di ricerca la casa coreana non intende certo muoversi verso i massimi livelli dei robot umanoidi, quanto creare un nuovo mercato, quello denominabile come Consumer Robotics, quindi robot da casa, occupando gli spazi lasciati liberi dalla concorrente Sony che ha chiuso la sua divisione Entertainment Robotics. Ma molto può arrivare dalla consumerizzazione, e se quella dell’IT ci ha dato smartphone e tablet, la consumerizazione della robotica non potrà che sostenere le ricerche verso il robot umanoide sociale.

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