Interdisciplinare, bio-ispirata e plug & play: come sarà la robotica del futuro

Nei prossimi decenni la robotica è destinata a incontrarsi sempre di più con altre discipline che oggi sono apparentemente lontane dal mondo della tecnologia, dando vita ad un futuro ibrido in cui, grazie agli sviluppi dell’interazione uomo-macchina, i robot entreranno in maniera più pervasiva nella nostra vita, dalle fabbriche alla medicina, dall’educazione all’assistenza ai soggetti fragili.

“Il connubio tra diverse discipline permetterà di sviluppare applicazioni di grande utilità e interesse”, spiega Bruno Siciliano, accademico e divulgatore scientifico, professore di Automatica all’Università di Napoli Federico II e Coordinatore del Laboratorio Prisma presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e delle Tecnologie dell’Informazione.

Siciliano, vincitore per la categoria “Education” del prestigioso Engelberger Robotics Award 2022, il premio più ambito per chi lavora nel mondo della robotica, è intervenuto a Bergamo Scienza, festival dedicato alla divulgazione scientifica, insieme a Bertil Thorvaldsson, Senior Advisor di ABB e a sua volta vincitore del premio per la categoria “Leadership”. 

Nel corso della chiacchierata, Siciliano e Thorvaldsson hanno delineato gli scenari futuri della robotica, parlando delle opportunità e delle sfide che guideranno lo sviluppo della tecnologia nei prossimi anni.

La robotica abilita una manifattura umano-centrica

Dal 1959, anno in cui è stato realizzato il primo robot industriale (e anno di nascita del professore napoletano), i robot si sono significativamente evoluti: da sistemi potenzialmente pericolosi, che necessitavano di operare in ambienti separati dai lavoratori, a diventare macchine collaborative e intelligenti, in grado di operare in sicurezza a stretto contatto con gli operatori.

I robot non hanno contribuito solo a rivoluzionare i processi produttivi, ma anche tutto l’intero ambiente della fabbrica. Sono tante le tecnologie che oggi permettono agli operatori di svolgere in maggior sicurezza le loro mansioni: dai robot utilizzati per sostituire gli operatori in alcune operazioni ripetitive e a basso valore cognitivo (come l’assemblaggio di alcune componenti), a quelli che supportano gli operatori in determinati movimenti (come gli esoscheletri) riducendo così il carico sull’apparato muscolo-scheletrico del lavoratore.

Man mano che queste macchine hanno sviluppato e perfezionato quella “connessione intelligente tra percezione e azione” che definisce la robotica, è stato possibile automatizzare un numero sempre maggiore di mansioni che erano troppo pericolose o non gratificanti per i lavoratori. Un trend destinato ad aumentare nel futuro, con la disciplina che si muoverà verso robot sempre più accessibili (anche in termini economici), intuitivi e sicuri.

“Questo consentirà anche alle piccole aziende di adottare queste tecnologie di automazione, con canali che probabilmente saranno diversi a quelli del passato”, spiega Thorvaldsson. “Probabilmente compreranno online i robot e li istalleranno da soli per impiegarli nelle loro applicazioni. I robot potranno lavorare negli ambiti più diversi, come consulenti o integratori di sistemi. Per questo, davanti ai robot vi è un futuro luminoso”.

Robot e occupazione

Quali sono le conseguenze per le persone che lavorano all’interno degli stabilimenti? È questa la domanda che alimenta il dibattito tra gli amanti della tecnologia e chi la teme e che anima anche gli studi condotti sui rischi, reali o meno, di sostituzione dell’uomo da parte della macchina in alcune professioni.

Un dibattito anche figlio del momento: in uno scenario che diventa sempre più ibrido, che vede i robot iniziare ad affermarsi in nuovi settori e applicazioni, è normale che non si riesca a capire quale sia il ruolo dell’essere umano.

Dopo l’attuale fase di assestamento che ha caratterizzato l’Industria 4.0 – spiega Thorvaldsson – ci sposteremo in un’era in cui l’essere umano sarà al centro di tutto e l’automazione non sarà che uno strumento per aiutare l’uomo.

“L’industria 5.0 ha proprio a che vedere con questo concetto di mettere al centro l’essere umano, far sì che tutto sia sostenibile, modificando valori e beneficiari, passando dalla crescita della redditività alla qualità di vita. Per questo, io sono poco preoccupato per la robotica del futuro”, aggiunge Thorvaldsson.

“Grazie alla nuova tecnologia, la robotica è una scienza a totale servizio dell’umanità. In ambito industriale riesce a fornire degli strumenti che non solo migliorano la qualità del prodotto, ma anche la qualità del lavoro: un aspetto molto importante”, aggiunge Siciliano.

L’evoluzione della robotica all’interno degli ambienti produttivi

Proprio la crescente integrazione tra tecnologie – prima fra tutti l’Intelligenza Artificiale, ma anche la sensoristica e la realtà virtuale –, protagonista della Quarta Rivoluzione industriale, guiderà lo sviluppo delle applicazioni robotiche nei prossimi anni, sia dentro che fuori gli ambienti industriali.

All’interno degli stabilimenti, spiega Thorvaldsson, tra le tecnologie che hanno maggior potenziale trasformativo c’è il metaverso. Una tecnologia che, secondo il “padre” di RobotStudio – la piattaforma software di ABB che consente la progettazione e il testing di un robot nell’ambiente virtuale – innescherà cambiamenti tali da poter essere paragonata all’invenzione di Internet.

“Il metaverso è destinato a modificare la fabbrica nel suo complesso: nella fabbrica del futuro ci saranno oggetti fisici, ma anche virtuali. Ci sono tante cose all’interno degli stabilimenti che possono essere virtualizzate, a partire dalle interfacce utenti, che non dovranno più necessariamente essere realizzate con metallo o plastica, ma basterà che abbiano dei pixel. In questo modo si potrà prendere l’informazione e ‘spostarla’ dove davvero serve“, spiega.

Una tecnologia che, secondo Thorvaldsson, sarà indispensabile per la democratizzazione della robotica e che contribuirà a incrementare la sicurezza nelle fabbriche. Un aspetto importantissimo su cui, tuttavia, c’è ancora molta strada da fare, sia perché le normative sono più indietro rispetto allo sviluppo tecnologico, sia perché è difficile certificare che un sistema robotico sia stato istallato in maniera conforme alle normative in materia di safety negli ambienti di lavoro.

“E qui il metaverso può aiutare, grazie alla realtà aumentata che rende visibile quello che è invisibile. Si può, ad esempio, impostare delle zone dove il robot non può entrare, oppure indicare quale deve essere il comportamento del robot all’interno di determinate aree di lavoro”, aggiunge.

Una tecnologia sempre più transdisciplinare

Ma è al di fuori delle fabbriche che, spiega Siciliano, la robotica svilupperà le applicazioni più interessanti. E questo in parte può essere già visto, come nel caso dell’utilizzo di sistemi robotici per applicazioni nel campo della chirurgia e delle neuroscienze.

“Sono fermamente convinto che ogni ulteriore progresso nel nostro settore non avverrà al nostro interno, ma avverrà in quelle intersezioni e crocevia con altre discipline: dalla realtà virtuale al Machine Learning, alla prototipazione, neuroscienze, medicina, sociologia, filosofia delle scienze e giurisprudenza”, spiega.

Ciò comporta che anche il background accademico e formativo degli specialisti della robotica del domani sarà più diversificato: il progresso della robotica, spiega il professore, non potrà solo dipendere da persone che lavorano nel campo della tecnologia perché il progetto, il design e lo sviluppo coinvolgono aspetti che esulano dal contesto della tecnologia.

“Per studiare la robotica sicuramente servono le conoscenze sulla tecnologia che abbiamo sviluppato in questi anni, ma la robotica riguarda ormai contesti sempre più diversificati, è transdisciplinare. E dico questo perché se avremo sempre bisogno di coloro che vogliono sviluppare la tecnologia, non potremo però fare a meno delle competenze che vengono dal di fuori del mondo dell’ingegneria”, aggiunge.

Un tema caro al professore, che più volte ha parlato delle implicazioni politiche ed etiche che devono essere prese in considerazione nello sviluppo di nuove applicazioni: da come deve essere inquadrato l’utilizzo dei robot all’interno degli ambienti di lavoro – se, ad esempio, un imprenditore che sceglie di automatizzare alcune mansioni o figure professionali deve pagare o meno le tasse su questi robot (un tema su cui il Parlamento Europeo discute da tempo) – alle tante implicazioni etiche che nascono dall’utilizzo dei robot come forma di assistenza per soggetti fragili, come malati, bambini e anziani: un tema questo che è diventato una disciplina a sé con il nome di “roboetica” coniato proprio in Italia.

Verso sistemi plug & play: la carenza di competenze e il ruolo dei system integrator

Se è vero che, come spiega Siciliano, la robotica è ad oggi tecnologicamente matura e gli sviluppi più interessanti nei prossimi anni arriveranno da queste applicazioni interdisciplinari, negli ambienti industriali è spesso la carenza di competenze specifiche che frena l’adozione delle tecnologie di automazione da parte delle imprese.

Da un lato, spiega Thorvaldsson, i progetti di automazione sviluppati dalle aziende devono saper conciliare le ambizioni con la realtà del mercato in cui l’impresa opera. Dall’altro, c’è sicuramente un tema molto importante per quanto riguarda la formazione scolastica in ambito tecnologico, che non è ad oggi al passo con la tecnologia, né sembra avere la capacità di cambiare con la tecnologia stessa.

Davanti a questo problema, la tecnologia si sta evolvendo verso soluzioni sempre più orientate all’utilizzo in modalità “plug & play” (quindi soluzioni pronte all’uso), in grado di implementare i vantaggi dell’automazione anche senza la presenza di profili specializzati. Al tempo stesso però, aumenta l’importanza di figure come quelle dei system integrator, in grado di integrare questi sistemi facendo leva su soluzioni interoperabili.

La sfida quindi è duplice: i fornitori di sistemi robotici dovranno permettere alla tecnologia di compiere questo salto verso soluzioni plug & play che, ad oggi, ancora non si è realizzato; dall’altra parte il sistema formativo dovrà colmare la distanza esistente tra le competenze che riesce a creare e quelle che effettivamente servono al mercato.

L’ascesa della robotica ispirata alla natura

Nell’immaginario collettivo, si pensa spesso ai robot come androidi che si muovono, parlano e interagiscono come gli esseri umani. In alcuni Paesi, come il Giappone, dietro a questa visione della macchina vi è una ragione sociologica.

“Gran parte della popolazione giapponese è shintoista: gli shintoisti credono che anche le macchine abbiano un’anima e affinché la macchina sia accettata dalla popolazione deve avere un aspetto familiare”, spiega Siciliano.

L’aspetto fisico dei robot è un altro di quei temi che animano il dibattito all’interno della roboetica, soprattutto per quanto riguarda le applicazioni legate alla robotica di servizio. Da un lato, come spiega il professore, una tecnologia deve essere accettata dalla popolazione per poter prosperare in nuovi ambiti applicativi.

Dall’altro, quando si tratta di persone fragili (bambini, anziani e diversamente abili), trovare un equilibrio tra queste necessità di accettazione e il rispetto della persona e dei suoi diritti (il cosiddetto problema dell’inganno) non è semplice.

Anche al di fuori della robotica di servizio, sono sempre di più i sistemi robotici sviluppati ispirandosi a forme provenienti dalla natura: dal celebre Spot, il cane-robot di Boston Dynamics, ai robot-formica per l’esplorazione degli ambienti e molto altro.

Una manifattura bio-ispirata (che alcuni già definiscono bionic manufacturing) che, secondo Siciliano, rappresenta una delle frontiere su cui si svilupperà la robotica nei prossimi 15-30 anni. Se, infatti, negli ambienti strutturati, come quelli industriali, la locomozione su quattro ruote è preferibile, in quanto più facilmente gestibile, in ambienti meno strutturati altre forme di movimento (simili anche a quella umana) possono portare a interessanti applicazioni.

È il caso dell’esplorazione di ambienti interessati da catastrofi naturali o disastri provocati dall’uomo, dove la locomozione alternativa a quella a due ruote può essere più vantaggiosa. Ciò accade già oggi – ad esempio dei robot del genere sono stati utilizzati per la ricerca di superstiti e l’individuazione di resti umani tra le macerie di Ground Zero e in occasione del disastro di Fukushima –, ma nei prossimi anni la robotica prenderà sempre maggiore ispirazione dalla natura.

“La natura ha già selezionato le forme che meglio si addicono a particolari applicazioni ed è quindi naturale che la robotica si stia evolvendo verso macchine bio-ibride, di ispirazione biologica e quindi robot biomimetici”, spiega Siciliano.

“È chiaro che molte di queste applicazioni appartengono ancora al futuro, ma proprio perché abbiamo una tecnologia matura possiamo immaginare macchine che, oltre a svolgere compiti da noi assegnati, siano nell’aspetto più vicine al mondo umano o animale. È una tecnologia in continua evoluzione e che ha bisogno di essere accettata dagli uomini, senza diffidenza”, conclude il professore.

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Michelle Crisantemi

Giornalista bilingue laureata presso la Kingston University di Londra. Da sempre appassionata di politica internazionale, ho vissuto, lavorato e studiato in Spagna, Regno Unito e Belgio, dove ho avuto diverse esperienze nella gestione di redazioni multimediali e nella correzione di contenuti per il Web. Nel 2018 ho lavorato come addetta stampa presso il Parlamento europeo, occupandomi di diritti umani e affari esteri. Rientrata in Italia nel 2019, ora scrivo prevalentemente di tecnologia e innovazione.

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