Un milione di Ro in funzione oggi

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1 Perché investire in robot invece di assumere esseri umani?. Le loro Un milione di Ro in funzione oggi Che cos è un robot? È quello che una comunità VINCENZO TAGLIASCO Università di Genova di esseri umani omogenea, significativa (in termini di autorevolezza o di quantità), rappresentativa e influente ritiene che sia. La comunità può definire il robot implicitamente o esplicitamente. Oggi un piccolo elettrodomestico, che serve in cucina e permette di svolgere parecchie funzioni, è denominato robot da cucina. In altre parole si può assegnare lo statuto di robot a una struttura senza averne data una esplicita definizione: è tipico dell essere umano fare classificazioni che prescindono da rigorose ipotesi e assunti di partenza. Nel momento in cui si parla di comunità, è ovvio che ogni definizione subisce gli assestamenti della dinamica storica e temporale in cui la comunità viene presa in considerazione. Per esempio, alcuni decenni fa si sarebbe preso in considerazione, al fine di definire le varie comunità, il mercato reale, il mercato potenziale (o in prospettiva), le varie categorie dei cultori della fantascienza. Oggi si fa riferimento alle statistiche internazionali, ai media, alla comunità scientifica e tecnologica. La storia dei robot quella fatta di numeri, di dati certi e controllabili, di elenchi di aziende che costruiscono i robot è, soprattutto, la storia dei robot industriali (dai semplici pick and place ai sofisticati bracci a più gradi di libertà utili per effettuare delicati lavori di assemblaggio). Solo di recente si tiene d occhio il mercato degli aspirapolvere e dei tosaerba in grado di muoversi in modo autonomo negli appartamenti e su prati e giardini. Tuttavia è indubbio che oggi l idea di robot prevalente nell immaginario collettivo è costruita dai media, che costituiscono la vera cinghia di trasmissione tra i laboratori, le aziende di nicchia e l opinione pubblica. Il ruolo della fantascienza e, soprattutto, dei film (tipo quelli degli anni Cinquanta) è diventato marginale: ormai nella fantascienza il robot ha sembianze umane, non è più goffo, non si muove più da robot, né ha la voce gracchiante. Dopo l avvento di Bladerunner e di Terminator, il robot filmico viene giocato su aspetti della coscienza e delle emozioni che trasferiscono le grandi eterne tematiche della tragedia greca nel rapporto tra naturale e artificiale. Quindi spetta ai media veicolare sogni, successi parziali, notizie di speranze, scenari dettati da sottili o grossolane operazioni di marketing. Internet diviene così un inesauribile contenitore di prototipi che spaziano dal robot soldato (il cui impiego in Iraq viene periodicamente annunciato) al robot, tutto gambe, che porta in braccio l anziano su per le scale. La stampa specializzata, periodicamente, riporta le notizie più avvincenti. Maggiore difficoltà riscontra il mezzo televisivo che è costretto a presentare la certifica- 8

2 prestazioni aumentano incredibilmente, mentre il loro costo continua a diminuire bot industriali sul Pianeta Terra Appuntamento tra il serio e l ironico per il 2050, quando l esercito dei robot alla Capek e alla Asimov alleggeriranno gli umani da qualsiasi compito sgradevole (!) zione visiva dell evento: il più delle volte il regista rimane deluso per l oggettivo contrasto tra le aspettative emerse dal racconto entusiasta del padre-progettista di turno e la cruda realtà di performance mediocri e incapaci di suscitare nel telespettatore le emozioni attese. Come si fa a comunicare l incredibile ricchezza di cultura tecnologica contenuta in un prototipo che si presenta nettamente inferiore, nell aspetto e nelle prestazioni, a un robotgiocattolo che si può comprare a dispense nell edicola sotto casa? È il dramma dello studioso di intelligenza artificiale, di reti neurali artificiali e di coscienza artificiale. Può darsi che gli esperti di divulgazione scientifica abbiano ragione quando teorizzano che i veri scienziati riescono a spiegare anche le cose più difficili con poche parole e con esempi e metafore appropriate. Il tecnologo, no. Luglio/Agosto 2005

3 S peciale ROBOT Per definizione il tecnologo non è quello che deve spiegare un fenomeno o i misteri del mondo che ci circonda. Il tecnologo non è quello che sa, ma è quello che fa e che costruisce. Quindi, come fa il tecnologo a comunicare un lavoro in itinere; un lavoro che, poi dovrà aspettare decenni per dare luogo alla costruzione del suo capolavoro? Secondo le statistiche internazionali i robot sono essenzialmente i robot industriali. Ogni anno, in pieno autunno, la United Nations Economic Commission for Europe in collaborazione con l International Federation of Robotica pubblicano un rapporto (l ultimo è stato World Robotics 2004, 414 pagine) che conferma questa sensazione: per la comunità economica internazionale i robot che contano sono quelli industriali. D altra parte i dati sono impressionanti: alla fine del 2003, sul pianeta Terra, è stata confermata la presenza di robot (anche se il rapporto ritiene che il dato reale sia superiore al milione di unità), dei quali in Giappone, nell Unione Europea e negli Usa. In Europa la Germania ha la leadership con unità, seguita dall Italia con , la Francia con , la Spagna con e la Gran Bretagna con In una previsione al 2007, si ritiene che l aumento sarà del 7% all anno. Attualmente, ogni lavoratori, ci sono circa 320 robot in Giappone, 148 in Germania, 116 in Italia, 99 in Svezia e tra 80 e 50 in Finlandia, Spagna, Francia, Usa, Austria, Belgio e Danimarca. Poiché il dato del Giappone include tutti i tipi di robot, mentre per tutti gli altri paesi vengono conteggiati solo i robot industriali multi-funzionali, le cifre sono difficilmente comparabili. Tuttavia è interessante che nel rapporto World Robotics 2004 per la prima volta accanto ai robot industriali vengano citati i robot di servizio : «alla fine del 2003 circa aspirapolvere e tosaerba completamente automatizzati erano in funzione. Nel periodo tra il si raggiungerà la cifra di 4 milioni». Definire robot di servizio un aspirapolvere che si muove in un appartamento o un tosaerba che si muove instancabilmente su un prato da golf potrebbe sembrare un affronto alla concezione di robot veicolato dai primi film sui robot degli anni Cinquanta, specialmente quando li si vede pubblicizzati sulle reti di televendita: eppure essi sono basati su una sofisticata struttura di controllo intelligente basata sull evoluzione di algoritmi per la pianificazione di traiettorie e la 10

4 navigazione che risalgono al- I cinesi hanno tolto la progettazione del robot il lavoro ai robot mobile Shaker ( ). Alla fine degli anni Sessanta, Shaker rappresentò uno dei primi esempi del tentativo di dare un corpo all intelligenza artificiale che prima di allora si potrebbe titolare quello che è avvenuto, a partire dagli anni Ottanta, quando lo sviluppo dei robot industriali ha subito un rallentamento, la destrezza e la flessibilità degli operatori umani. Si è preferito utilizzare operatori umani dalle straordinarie prestazioni cognitive, si era impegnata solo nell e- poiché si è preferito mulazione delle attività men- delocalizzare gli stabilimenti sensoriali e motorie che co- in Paesi a basso reddito pro tali più sofisticate dell essere stano molto di meno degli in- capite, piuttosto che umano: la risoluzione dei problemi, il ragionamento auto- sviluppo richiesti per proget- macchine sempre più costose genti investimenti in ricerca e impegnarsi nel finanziare matico, la comprensione del perché destinate a imitare la tare robot competitivi con l operatore linguaggio. Ci sono voluti trentacinque anni prima che gli algoritmi messi a punto ne- destrezza e la flessibilità degli operatori umani. umano in termini di prestazioni. Sicuramente, in prospettiva, le scelte strategiche gli uffici e applicati sul traballante Shaker che si muoveva incerto a suon di zuccate contro i muri dei corridoi dello Stanford Research Institute dessero a luogo a un tosaerba autonomo, dal design così accattivante da spingere il teleutente a impegnarsi in un ordine telefonico (con diritto di rescissione). Sono lunghi i tempi per passare da un idea rivoluzionaria che costituisce una discontinuità nel settore tecnologico, a quella dell introduzione di un prodotto sul mercato. Il robot industriale è uno dei simboli dell evoluzione delle tecniche manifatturiere per la costruzione di prodotti industriali. Dopo l avvento del telaio meccanico, del servomeccanismo, dell amplificatore elettronico, delle macchine a controllo numerico, il robot ha significato il passaggio verso le fabbriche prive di uomini. Sicuramente in questo progressivo sviluppo, negli ultimi decenni, il robot industriale ha subito la concorrenza dei lavoratori dei Paesi a più basso reddito individuale. I cinesi hanno tolto il lavoro ai robot così si potrebbe titolare quello che è avvenuto, a partire dagli anni Ottanta, quando lo sviluppo dei robot industriali (in grado di effettuare assemblaggi sofisticati) ha subito un rallentamento, poiché si è preferito delocalizzare gli stabilimenti in Paesi a basso reddito pro capite, piuttosto che impegnarsi nel finanziare macchine sempre più costose perché destinate a imitare potrebbero cambiare. Facciamo un esercizio di previsione. Oggi la percentuale degli anziani (al di sopra dei 65 anni) in Cina, e rispetto alla popolazione cinese totale, è del 7,6%. Nel 2025 sarà (dati forniti dall ufficio del Census degli Usa) del 13,7% per arrivare al 24,5% nel Quello che colpisce è lo straordinario numero delle persone sopra gli ottant anni che in Cina saranno (sempre nel 2050) , rispetto a un totale di over 65 di Per soddisfare le esigenze di questo straordinario numero di anziani la Cina avrà bisogno di aumentare la produttività oltre, ovviamente, ad avere disponibilità di energia. Mentre i Paesi a reddito più elevato saranno in pieno sviluppo verso il nuovo paradigma tecnologico fondato sulla biologia, i grandi fornitori di prodotti industriali del pianeta (India, Cina, Brasile, Indonesia, Pakistan) saranno impegnati in un colossale processo di ristrutturazione industriale per garantirsi un costante incremento di produttività che (a causa dell aumentato del tenore di vita e dell incredibile aumento di anziani verificatosi in poco tempo) non potrà basarsi unicamente sul basso costo del lavoro. Alcuni analisti ritengono che la robotica industriale, così come la conosciamo oggi, potrebbe avere un ruolo dominante nelle future scelte strategiche di quei Paesi che, paradossalmente, ne hanno frenato lo sviluppo, Luglio/Agosto

5 S peciale ROBOT rispetto alle previsioni degli anni Ottanta. Nel già citato rapporto, World Robotics 2004, si cerca di rispondere alla domanda Why invest in robots and not hire people? (perché investire in robot e non assumere invece esseri umani?) : «Nell ultimo decennio le prestazioni dei robot sono aumentate incredibilmente e, nello stesso tempo, il loro costo ha continuato a diminuire. Un robot venduto nel 2003 costerebbe circa un quarto di quello che un robot con le stesse prestazioni sarebbe costato nel Per quanto concerne il confronto con il costo del lavoro degli umani, per esempio in Germania i prezzi dei robot sono scesi da 100 nel 1990 a 35 nel 2003 e a 15 se si tiene conto del radicale miglioramento nelle prestazioni dei robot. Anche in paesi come il Brasile, la Cina e il Messico gli investimenti in robot crescono a ritmi impressionanti. [ ] La diffusione dei robot è limitata dal fatto che i potenziali utilizzatori devono avere un elevato standard tecnologico all interno delle loro strutture come un approfondita conoscenza delle varie fasi dei processi produttivi». I media, (non ancora le statistiche internazionali) ci dicono che l inizio del Terzo Millennio non vede solo i risultati, seppur splendidi, della robotica nel settore dei servizi (con particolare riferimento ai robot per sorveglianza e ispezione), degli ausili ai disabili e agli anziani, della robotica applicata a lavori da eseguirsi in condizioni estreme (per combattere incendi, eseguire operazioni di sminamento, ispezionare tubature e fogne). Su Internet e sulle riviste di divulgazione scientifica non si vede solo l affermarsi della robotica nel settore dell entertainment e il protagonismo dei robot in reali missioni spaziali, ma si vedono le prime concrete applicazioni della robotica in ambito militare, dopo decenni di indiscrezioni e di segrete ricerche di base nel settore. Sono ormai disponibili sul mercato internazionale piattaforme telecomandate (cingolate o a ruote gommate) in grado di muoversi su terreni accidentati; aerei senza personale a bordo cominciano a venire impiegati sia in situazioni di conflitto manifesto, sia per operazioni di spionaggio. Soprattutto, nel già più volte citato rapporto World Robotics 2004 (per la prima volta in una organizzazione patrocinata dalle Nazioni Unite) si auspica un maggiore coinvolgimento della ricerca e dello sviluppo militare: «Imponenti investimenti militari nel settore dei robot di servizio daranno luogo a effetti di spin-off sia per il mercato dei robot di servizio da impiegarsi in contesti altamente professionali, sia per il mercato del consumo». In questo contesto la tematica della telepresenza propone insperati scenari. La telepresenza è differente dalle tecniche della teleoperazione, ossia del controllo a distanza di un sistema o di un apparato. La telepresenza introduce metodologie proprie della realtà virtuale nella guida a distanza: all operatore, situato in un ambiente protetto, vengono convogliate le stesse sensazioni (visive, tattili, vestibolari e cinestetiche) che riceverebbe nel caso in cui fosse immerso in un contesto reale. In altre parole un militare-androide, in un azione di guerra, potrebbe inviare i dati, relativi alla sua posizione e a quello che percepisce, a un operatore (a debita distanza) che potrebbe operare come se fosse inserito nel corpo del robot. È opinione diffusa che in alcuni laboratori di ricerca si studi il problema della predisposizione del posto di guida di alcuni veicoli militari per venire comandati con tecniche di telepresenza. Il filosofo Daniel Dennet, in alcuni suoi mirabili interventi negli anni Settanta, aveva anticipato le problematiche di un brain in the vat (un cervello in un contenitore di vetro) che riusciva a vivere nel mondo esterno proprio grazie a tecniche di telepresenza, anticipate dalla fantascienza degli anni Cinquanta. La telepresenza è, in altre parole, qualcosa di simile alle procedure di training utilizzate nei simulatori di volo, ma, dal punto di vista della ricerca di base, apre sce- 12

6 nari incredibili per lo studio della capacità esperienziale di un essere umano, che è poi alla base della coscienza fenomenica. Si dice che il Dipartimento della Difesa statunitense, con grande lungimiranza, avesse finanziato fin dagli anni Ottanta ricerche di base nel settore della psicologia collegata alla realtà virtuale, non disdegnando nemmeno di sporcarsi le mani (in senso metaforico, dato il settore di competenza di un Ministero della Difesa) con ricerche nel settore della coscienza fenomenica. Effettivamente ci sarebbero gli estremi per ragionevoli domande etiche sul ruolo di questi robot guerrieri, ma da sempre l azione bellica che può comportare la morte di esseri umani sia essa guerra dichiarata, difensiva, preventiva, guerriglia, terrorismo o lotta al terrorismo ha avuto regole e giustificazioni che superano le logiche insite nelle tre leggi della robotica. L idea di Asimov di affidarsi a un cervello positronico, ossia non fatto da materiale biologico, era stata un idea geniale perché riusciva a evitare i problemi etici connessi con l interazione con i temi della vita. Tuttavia, nel momento in cui i robot diventano sempre più sofisticati anche i robot non biologici potrebbero sollevare alcuni interrogativi. Non tanto perché nei loro cervelli non si riuscirà a immettere le tre leggi di Asimov (a protezione prevalentemente degli esseri umani), ma perché ci potremmo trovare in presenza di una categoria di esseri in grado di fare esperienza ed essere, in quanto tali, candidati a venire considerati potenziali soggetti (nella fantascienza, addirittura persone). È recente, da parte di alcuni studiosi, l acquisizione dell idea che per poter costruire un robot intelligente sia opportuno dargli un corpo capace di adattarsi, di imparare e di evolvere (robotica epigenetica). Come avviene per i cuccioli degli esseri umani, così anche per i robot si schiudono gli scenari dello sviluppo e dell apprendimento. Per transitare dai robot deliberativi (dai Luglio/Agosto

7 S peciale ROBOT comportamenti stereotipati) a quelli reattivi (in grado di modificare il loro comportamento), il robot (come avviene per la specie animale dei mammiferi) deve svilupparsi e apprendere attraverso l interazione con l ambiente. Anzi, alcuni progettisti di robot ritengono che analogamente a quello che avviene in alcuni organismi biologici quali i mammiferi sarebbe opportuno creare le condizioni per cui la creatura artificiale possa fare esperienza del mondo che la circonda (possedere, cioè, una coscienza fenomenica). Gli etologi suggeriscono che l acquisizione di comportamenti intelligenti viene favorita dalla capacità di fare esperienza; o, meglio, di fare nuove esperienze. Quindi l avvento della robotica epigenetica, della robotica cognitiva e della coscienza artificiale non costituisce un semplice avvicendamento rispetto alle consolidate tematiche delle discipline che si ponevano il problema di costruire robot intelligenti. Si assiste invece a un riposizionamento dei saperi alla base della tecnologia su cui costruire i robot. Mentre le contaminazioni culturali sono frequenti nell ambito della fantascienza, molto meno lo sono nell ambito dell ingegneria. Quando la robotica industriale comincia ad affermarsi come disciplina autonoma, poche sono le contaminazioni con la cultura biologica: la matrice delle macchine utensili è stata prevalente nell evoluzione della robotica industriale. Con i primi lavori in ambito di robotica antropomorfa, tra la fine degli anni Settanta e l inizio degli anni Ottanta, l anatomia e la neurofisiologia offrono le prime indicazioni e suggestioni. In realtà gli studiosi di robotica antropomorfa chiedono alle discipline della vita suggerimenti per la progettazione e la costruzione dell architettura del robot, dei suoi apparati motori e dei suoi dispositivi sensoriali. La disciplina principe in tale contesto è, ovviamente, la neurofisiologia, il cui atteggiamento riduzionista (prevalente negli anni Sessanta e Settanta) la rende vicina alle aspettative dell operare ingegneristico. Inoltre il mondo della robotica è pervaso da una non esplicita attesa: quella di poter sviluppare separatamente la robotica industriale, tesa a costruire i corpi, e l intelligenza artificiale, in grado di offrire metodi e strumenti per dare una mente al robot. Poi qualcuno sarebbe stato in grado di coniugare sapientemente robotica industriale e intelligenza artificiale per dare luogo a Locandina di 3 capolavori della storia dei film Una città cerca un assassino, Metropolis e Il Testamento del Dr. Mabuse 14

8 una generazione di robot sempre più vicina alle prestazioni dell essere umano. Il momento più alto di questa impostazione fu rappresentato alla expo internazionale di Tsukuba nel 1985: non solo a Tsukuba venne presentato il robot pianista con struttura antropomorfa, ma soprattutto si celebrò il possibile ruolo dell intelligenza artificiale che, all epoca, cominciava a dubitare del progetto dedicato ai calcolatori di quinta generazione. Dal 1985 l evoluzione della robotica, a livello internazionale, cominciò a subire un certo rallentamento innescato da un mercato (della robotica industriale) non particolarmente brillante. Emergevano le premesse per la nascita di approcci alternativi. Rodney Brooks con i suoi robot beings avviò di fatto un progetto di ricerca in cui cercò di arrivare alla progettazione di robot autonomi attraverso una rivisitazione dell evoluzione: invece di riprodurre direttamente le prestazioni più evolute dell essere umano, forse era meglio produrre comportamenti e strategie di animali più semplici, quali gli artropodi. Brooks propose, di fatto, un ripensamento sulla filogenesi: perché non arrivare a robot intelligenti ripercorrendo i percorsi dell evoluzione? Perché invece di arrivare al robot intelligente con un approccio top down, che cerca di riprodurre i comportamenti intelligenti superiori dell essere umano, non tentare di utilizzare un approccio bottom up che cerca di progettare e far evolvere le macchine da più semplici a più complesse? Tuttavia alla fine degli anni Novanta un altro approccio venne delineandosi: l approccio evoluzionistico di Brooks pone l accento sulla filogenesi, richiamandosi al fatto che la struttura sensoriale-motoria dell essere umano è il risultato di un lungo percorso attraverso le architetture biologiche più disparate. Sullo sfondo le reti neurali e le metodologie messe a punto nell ambito della vita artificiale mettevano a disposizione l apparato metodologico che avrebbe permesso di indagare il comportamento di reti nervose via via sempre più complesse. Invece, nel caso in cui si voglia mantenere la struttura umanoide dell essere artificiale e si voglia nel contempo proporre un approccio alternativo al classico approccio top down dell intelligenza artificiale si doveva esplorare quello che nell essere umano corrisponde a quello che la filogenesi ha nell evoluzione degli organismi: il ruolo dell ontogenesi, o meglio quello dello sviluppo delle strutture sensoriali motorie, del comportamento e dell intelligenza. Locandina dell opera teatrale R.U.R., scritta da Capek nel 1920 e messa in scena nel Luglio/Agosto

9 S peciale ROBOT Da quello biologico di Capek (1920) al metallico di Fritz Lang (1926) e di Asimov (1950) Quello che affascina nella concezione di robot, così come emerge dal lavoro teatrale di Karel Capek (R.U.R., Rossum s Universal Robots, scritto nel 1920 e messo in scena nel 1921), è la sapiente integrazione di elementi diversi: il robot è una creatura artificiale, costruita da esseri umani; il robot è costruito con l obiettivo di farlo lavorare come uno schiavo; il robot ha sembianze umane; il robot viene costruito con la capacità di fare esperienza (ossia è dotato di coscienza feno- menica); il robot si comporta in maniera intelligente; il robot è basato su una scoperta di natura biologica (il protoplasma artificiale). Non era la prima volta, nella storia dell umanità, che venivano delineate le caratteristiche di un essere artificiale. Ma l opera di Capek costituisce una rilevante cesura con altre intuizioni (le ancelle del dio Vulcano, l homunculus di Paracelso, il Golem del Rabbino Judah Loew ben Bezael, l Olimpia di Ernst Hoffman, il Frankenstein di Mary Shelley, l Eva di Auguste Villiers de l Isle-Adam) perché introduce le tematiche della ricerca scientifica moderna (chimica e biologia) in uno dei classici sogni dell umanità: la costruzione di un essere artificiale obbediente agli umani. È pur vero che già in Frankenstein veniva usata l elettricità per dare vita a un complicato collage di organi prelevati da cadaveri e che Villiers de l Isle- Adam descrive in modo puntuale la struttura meccanica dell andreide (sic!, non androide) e cita esplicitamente, tra i consulenti, la figura di Edison; tuttavia è opinione condivisa che sia stato proprio Capek a introdurre la lista completa delle caratteristiche dell essere artificiale, che avrebbe condizionato la storia della fantascienza del ventesimo secolo. Solo nel 1926, nel film Metropolis di Fritz Lang, viene proposto un robot metallico sulla cui superficie viene deposto un materiale atto a dare al robot le sembianze di Maria, la protagonista umana: classico androide (nella fattispecie, un andreide) che nasce a partire da un robot metallico. Fritz Lang e Karel Capek sto- Il romanzo di Isaac Asimov, Robot sognanti. 16

10 ricizzano il lavoro dei grandi artigiani del Settecento che davano sembianze umane, scolpite nel legno e sapientemente dipinte, ai mirabili meccanismi (di legno, ferro e cuoio) costruiti per dare movimento alla macchina finale. Dopo la prima guerra mondiale l industria è, da una parte, l industria chimica (quella dell aspirina e dell anilina) il cui interprete è Capek e, dall altra parte, si ha l industria tutto ferro, fuoco ed energia elettrica. Lang si fa interprete dell immaginario collettivo e propone un altra tipologia di robot tutto metallo lucente che prende vita con la classica scarica elettrica. Poi Asimov riuscirà a veicolare, attraverso i suoi racconti, l idea di robot metallico alla Fritz Lang e, da allora (1950) il termine robotica, nell accezione Asimoviana, prenderà il sopravvento rispetto all idea di robot biologico, così come era stato concepito originariamente da Capek. Per Capek un costruttore di robot è un costruttore di creature artificiali viventi, di natura biologica. Per Asimov un costruttore di robot è un costruttore di creature artificiali di natura non biologica. Industria, ricerca scientifica e tecnologia si sono appropriate del termine robotica, privilegiando la visione di Asimov rispetto a quella di Capek. Per la robotica industriale il robot è una macchina non biologica, anche non antropomorfa, in grado di agire con un grado di autonomia adeguato ai compiti assegnati. Per la robotica umanoide il robot è una macchina non biologica che vuole emulare l essere umano non solo nell aspetto ma anche nelle prestazioni motorie, sensoriali e cognitive presentando addirittura uno sviluppo analogo a quello dell essere umano. La robotica è andata via via identificandosi con l assunto iniziale di Asimov: il robot non deve essere fatto di materiale biologico. Finora ha vinto Asimov, e Capek lo si cita solo come riferimento dotto, di natura letteraria: spesso solo a livello dell etimologia del termine robot. In pieno paradigma tecnologico elettronico-informatico (che ha caratterizzato la seconda metà del Novecento) la scelta di una robotica alla Asimov non ha avuto consolidate alternative. Oggi, quando sembra che si stia delineando come paradigma tecnologico prevalente quello della biologia, anche l approccio alla Capek si sta presentando sull arena scientifica e industriale. Il libro di Vincenzo Tagliasco Dizionario degli essere umani fantastici e artificiali, Mondadori 1999 Luglio/Agosto

11 S peciale ROBOT Eserciti di ricercatori, fiumi di dollari Rodney Brooks, direttore di MIT's Artificial Intelligence Lab. Ametà degli anni Ottanta, Giuseppe Satta, un brillante ricercatore di microbiologia, aveva sottoposto al Consiglio Nazionale delle Ricerche un progetto per utilizzare i batteri per combattere l inquinamento da petrolio nel caso di catastrofi navali. Si trattava di selezionare, attraverso successive mutazioni, batteri in grado di metabolizzare idrocarburi. Giuseppe Satta aveva preparato una suggestiva copertina, redatta con la tecnica dei fumetti, per rilegare il rapporto a sostegno del progetto: alcuni batteri antropomorfizzati che si godono il sole alla spiaggia con i ricchi proventi del loro lavoro di disinquinatori; altri che lavorano nel settore petrolifero; altri, magri e consunti, che non sono stati opportunamente selezionati. Quel rapporto evocava Capek e non la rassicurante filosofia di Asimov. Si sarebbero costruiti, attraverso una opportuna selezione, alcuni organismi viventi in grado di realizzare obiettivi. Ma potevano essere considerati robot? Le pecore possono venire considerate macchine che forniscono latte, carne e lana; in una certa accezione, potrebbero essere considerate robot, anche se non sono state progettate e costruite dall essere umano. Ma, secondo Capek è proprio questo che fa la differenza quando propose, per la prima volta, il termine robot: selezionare un batterio, attraverso successive modificazioni, come si fa con le piante, significa costruire organismi viventi orientati a realizzare un obiettivo per cui naturalmente non erano stati progettati, ossia robot formati da materiale biologico. Certamente un batterio-operaio è ben lontano dai robot usciti dalla fabbrica dei Rossum, immaginata da Capek; ma è altrettanto vero che i primi rudimentali manipolatori industriali del tipo pick and place (protagonisti dell automazione di fabbrica negli anni Sessanta) erano ben lontani dai robot di Isaac Asimov (Io robot, 1950). È indubbio che i robot alla Asimov si siano evoluti negli ultimi cinquant anni (nel 1954 George C. Devol jr. chiese di brevettare un dispositivo programmabile, programmable transfer device, che si può considerare l antesignano di un braccio per robot). I robot alla Capek, tra cinquant anni, potrebbero riservare sorprese non irrilevanti a una umanità sempre più vecchia e sempre più bisognosa di esseri artificiali in grado di lavorare per soddisfare obiettivi di benessere e di felicità per tutti gli umani. Nel 2004 il Los Alamos National Laboratoy, il famoso luogo di nascita della bomba atomica, ha assegnato un finanziamento di quasi cinque milioni di dollari a Steen Rasmussen con l obiettivo di progettare e costruire una forma di vita sintetica. Il gruppo di ricerca coordinato da Rasmussen dovrà porre le basi per la costruzione di un organismo (assemblato a partire da molecole inanimate e non da altri microrganismi) in grado di effettuare assegnate operazioni elementari in ambito proteico. Rasmussen e i suoi colleghi non vogliono prendere un organismo 18

12 esistente e modificarne il DNA, essi vogliono costruire l organismo a partire da molecole, che sono per loro natura inanimate, agendo a livello dei nanometri (ossia dimensioni dell ordine della millesima parte di milionesimo di metro, il che è equivalente, a seconda delle preferenze personali, alla milionesima parte di un millimetro). Così come faceva il filosofo-scienziato Rossum della commedia teatrale di Capek alle prese con la sintesi del protoplasma vivente : niente a che vedere con Frankenstein che era costruito assemblando organi di natura biologica, anche se appartenenti a persone decedute. Anche Craig Venter, il genetista, diventato famoso nell aprile 2000, dopo il suo annuncio dell avvenuto sequenziamento del genoma umano, eseguito dalla società privata statunitense Celera Genomics da lui presieduta, ha un obiettivo simile. Craig ha iniziato a studiare un piccolo batterio, il Mycroplasma genitalium, che possiede solo 517 geni; Venter sta asportando i geni di questa creatura, sostituendoli con alcune loro versioni artificiali. Scopo finale è quello di comprendere quali siano i requisiti minimi affinché un organismo possa funzionare. In realtà il progetto genoma minimo (finanziato dal Department of Energy del governo statunitense nel 2002 per 3 milioni di dollari) è visto con malcelato sospetto dalla comunità scientifica internazionale, anche perché sembra che Venter, successivamente all inizio del progetto, abbia messo in guardia i finanziatori dai rischi che tali studi potrebbero presentare se i risultati dei progetti finissero nelle mani di organizzazioni terroristiche (oltre ai classici problemi di natura etica e morale che comporterebbero nel caso in cui si uscisse fuori dal ristretto ambito dei minuscoli robot-batteri). Di recente l Unione Europea ha lanciato il Programmable Artificial Cell Evolution Project (Progetto Pace), che ha come obiettivo quello della costruzione di una cellula artificiale, ossia di una cellula sintetizzata in laboratorio. A questo proposito in un rapporto dell Unione Europea si legge: «Distributed intelligent technical systems with self-organizing and evolvable life-like properties are required both to make the next generation of self-repairing computer and robotics technology and to direct all kinds of production and remediation on the nanoscale.» Ossia, a livello europeo si ritiene che ci sia una stretta correlazione tra robotica, cellule artificiali e nanotecnologie. Il consorzio dovrà mettere a punto un metodo tale da far sì che i microscopici sistemi chimici di elaborazione dell informazione atti a costruire cellule artificiali siano progettati e assemblati automaticamente da materiale non-vivente. I membri del consorzio sono ricercatori che appartengono a diverse aree scientifiche: sistemi complessi, robotica, cinetica chimica, studiosi dello sviluppo, simulazione, chimica organica e bioorganica, sistemi di controllo. Un nuovo European Center for Living Technology dovrebbe sorgere a Venezia, supportato dall Unione Europea, la città di Venezia e l Università di Venezia Ca Foscari. Cog, creato da Rodney Brooks, è il primo robot umanoide in grado di imitare i movimenti motori e sensoriali del corpo umano. Luglio/Agosto 2005

13 S peciale ROBOT Al MIT di Boston, dal 10 al 12 giugno 2004, per la prima volta si sono incontrati ricercatori del settore della progettazione e costruzione di componenti biologiche in occasione del First International Meeting on Synthetic Biology. In italiano synthetic biology è stato tradotto con il termine biologia sintetica e biologia di sintesi. Aggettivare il termine biologia che ha una precisa connotazione conoscitiva con il termine sintetico (peraltro, molto ambiguo nel lessico italiano in quanto evocatore di stringatezza e assenza di ridondanza piuttosto che della connotazione di costruzione e ingegnerizzazione) potrebbe apparire improprio. D altra parte il significato del nome di una nuova disciplina deve essere quello che la comunità più forte e qualificata decide che la disciplina stessa debba avere, al di fuori di qualsiasi elegante dissertazione epistemologica o etimologica. Tuttavia, tornando agli originali significati storici della bioingegneria, io reputo che la costruzione di cellule artificiali, di batteri progettati per realizzare compiti assegnati faccia parte di una bioingegneria che usa tecniche nel campo delle nano-dimensioni: in altre parole la synthetic biology sarebbe, di fatto, una nano-bioingegneria. Perché non usare il classico termine ingegneria genetica? L ingegneria genetica consiste, principalmente, nel trasferire un gene preesistente da un organismo all altro: è l obiettivo che è tipico dell ingegneria, non i metodi e le tecniche. L ingegneria moderna, così come ci è stata tramandata da Reuleaux, uno dei padri dell ingegneria moderna, consiste nel progettare ciò che si vuole realizzare, l analizzare quel progetto per capire se potrà funzionare, e poi procedere alla costruzione vera e propria: progetto, analisi e sintesi (costruzione vera e propria). La synthetic biology, invece è tipicamente una disciplina ingegneristica: si pone il problema di specificare ogni minima porzione di Dna che si vuole utilizzare come se si stesse programmando un microprocessore o progettando una macchina utensile. Una delle più probabili applicazioni sarà quella di costruire robot-batteri in grado di produrre idrogeno a basso costo. Forse è giunto il momento di ripensare all approccio alla Capek nell ambito della robotica: la lunga rincorsa di Capek all inseguimento della prorompente vitalità e predominio di Asimov negli ultimi cinquant anni sembra avviarsi alla conclusione. Credo che l approccio alla Asimov (quello per intenderci di tipo umanoide, oltre a quello legato più specificamente alla robotica industriale) e quello alla Capek si evolveranno su strade parallele anche se con incredibili opportunità di mutua fertilizzazione. Ogni fase, che ha caratterizzato la storia della tecnologia, ha avuto i suoi esseri artificiali: l homunculus (che usciva da una brodaglia formata dalle sostanze più disgustose) ai tempi dell alchimia, gli androidi meccanici all inizio della Rivoluzione Industriale affascinata di telai meccanici, Frankenstein che prende vita con una scossa elettrica alla nascita dell elettricità, i robot industriali all epoca dell elettronica e dell informatica, i robot virtuali (protagonisti dei motori di ricerca ai tempi di Internet) e, ora, nel- 20

14 l era della biologia i robot-batteri. Nel 1999, quando avevo scritto un Dizionario degli esseri fantastici e artificiali (una sola edizione, ormai uscito tristemente anche dal catalogo) avevo proposto una tassonomia degli esseri fantastici e artificiali divisa in due parti: quelli fatti con materiale biologico e quelli costruiti con materiale non-biologico. Avevo dichiarato che l approccio di Asimov era più rassicurante perché i suoi robot non erano fatti con materiale vivente, nonostante avessi ben chiaro in testa le intuizioni di Giuseppe Satta. I replicanti di Phil Dick (anche nella versione filmica di Bladerunner) che riproponevano in chiave attualizzata i robot di Capek, fatti di protoplasma artificiale vivente erano per me più inquietanti. Io che, attraverso i robot, vorrei capire come la mente dell essere umano sgorga dal cervello preferisco affidarmi allo scenario (anche se non del tutto privo di rischi e pericoli) della robotica umanoide piuttosto che salire, per vedere più lontano, sulle scivolose spalle di una robotica alla Capek che, fortunatamente, nessuno ha ancora proposto per riuscire a scoprire il Sacro Graal della biologia: come una mente possa scaturire da una massa sanguinolenta di materia cerebrale. L ideale sarebbe e questo sarebbe il traguardo cui ha teso tutta la mia carriera accademica che i due approcci, quello alla Asimov e quello alla Capek (ovviamente collegati ai risultati incredibili che le neuroscienze e la genomica ci stanno offrendo in continuazione) potessero coesistere nell ambito della tematica degli esseri artificiali. Mi piacerebbe che nel 2050 quando le mie figlie saranno nei loro splendidi primi anni anta (grazie agli incredibili risultati che la biologia otterrà) l umanità potrà vivere in un mondo in cui miliardi di miliardi di miliardi di instancabili batteri-operai (robot alla Capek) otterranno energia senza fine dal mare e dalle biomasse. L energia a basso costo così ottenuta permetterà di trasformare terre incolte e deserti in splendidi giardini. Inoltre, servizievoli robot umanoidi (robot alla Asimov) accudiranno anziani e disabili per le esigenze primarie lasciando agli umani il tempo e l opportunità di parlare, comunicare e amare anziani, bambini e coloro che di emozioni e rapporti hanno bisogno per rendere la loro esperienza di vita degna di essere vissuta. In altre parole una Città del Sole (alla Campanella) diffusa a livello planetario e, grazie alle esplorazioni spaziali, esportabile a livello galattico. Sì è vero, ci sarà il rischio di qualche protesta della categoria dei robot-infermieri che saranno in stato di agitazione per ottenere lo statuto di persona e qualche ricorrente notizia di una popolazione di mostruosi ex batteri operai che la Federazione delle Nazioni dovrà far circondare da una barriera di marinai-robot alle isole Figi. Ma d altra parte, anche nel Novecento la tecnologia aveva comportato qualche piccolo problema VINCENZO TAGLIASCO VINCENZO@DIST.UNIGE.IT Vincenzo Tagliasco è nato a Savona il 26 febbraio Si è laureato in Ingegneria elettronica e ha perfezionato la sua preparazione nelle aree della psicologia della percezione e del controllo motorio negli USA presso l Università di Harvard e il Massachussets Istitute of Technology. Dal 1974 insegna Principi di Bioingegneria a Genova e dieci anni dopo è diventato il primo direttore del Dipartimento di Informatica, Sistemistica e Telematica. Negli anni Ottanta si è interessato di strutturazione e di trasmissione del sapere attraverso vecchi e nuovi media. Ha lavorato come esperto presso il MURST, l'ue e l'ocse sulla formulazione di scenari per il futuro. I suoi principali interessi di ricerca sono nel settore dello studio e progettazione di esseri artificiali. Luglio/Agosto 2005

15 Robot, ovvero tra illusioni e realtà Le considerazioni di oggi spero rispondano in qualche modo al titolo del mio speech. Intanto cominciamo a vedere una bellissima storia dell evoluzione della robotica che parte, come è stato ricordato anche dal prof. Boncinelli, dal bisogno di soluzioni e dal bisogno di realizzare macchine. Questo ha portato allo sviluppo di robot industriali, all automazione industriale, una serissima industria. Anzi, vent anni fa alcuni profetizzavano che questa sarebbe stata l unica seria dimensione della robotica, un po come il presidente dell IBM che immaginava di vendere cinque calcolatori ogni anno. La robotica è uscita dall ambito propriamente industriale, è entrata nell ambito scientifico (Marte) ed anche in una serie di applicazioni cliniche e di assistenza. Il sogno dell uomo rimane e rimarrà replicare se stesso o almeno la natura che lo circonda. Per arrivare a questo obiettivo le strade sono lunghe, tortuose e passano per molti diversi sentieri: partiamo da Leonardo passando per PAOLO DARIO Scuola Superiore Sant Anna di Pisa gli automi svizzeri fino ai moderni robot umanoidi e animaloidi. Non è solo il sogno, o più propriamente la ricerca dell impossibile inteso come abbattimento di sempre nuove barriere a spingere la ricerca in questo settore, ma è anche e soprattutto la necessità. L oggettiva esigenza di macchine che aiutino l uomo in determinate mansioni ha portato ad esempio alla robotica industriale. Oggi parliamo di biorobotica, termine che definisce il campo di cui mi occupo, e sta ad indicare più della sola robotica industriale, più della sola robotica applicativa, pur avendo anche questi come obiettivi. Questa scienza sviluppa metodologie e tecnologie innovative per la progettazione e la realizzazione di macchine e sistemi bioispirati. Il concetto di partenza è studiare a fondo dal punto di vista ingegneristico (non come mera osservazione qualitativa), come funzionano gli organismi viventi, dagli insetti all uomo. Lo scopo ultimo è realizzare macchine e sistemi sempre più simili all originale. Infine cerchiamo di immaginare macchine sempre mi- 22

16 Da sempre l uomo sogna di replicare se stesso gliori, che non siano solo sistemi bioispirati ma anche macchine utili in applicazioni quali la medicina. La bioingegneria, scienza relativamente giovane, si occupa da decenni di studiare i sistemi biologici ed è anche un ingegnere totalmente diverso dal professionista tradizionalmente conosciuto in passato, perché assume un nuovo ruolo e nuove responsabilità etiche. Ma in futuro la biomeccatronica è la scienza che mette l uomo come essere biologico al centro della progettazione sia come ispirazione che come applicazione. Avremo i nostri doppi? E come interagiremo con essi? Ci sono vari modi di sviluppare la relazione tra uomo e robot; questo è il classico approccio della robotica umanoide: una cooperazione tra l uomo e un umanoide che ha un cervello artificiale, che è amico, nemico, partner, simbiotico con il proprio padrone. A questo punto una serie di interessanti quesiti sulla corrispondenza tra l uno e l altro sono impossibili da evitare, come è impossibile eludere gli aspetti di interazione cognitiva tra l uomo e il cervello artificiale. Questa relazione, come la intendo io, è quella di una vera e propria simbiosi in cui il controllore del robot, della macchina, non è un alter ego, ma è qualcosa che ha l intelligenza necessaria per aiutare l uomo laddove se ne verifichi la necessità, per esempio una protesi per un braccio o una gamba offesa. Biorobotica Biorobotica Luglio/Agosto

17 S peciale ROBOT 24

18 Samuele Gorini illustra il colonoscopio robotico della Era Endoscopy (spin-off della Scuola S. Sant Anna di Pisa) Quando siamo amici di una persona la coccoliamo, ne abbiamo cura: dal punto di vista, per così dire meccanico, non gli vogliamo fare male, vogliamo sapere come è fatta la sua carne, come sono fatte le sue articolazioni, e allo stesso tempo vogliamo difenderlo: questo potrebbe essere un esempio di simbiosi, non necessariamente una macchina che abbia una sua identità, ma che sia amica e simbiotica. Questo tema della biorobotica ha varie implementazioni, da quelle più applicative (come in chirurgia) a quelle più sottilmente scientifiche. Per concludere, quali sono le grandi sfide che da questo ambito potrebbero derivare? Una grande sfida è quella di arrivare al robot umanoide, che potrebbe essere l equivalente del progetto Apollo del XXI secolo. Nel 2050 i giapponesi si sono posti l obiettivo di realizzare una squadra di robot umanoidi che batta una squadra di calciatori umani, ripercorrendo la famosa sfida a scacchi PAOLO DARIO DARIO@SSSUP.IT Paolo Dario si è laureato in ingegneria meccanica all Università di Pisa. Nella stessa città, dal 1986, è professore associato di ingegneria biomedica alla Scuola Superiore Sant Anna, dove dirige il laboratorio di ricerca ARTS (Advanced Robotics Technology and Systems) e il MiTech (Microfabrication technology) con uno staff di oltre sessanta ricercatori. E membro della IEEE Society of Robotics and Automation, dove è parte della commissione sulla Robotica in campo medico, è inoltre co-fondatore della World Academy of Biomedical Technologies. I suoi attuali interessi di ricerca sono nel campo della microingegneria, lo studio della sensorialità e della percezione artificiale nei robot e lo sviluppo di tecnologie per la chirurgia computerizzata. Luglio/Agosto 2005

19 Corea: prossimi dedicati ai robot La Corea sta investendo una significativa quantità di sforzi nel settore della robotica che è considerato uno dei 10 programmi guida per i prossimi 10 anni. L obiettivo è lo sviluppo di robot intelligenti. Il programma comprende tre progetti finanziati da tre ministeri, quello della Informazione e Comunicazione, quello del Commercio e dell Industria e BEOM HEE LEE quello della Scienza e Università di Seoul Tecnologia. Il MIC ha un progetto che punta allo sviluppo di nuovi paradigmi per il futuro dell industria robotica. Parte di questo è la ricerca di killer application e nuovi business model per servizi offribili da robot. Il progetto mira a fondere aspetti di IT con le tecnologie robotiche classiche. Un primo elemento di studio tende alla realizzazione dell Ubiquitous Robotic Companion. Questo è perseguito attraverso 3 industrie coreane. L URC deve fornire servizi ovunque e in qualunque istante sfruttando una rete di telecomunicazioni sempre presente, sia in termini di trasporto a lunga distanza sia in termini di reti locali. Parte di questi robot sono di tipo software e entrano direttamente nei terminali. La ricerca si muove sui filoni dei software robots, delle telecomunicazioni real time e di servizi forniti dalla rete. I Robot integrano aspetti derivanti dalle reti mobili, dalle reti di sensori e dalle reti ubique. L unione di questi aspetti fa emergere aspetti relativi alla gestione delle interazioni, compreso gli aspetti di gestione delle emozioni. Le sperimentazioni sono previste nell ambito di test bed realizzati nel contesto della casa digitale. I robot diventano parte del contesto ambientale tramite collegamenti a server globali. La Corea riconosce la necessità di una collaborazione internazionale su tutti questi temi da cui derivare specificità per l inserimento nella società coreana. Il progetto del Ministero del Commercio, Industria e Energia gestisce 23 progetti finalizzati con un budget di circa 100 milioni di $ ciascuno nei prossimi dieci anni. L obiettivo è di rendere la vita di ogni giorno meno complicate con particolare attenzione agli anziani. L applicazione dei robot intelligenti a quella che i coreani chiamano il silver engineering, cioè le applicazioni al mondo degli anziani, trova anche una sua giustificazione nella crescita del numero di anziani nei prossimi anni. Inoltre, dal punto di vista economi- 26

20 Killer application dedicate agli anziani dieci anni intelligenti Robot umanoidi costruiti in Korea. Da sinistra Hubo (MOCIE) e NBH-1 (Mahru & Ahra; MIC). co, gli anziani avranno un crescente potere di acquisto nei prossimi anni. Quest area è ritenuta un importante motore di crescita per la Corea. Per questo motivo la ricerca, anche sul versante puramente tecnologico, è sempre focalizzata al mercato e alla sua applicabilità pratica. Uno dei punti fondamentali è quello della creazione di tecnologie per la percezione e l apprendimento, aspetti fondamentali per lo sviluppo di una intelligenza robotica. Segue, e si affianca, la ricerca sull interazione tra umani e robot che tiene anche conto dello sviluppo di capacità di adattamento del comportamento che deve sfruttare nuove tipologie di sensori e attuatori. Il tutto deve essere integrato affinché possa emergere un comportamento praticamente utile. Si noti che viene riconosciuto il ruolo che giocheranno una varietà di industrie e attori per cui i progetti finanziati tendono a sviluppare piattaforme aperte su cui tutti potranno sviluppare servizi. Una di queste piattaforme è focalizzata sui robot per la casa. Parte di queste piattaforme comprende lo sviluppo di chip di base che saranno resi disponibili a chi vuole sviluppare nuovi robot e nuovi servizi. Questi chip si troveranno in una varietà di ambienti, dalle auto ai PDA. Luglio/Agosto

21 S peciale ROBOT Concept of URC Concetto di Ubiquitous Robotic Companion: un robot che fornisce vari servizi comunque e dovunque R&D Scope Ricerca e Sviluppo Market Forecast: Intelligent Robot and Silver Industry Previsioni di mercato: robot intelligenti soprattutto per la terza età

22 Human-Behavior Robot Intelligence Comportamento-umano intelligenza del robot Separati, ma affiancati, sono 14 progetti che mirano a sviluppare killer application e che costituiscono la strategia del programma sui robot intelligenti. Un settore completamente diverso mira allo sviluppo di robot per la produzione e per applicazioni di tipo ambientale e sociale, ad esempio per intervenire in caso di disastri. Il ministero della Scienza e Tecnologia finanzia progetti per lo sviluppo di interfacce robotiche per il welfare con un budget di 1 milione di $ anno per nove anni e si collega a ricerche di base. BEOM HEE LEE BHLEE@ ASRI. SNU. AC. KR Beom Hee Lee ha ricevuto la laurea alla Seoul National University e ha conseguito il dottorato all'università del Michigan, Ann Arbor, USA, nel 1985, entrambi in ingegneria elettronica e informatica. Lee è stato professore alla Scuola dell'ingegneria elettronica alla Purdue University, Lafayette, Indiana negli Stati Uniti dal 1985 al 1987, ed è stato professore al dipartimento di ingegneria elettronica all'università di Seoul dal 1987 ad oggi. Da quando è all'università di Seoul si occupa di ricerca e insegnamento in campo di sistemistica, monitoraggio e manodopera in Applications of Intelligence Chips Applicazioni di circuiti integrati intelligenti robotica. Ha pubblicato oltre 230 articoli su questi argomenti. La sua ricerca include la progettazione del movimento nei robot e lo studio dei modi per evitare le collisioni, coordinazione di più braccia, e coordinazione e controllo di più soggetti in robotica. Lee è stato membro molto attivo della IEEE Robotics and Automation Society. È stato presidente della conferenza internazionale della IEEE sulla Robotica e l automazione, vice-presidente della Korean Robotics Society ( ); e presidente del Automation and Systems Research Institute nell Università di Seoul ( ). Sta inoltre portando avanti, come direttore, un programma di formazione, chiamato Science for Leaders Program, diretto specialmente a cariche di governo ad alto livello. Lee è membro della IEEE e membro del Institute of Control, Automation, and System Engineers in Corea. Luglio/Agosto 2005