Nei robot di Jamie Paik le dimensioni non contano. Lavorando in modo uniforme, i piccoli robot sfruttano le loro capacità in modo ottimale. La ricercatrice vorrebbe risvegliare l’entusiasmo con il suo lavoro, tuttavia deve anche porsi degli interrogativi critici.
La sua ricerca è incentrata su robot di piccolissime dimensioni. Come le è venuto in mente di ispirarsi alle formiche per il suo lavoro?
La natura è da sempre un modello per molte persone, dagli artisti agli scienziati. Anche l’organismo più piccolo è estremamente ottimizzato e programmato in modo tale da poter sopravvivere nel suo ambiente. Questo vale anche per le formiche, che prese singolarmente hanno molta meno forza e velocità di quanta ne abbia un grande animale. Tuttavia, se agiscono collettivamente, le formiche sono capaci di incredibili prestazioni, sono molto adattabili e creative. E questo rientra pienamente nell’obiettivo del mio lavoro di ricerca. Il mio laboratorio sviluppa robot-origami in mesoscala termica, ossia grandi diversi centimetri, che, pur stando per lo più sul palmo di una mano, sono comunque molto funzionali e possiedono un’elevata potenza di calcolo. Sono caratterizzati da un design compatto per scopi di impiego e produzione, il che rende possibili soluzioni robotizzate su misura ed estremamente efficienti sul piano dei costi.
Quale ruolo riveste il suo settore specifico nella robotica?
Finora macchine e robot sono stati ottimizzati principalmente in funzione di precisione, forza e velocità. Dal mio punto di vista nel 2021 dai robot si possono pretendere anche altre capacità. Vogliamo che, forti della loro potenza meccanica, diventino più sicuri e intelligenti e possano essere integrati possibilmente senza soluzione di continuità nella nostra vita di tutti i giorni. Per raggiungere questo obiettivo devono essere più interattivi e adattabili. Le persone devono sentirsi a loro agio quando hanno a che fare con i nostri robot.
Una parte dei suoi robot collabora mediante la cosiddetta «swarm intelligence». Cosa significa?
Nei nostri robot, cioè nei tribot, è presente la cosiddetta intelligenza collettiva. Il punto di forza di questi robot non è la loro potenza individuale, bensì il fatto che essi cooperino tra di loro, anche in grande numero. Sono in grado di collaborare per estendere il loro ambito di utilizzo a compiti complessi e complicati.
Data l’elevata performance potenziale, diversi gruppi di ricerca stanno lavorando all’intelligenza collettiva di robot estremamente semplici. Il nostro gruppo si concentra sullo sviluppo e la costruzione di robot compatibili con l’intelligenza collettiva, capaci di svolgere compiti complessi anche come apparecchi singoli. Crediamo che la nostra piattaforma di robot possa persino ampliare la comprensione attuale dei robot che lavorano con l'intelligenza collettiva. Una delle prime dimostrazioni in merito è stata eseguita dai nostri tribot.
I vostri robot trovano applicazione anche nel settore energetico?
Nell’ambito della tecnologia sostenibile non vengono sviluppate solo l’applicazione e la produzione dei robot, ma anche la loro funzionalità. I robot-origami possono ridurre significativamente i costi di produzione e trasporto, in quanto si basano su un modello pieghevole in 2D che, se aperto, consente di costruire diverse forme in 3D.
Sono dotati dei sensori e dei processori più moderni e vengono pertanto impiegati in modo mirato in combinazione con le tipologie di robot più disparate. I droni robogami possono per esempio modificare le loro dimensioni per infilarsi in piccole aperture. Grazie alla loro struttura pieghevole possono essere anche conservati e trasportati con maggiore facilità. I robot-origami sono utilizzabili anche per l'accumulo di energia. In Cile abbiamo utilizzato in un serbatoio d’acqua dei moduli di robot-origami galleggianti che si compongono autonomamente e consentono di risparmiare acqua. Coprono la superficie dell’acqua, proteggendola dai raggi solari e quindi dall’evaporazione. Dotati di collettori solari, ricevono l’energia solare necessaria per azionare le parti di robot galleggianti e orientarsi verso il sole.
Quale utilità possono avere i robot per Swissgrid?
I robot-origami rappresentano un nuovo approccio nello sviluppo e nella costruzione dei robot, che sono flessibili e realizzati su misura. Questo approccio consente l’automazione e la tecnologia in campi di applicazione che spesso sono considerati troppo poco scalabili, arbitrari o rari. Pertanto, lo sviluppo dei relativi robot è stato trascurato a causa dei costi potenzialmente elevati di ciascun impiego.
Grazie al suo design variegato, l’ampia gamma di robot-origami o di soft-robot del mio gruppo di ricerca viene utilizzata in diversi ambiti, per esempio in medicina, nello spazio, nei soccorsi in caso di catastrofi e nel settore dell’intrattenimento. Le varianti si distinguono visivamente, ma possiedono la stessa tecnologia di base, che consente le interazioni tra uomo e robot grazie alla loro piattaforma di comando intuitiva e agile.
I tribot non sono mai stati concepiti come robot di controllo. Tuttavia, si potrebbe pensare di modificare la loro forma attuale con l’inserimento di ulteriori sensori o trasmettitori, per poterli utilizzare come robot di controllo e ispezione in ambiti estesi, sovrapposti, stretti o imprevisti. Per i lavori di ispezione all’interno di tubi si possono utilizzare per esempio dei piccoli robot dotati di ruote, per i lavori dall’alto possono essere invece integrati nei droni. Un altro vantaggio: grazie al loro peso limitato e alla loro forma piatta, qualche robot «incidentato» o smarrito non comprometterebbe lo svolgimento dell’incarico né graverebbe troppo sul budget.
La funzionalità della rete elettrica deve essere ottimizzata costantemente. Finirete mai di sviluppare i vostri robot?
È normale che un robot o un sistema non siano mai perfetti. Non posso limitarmi a spuntare una lista dei desideri e pensare che sia finita lì. Certe cose infatti si escludono a vicenda. Si vorrebbe per esempio che il robot fosse leggero per ridurre il consumo di energia. Ma lo si vorrebbe anche robusto e adattabile. E questo rende a sua volta il robot pesante. Ogni medaglia ha il suo rovescio. Pertanto sono sempre alla ricerca di compromessi e cerco di ottimizzare i criteri di design più attuali.
È normale che un robot o un sistema non siano mai perfetti.
I progetti di rete di Swissgrid vengono pianificati e realizzati nel lungo termine. In quanto tempo realizzate le vostre idee?
Nel corso dei nove anni in cui sto lavorando presso l’EPFL abbiamo sviluppato una serie di robot che vengono utilizzati nella pratica. Non è possibile generalizzare le tempistiche di sviluppo di un robot, poiché i fattori in campo sono numerosi. Per esempio, mi posso basare su una tecnologia preesistente o voglio inventare qualcosa di nuovo? Uno degli aspetti più interessanti nello sviluppo dei robot-origami è costituito dalla flessibilità e dalla modularità. In futuro queste due caratteristiche potranno ridurre drasticamente i tempi di sviluppo e produzione.
Quali sfide comportano i progetti a lungo termine?
Ci vuole perseveranza e bisogna tenere sempre gli occhi aperti su quello che succede attorno. Sarebbe tempo sprecato inventare di nuovo la ruota se da qualche parte nel mondo una collega o un collega ha già trovato una soluzione migliore. Non si tratta solo di progetti direttamente confrontabili. Può succedere per esempio che in relazione a dei nuovi tappi di bottiglia sia stato sviluppato un materiale ideale per l’utilizzo in uno dei nostri progetti.
Nel suo lavoro incontra mai resistenza o critiche?
Quando racconto che faccio ricerca nel settore della robotica, le reazioni sono molto diverse. In quanto ricercatrice, credo di avere la responsabilità di spiegare cosa faccio e quali sono i miei obiettivi. Vorrei che le persone si entusiasmassero per il mio lavoro. Questo comprende naturalmente anche la questione del prodotto finito, ma anche dei componenti sviluppati.
Sarebbero necessarie delle misure per migliorare l’accettazione dei robot o per regolarne lo sviluppo?
Sì e no. La tecnologia esiste per generare il cambiamento. Non si deve bloccarne categoricamente l’ulteriore sviluppo. Chi lavora con le tecnologie più innovative tiene conto a malapena delle linee guida, che nascono solo quando qualcosa non va come dovrebbe. A causa della velocità dello sviluppo tecnologico, tuttavia, i legislatori non riescono a tenere il passo con le modifiche necessarie. È quindi responsabilità di sviluppatori e aziende mettere a punto tecnologie eticamente corrette e utilizzarle in modo equo rispetto ai consumatori. In presenza di queste condizioni, l’accettazione non è un problema. Purtroppo al momento i consumatori non hanno praticamente possibilità di scelta.
Cosa sono i tribot?
La forza e l’intelligenza di una singola formica sono limitate. Ma in una colonia le formiche sono in grado di utilizzare strategie complesse per svolgere compiti impegnativi. All’EPFL i ricercatori di robotica nel laboratorio della professoressa Jamie Paik hanno riprodotto questo fenomeno sviluppando robot del peso di soli dieci grammi. Ogni robot possiede un’intelligenza fisica individuale minima, ma è in grado di comunicare e agire in modo collettivo. Insieme i robot possono individuare rapidamente gli ostacoli e superarli, e anche spostare oggetti molto più grandi e pesanti di loro.
Autrice
