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		La Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa collabora per far nascere una squadra di "umanoidi" Tra cinquant'anni calciatori robot affronteranno i campioni del mondo

		Franco Cianflone
		PISA - L’ancestrale desiderio degli uomini di disporre di uno “schiavo” meccanico che potesse fare al suo posto lavori pesanti, noiosi o ripetitivi, è ora realtà, grazie alle recenti realizzazioni di “robot”. Con questo termine, derivato dal cecoslovacco “robota”, il cui significato letterale è “lavoro forzato”, s’indicano tutte quelle macchine più o meno complesse, con molti gradi di libertà, che possono sostituirsi all’uomo e compiere lavori di vario genere. I robot non si affaticano, non si distraggono, non sono mai stanchi e non vanno in depressione se agiscono in modo reiterato e tedioso. Sin ora i robot si presentavano come scatole metalliche, di varie dimensioni, dotati di braccia snodabili e pinze di manipolazione. Ben poco avevano da spartire con i robot antropomorfi dei film di fantascienza (Guerre Stellari docent). Questo sino a poco tempo fa. Oggi a Pisa, la Scuola Superiore S. Anna, in collaborazione con la Waseda University di Tokyo, una delle più prestigiose università private giapponesi, è stato avviato un Programma Esecutivo di Cooperazione Scientifica e Tecnologica tra Italia e Giappone, per le attività di un Laboratorio Congiunto sulla Robotica Umanoide. L’inaugurazione del primo nucleo del Laboratorio Congiunto, denominato RoboCasa, è stata fatta agli inizi d’aprile, in occasione della missione a Tokyo del Ministro Letizia Moratti. Il futuro è già cominciato: la linea evolutiva seguita dal Giappone è rappresentata dalla sfida, lanciata pubblicamente nel 1997 dall’associazione “RoboCup”, di realizzare una squadra di calcio composta da robot umanoidi in grado di competere nel 2050 con la squadra “umana” campione del mondo. Il Giappone è il primo paese al mondo per numero di gruppi di ricerca e d’industrie impegnate nello sviluppo e nella commercializzazione di robot ispirati ai sistemi biologici (robot umanoidi e “animaloidi”). In Italia la ricerca affronta aspetti scientifici diversi, focalizzandosi sullo studio delle problematiche legate all’applicazione della robotica nelle neuroscienze, o “neuro-robotica”, per lo studio dell’Uomo e la comprensione del funzionamento del cervello umano. “Svolgere ricerca congiunta sulla robotica umanoide – dichiara il professor Riccardo Varaldo, direttore della Scuola Superiore Sant’Anna, - offre la possibilità di affrontare tematiche scientifiche di avanguardia, di perseguire sinergicamente obiettivi di ricerca ambiziosi e ottenere risultati che vadano oltre le prospettive che le due strutture possono porsi singolarmente. Inoltre, la possibilità per i ricercatori italiani di svolgere studi in questo settore direttamente in Giappone offre l’opportunità di sviluppare tecnologie innovative in un ambiente decisamente fertile. Data la complementarietà degli approcci e dei risultati dei due gruppi coinvolti, la ricerca congiunta è strutturata in modo da sfruttare la massima sinergia tra le competenze e le attrezzature disponibili. In particolare, la sinergia sarà sfruttata integrando a RoboCasa una piattaforma robotica umanoide a partire dal busto con due braccia e testa, equipaggiato con due mani dotate di sensori tattili sviluppate all’ARTS Lab del Polo Sant’Anna Valdera, che curerà anche l’elaborazione dei dati sensoriali, tattili e visivi, finalizzata alla coordinazione dei movimenti di presa e manipolazione delle braccia”. Il gruppo dei ricercatori italiani è composto da 4-5 unità che potranno aumentare, in funzione del volume d’attività di ricerca. A differenza del Giappone, dove governo e industria hanno creduto nello sviluppo di robot per applicazioni di servizio e hanno investito prima in robot per protezione civile, per operazioni in centrali nucleari e in ambienti sottomarini e poi sulla “robotica umanoide”, in Italia si è preferito proseguire nell’innovazione incrementale dei robot industriali visti come evoluzione delle macchine utensili e dei sistemi robotici per l’automazione. “L’obiettivo – spiega ancora il professor Varaldo - è costruire macchine “umanoidi” meccatroniche con funzionalità avanzate (quali la capacità di correre su un campo di calcio e di pianificare e coordinare strategie di gioco. Quest’attività ha una valenza scientifica e tecnologica paragonabile al programma “Apollo” che condusse alla prima missione umana sulla Luna. La realizzazione di robot umanoidi non rappresenta solo un traguardo di ricerca, ma può trainare applicazioni industriali nel medio-lungo termine, in contesti diversi”. Lo sviluppo di sistemi complessi come i robot umanoidi richiede competenze profondamente interdisciplinari per progettare dispositivi e macchine meccatroniche, costituiti dall’integrazione armonica di meccanismi, sensori, attuatori, controllori immersi, sorgenti di energia e interfacce uomo-macchina. Attraverso la ricerca sulla robotica umanoide, il Giappone punta anche a formare progettisti “meccatronici” in grado di dominare e integrare armonicamente discipline tecniche, in Italia spesso considerate (e insegnate) separatamente, quali la meccanica, l’elettronica, l’informatica, i controlli. Queste nuove e moderne figure di ingegneri meccatronici potranno assicurare all’industria un importante vantaggio competitivo. Fra i vari progetti oggi in corso, c’è lo studio di una testa robotica in grado di riprodurre i movimenti del collo e degli occhi umani, per seguire con lo sguardo oggetti di interesse ed esprimere emozioni attraverso movimenti facciali. Ci si propone di sviluppare un robot in grado di parlare, mediante emissione e modulazione di aria. Il Giappone investe nella ricerca robotica circa 8 milioni di Euro all’anno. La maggior parte degli sforzi di ricerca accademici in Europa è rivolta a tematiche abbastanza tradizionali (robotica mobile -soprattutto su ruote-, visione, manipolazione, robot per e per applicazioni spaziali; ecc.), mentre quella industriale si focalizza sulle tematiche dell’automazione. Le ragioni di questo scarso impegno sono molteplici e si riconducono alla propensione delle industrie europee a impegnarsi in ricerche con ricadute applicative e allo scetticismo della cultura europea verso le macchine antropomorfe. Inoltre, l’Italia e l’Europa non hanno più una rilevante presenza industriale nel settore della elettronica di consumo, che è proprio quello che in Giappone influenza lo sviluppo di robot umanoidi. “Vi sono alcuni aspetti della ricerca e dello sviluppo industriale della robotica umanoide – conclude il Prof. Paolo Dario, direttore del Polo Sant’Anna Valdera (PSAV), la struttura che ospita i nuovi laboratori di ricerca - ai quali l’accademia e l’industria italiana e europea potrebbero contribuire in modo significativo. Il primo riguarda le competenze interdisciplinari e transdisciplinari richieste al progettista dei nuovi robot umanoidi. A differenza di quanto avveniva nel caso del progettista di robot industriali, esclusivamente rivolta a utenti tecnici, la nuova figura di ingegnere progetterà robot concepiti per lavorare insieme all’uomo. Si dovranno tenere in grande considerazione alcuni aspetti non sempre familiari all’ingegnere tradizionale, quali l’analisi di fattori culturali, psicologici, antropologici, il design estetico e funzionale, ecc. La cultura umanistica europea costituisce una solida base per affrontare questo genere di problemi in modo soddisfacente e originale. Un secondo aspetto interessante riguarda il processo, che si sta già verificando e ancor più si potrebbe sviluppare in futuro, di progressivo avvicinamento fra robotica e neuroscienze. Infatti i robot animaloidi e umanoidi possono essere visti non solo come macchine utili o divertenti, ma anche come piattaforma fisica usabile molto efficacemente per studiare e sperimentare modelli di componenti (per esempio, gli organi di senso), di sottosistemi (gli organi di presa), di funzionamento (l’apprendimento del cammino o del coordinamento visivo-motorio), e di sistemi biologici complessi. Questo approccio, che conduce alla nascita di aree di ricerca affascinanti e tecnologicamente avanzatissime, profondamente transdisciplinari (come la “robotica antropomorfa” o “biomedica”, e la “biomeccatronica”), rappresenta un importante contributo dell’Italia al progresso della ricerca in questo settore”.LA SCUOLA SUPERIORE SANT’ANNALa Scuola Superiore Sant’Anna è un istituto universitario autonomo a statuto speciale, che opera nel campo delle scienze applicate per promuovere lo sviluppo della cultura, della ricerca scientifica e tecnologica e dell’innovazione, e curare la formazione universitaria, post-universitaria e quella continua, nonché assicurare la costante interazione fra le attività di ricerca e di formazione a beneficio dell’alta qualità degli studi. La Scuola si articola al suo interno in due rami: Classe di Scienze Sociali (con discipline Economia, Giurisprudenza e Scienze politiche) e Classe di Scienze Sperimentali (che comprende Agraria, Medicina-Chirurgia e Ingegneria), cui fanno capo distinti settori disciplinari dei corrispondenti corsi di laurea dell’Università degli Studi di Pisa. La Scuola continua le antiche ed illustri tradizioni di precedenti collegi, accogliendo studenti di facoltà non presenti nella Scuola Normale Superiore, sui cui regolamenti è modellata la sua attività didattica e la sua vita comunitaria, sempre con l’obiettivo di formare alla ricerca scientifica e all’insegnamento giovani studiosi particolarmente dotati. E’ notevole il gran numero di professori universitari dell’Università di Pisa e di altre università italiane che sono stati allievi della Scuola. Da sempre, tuttavia, la Scuola ha riservato un’attenzione particolare al mondo del lavoro in genere, rappresentato dalle istituzioni pubbliche e dalle imprese, il quale, accanto alla carriera universitaria, costituisce il naturale sbocco dei suoi allievi. La valorizzazione dei risultati della ricerca è orientata al potenziamento delle relazioni con il mondo industriale, finanziario e della Pubblica Amministrazione. La Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa ha istituito Il Parco Sant’Anna Valdera (PSAV), una struttura d’avanguardia che costituisce l’ambiente ideale per svolgere attività di ricerca e fondazione in settori ad alto contenuto energetico. Il PSAV sorge su un’area donata dalla Piaggio e riconvertita in scuola con contributi del MIUR, dell’UE, della regione Toscana e del Comune di Pontedera. Il PSAV, come centro per la ricerca d’avanguardia, ospita una buona parte dei Laboratori della Scuola, che svolgono ricerca avanzata nel campo delle nuove tecnologie, robotica, bioingegneria, biotecnologie, microingegneria, ambienti virtuali, informatica, oltre che nell’innovazione e nel marketing territoriale. I Laboratori della Scuola sono inseriti in reti internazionali d’eccellenza e vantano una consolidata esperienza di collaborazione con imprese, enti locali e amministrazioni pubbliche. Uno dei primi laboratori di ricerca attivati è ARTS Lab (Advanced Robotics Technology and Systems Laboratory). Il PSAV è anche dotato di Laboratori Biologici a elevato livello tecnologico, Altri laboratori sono Il CRIM (Center for Applied Research in Micro and Nano Engineering), il PERCRO (Perceptual Robotics Laboratory) svolgente ricerca nel campo di Ambienti Virtuali e Teleoperazione, il RETIS (Real-Time Systems, laboratori per sistemi in tempo reale) e altri, sui quali il Giornale dell’Ingegnere si riserva di tornare per illustrare le ricerche svolte.