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Robotica

I Primi robot col cervello biologico

Muffa o Cellule di ratto? A voi la scelta

 Due Ricerche per certi versi analoghe ma soprattutto: a chi il primato?

  

Gordon si muove in maniera autonoma e, riconosce e schiva gli ostacoli. Ma c'è una caratteristica che lo rende unico: è il primo robot al mondo ad avere un cervello biologico. Il suo controllo non avviene attraverso chip di silicio, ma tramite vere cellule nervose di ratto coltivate in laboratorio. L'esperimento, che è stato messo a punto nell'università britannica di Reading, verrà presentato sul settimanale New Scientist. L'obiettivo è studiare i meccanismi legati alla memoria: gli studiosi sperano che da questo si possano fare nuove scoperte su malattie come l'Alzheimer, il Parkinson, l'ictus o le conseguenze di lesioni cerebrali. Il cervello di Gordon, è composto dalle 50mila alle 100mila cellule nervose prelevate da embrioni di ratto. Coltivate in vitro, sono state riprogrammate per essere adattate al robot e disposte all'interno di una matrice con 60 elettrodi in grado di registrare i segnali elettrici delle cellule. Ogni volta che l'automa si avvicina a un oggetto, partono dei segnali inviati per mezzo degli elettrodi. In risposta, il cervello guida le ruote del robot in modo da fargli schivare l'oggetto. Il prossimo obiettivo dei ricercatori è ottenere un prototipo in grado di apprendere sulla base di segnali di tipo diverso. In modo da potere osservare, con la progressione dell'apprendimento, la maniera in cui la memoria si manifesta nel cervello ogni volta che il robot rivisita luoghi e situazioni che gli sono familiari.
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Vivere con un Robot Umanoide?

Mentre da noi appare ancora un tabù in Giappone ci stanno provando: dopo aver creato M3-Kindy un bambino artificiale di 5 anni e un neonato, adesso un gruppo di scienziati ha “dato vita”a Noby, un bimbo-robot simile a un umano di 9 mesi. M3-Kindy è un bambino-robot di 5 anni, pesa 27 chilogrammi ed è dotato di una faccia molto espressiva, in grado di trasmettere diverse emozioni. M3-Kindy guarda e sente proprio come un bambino vero, grazie alle due telecamere nelle orbite oculari e ai due microfoni, tramite i quali dovrebbe riuscire a comprendere il linguaggio.
Noby è invece un neonato-robot di 9 mesi  alto 71 centimetri e pesa circa 8 chili, oltre a telecamere e microfoni, è dotato di una pelle davvero liscia come quella di un bambino, costituita da 600 sensori tattili. Il piccolo umanoide riesce a sentire e vedere quello che accade intorno a lui. Non solo: può anche reagire a tutti i segnali che provengono dall’esterno. Noby volta la testa e alza le braccia quando il suo collaudatore fa schioccare una nacchera accanto al suo orecchio. 

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La robotica educativa come strumento di apprendimento e creatività

 

di Barbara Caci, Antonella D’Amico, Maurizio Cardaci * Dipartimento di Psicologia, Università degli Studi di Palermo

 


 

L’educational robotics (Leroux, 1999) è un nuovo settore di ricerca che, ispirandosi alle elaborazioni del ben noto paradigma costruttivista (Piaget e Inhelder, 1966), successivamente rivisitato dall’approccio costruzionista di Papert (1980; 1993), considera le tecnologie robotiche come “oggetti-con-cui-pensare” (Harel e Papert, 1991).

 

Da alcuni anni, l’Unità di ricerca in “Psicologia Sperimentale e Scienze Cognitive”, attiva presso il Dipartimento di Psicologia dell’Università degli Studi di Palermo, ha avviato numerose ricerche mirate all’esplorazione della robotica applicata all’apprendimento.

 

In particolare, sono stati avviati laboratori sperimentali di robotica educativa in alcune scuole e università siciliane, utilizzando i robotics construction kits, scatole high tech che contengono tutti gli elementi hardware (mattoncini, ruote, ghiere) e software (interfaccia di programmazione) per realizzare organismi artificiali capaci di interagire nell’ambiente (p.e. LEGO® Mindstorms). Configurandosi come giocattoli ispezionabili  i robot permettono, infatti, di “entrare dentro” i meccanismi di costruzione e montaggio fino ad arrivare a quelli di programmazione del comportamento (Ackermann, Chioccariello, Manca, Sarti, 2002).

Durante tale processo, la costruzione/de-costruzione/ri-costruzione del robot, nonché la programmazione/de-programmazione/ri-programmazione del suo comportamento, secondo i continui feedback ricevuti dall’ambiente, consentono ai “progettisti” di esercitare ed incrementare varie complesse abilità cognitive.

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Robot più simili all’uomo per comprendere...l’uomo?

Alcuni scienziati hanno testato una teoria davvero rivoluzionaria che vede i robot "pensare" alle azioni da compiere con un dato oggetto. Si potrebbe quindi assumere che i robot sono in grado di imparare dalle loro stesse osservazioni ed esperienze. Questa ultima scoperta è il frutto del progetto PACO-PLUS ("Perception, action and cognition through learning of object-action complexes"), finanziato con 6,9 milioni di euro in riferimento all'area tematica "Tecnologie della società dell'informazione".
I partner del progetto hanno cercato di testare la teoria definita "object-action complexes" (OACs). Gli OAC sono unità caratterizzate dal "thinking by doing", un approccio utilizzato per la progettazione di software e hardware che consente ai robot di pensare agli oggetti rispetto alle azioni che possono essere compiute con gli stessi. Per esempio, se un robot vede un oggetto dotato di manico potrebbe afferrarlo. Se, invece, l'oggetto ha un'apertura, il robot potrebbe inserirci un altro oggetto o versarvi del liquido. Se, ancora, l'oggetto è provvisto di un coperchio o di uno sportello, il robot potrebbe aprirlo. In tal modo gli oggetti assumono importanza rispetto alla quantità di azioni che un robot potrebbe compiervi.
Questa teoria apre scenari molto più interessanti per quanto concerne la possibilità che i robot pensino in modo autonomo, perché - secondo i partner del progetto - aumenta le probabilità che i robot assumano quello che viene definito "comportamento emergente", ovvero che sviluppino spontaneamente comportamenti complessi sulla base di regole piuttosto semplici.


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Autismo: diagnosi ed inserimento sociale


Una nuova tecnologia basata sui 'suoni emessi' riesce a identificare con buona accuratezza i bambini affetti dal disturbo dello spettro autistico. Messa a punto dai ricercatori dell'Università di Memphis, la tecnologia è stata descritta in un articolo pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

 

LENATM (Language Environment Analysis), questo il nome della nuova tecnologia è un software di analisi vocale basato su 12 parametri sonori, grazie al quale hanno potuto mostrare che le vocalizzazioni pre-verbali dei bambini molto piccoli affetti da autismo sono distinguibili da quelle dei bambini con uno sviluppo normale o in cui un eventuale ritardo nello sviluppo delle abilità linguistiche è imputabile ad altre cause. Testato su 232 bambini, l’apparecchio ha mostrato di saper individuare i bambini autistici con un’accuratezza dell’86 per cento. L’analisi automatizzata del linguaggio potrebbe cambiare notevolmente i metodi di indagine del fenomeno fornendo uno strumento di screening precoce per i bambini affetti da autismo. Infatti tra i tanti problemi legati a questa patologia vi è sicuramente il ritardo nella diagnosi che pregiudica l’efficacia di ogni tipo di intervento. Inoltre, dato che l’analisi non si basa sulle parole, ma sugli schemi strutturali dei suoni, la tecnologia potrebbe essere usata in bambini di qualsiasi lingua: la fisica del linguaggio umano è la stessa in ogni parte del mondo. Nonostante già un piccolo numero di studi precedenti aveva suggerito che i bambini con autismo avessero una ‘firma’ vocale marcatamente differente, finora questa caratteristica non era stata contemplata nelle applicazioni cliniche per la mancanza di una tecnologia di misura adatta.
Kaspar: la straordinaria invenzione realizzata nell’ambito del progetto europeo Iromec (Interactive Robotic Social Mediators as Companions). Si tratta di un prototipo realizzato in Inghilterra ed è frutto della ricerca dell’Adaptive Systems Research Group, che fa capo all’Università di Hertfordshire. Un robot dai tratti umani che verrà utilizzato per rispondere alle esigenze di gioco dei bambini con gravi difficoltà motorie o cognitive. Il nome nasconde l’acronimo di “Kinesics and Synchronisation in Personal Assistant Robotics” e il robot è utilizzato per sviluppare l’interazione sociale dei pazienti di età compresa tra 7 e 10 anni, è in grado di poter aiutare il bambino a inserirsi nel contesto sociale della scuola, è progettato per trasmettere ai bambini sicurezza e prevedibilità. “Fino a quando non ci sono sorprese, loro si sentono protetti, al sicuro'', ha spiegato Robins l’ideatore di Kaspar, aggiungendo anche che lo scopo del progetto non è quello di rimpiazzare l’interazione e il contatto umano, ma di stimolarli all’apertura e alla comunicazione. Un primo passo per apprendere dei “comportamenti” e riprodurli con gli altri. 

Da 5 anni portiamo Kaspar nelle scuole e studiamo in che modo i bambini interagiscono con questo compagno di gioco”, spiega Kerstin Dautenhahn, direttrice del gruppo di ricerca che investe nel progetto un budget annuale di circa 60mila sterline, “e ora stiamo per lanciare una nuova sperimentazione. Vogliamo programmare il robot per seguire i piccoli pazienti anche a casa, quando non sono sotto la supervisione diretta di uno dei circa 20 membri del gruppo di ricerca”. Il progetto si chiama Aurora e per il momento è limitato alla malattia dell’autismo, anche se “in ambito medico robot simili possono essere programmati per assistere chi è affetto dalla sindrome di Down o da disturbi dell’attenzione”, aggiunge Dautenhahn, specializzata in “social robotics”, il ramo della robotica che studia l’interazione sociale tra umani e macchine. Il successo di Kaspar nel trattamento dell’autismo è collegato alla semplicità del funzionamento e al suo costo contenuto di circa mille sterline.
La macchina viene programmata e affidata a una coppia di bambini autistici, che la usano come strumento di mediazione più che come interlocutore diretto. “I bambini amano l’interazione semplice e prevedibile. Giocano con Kaspar insieme e questo li aiuta a interagire tra di loro. Il robot si muove lentamente e usa espressioni facciali ben marcate. Può essere per esempio programmato per sorridere una volta e poi sorridere sempre più frequentemente”, commenta Dautenhahn. Il robot può essere gestito anche a distanza con un telecomando simile a quello della piattaforma di gioco Wii e grazie al tessuto con sensori Roboskin è in grado di riconoscere il tocco dei pazienti con cui gioca e reagire in modo coordinato agli stimoli ricevuti. Uno degli aspetti su cui i ricercatori sono particolarmente sensibili è invece il rischio che tra il paziente e il robot si sviluppi una relazione affettiva di natura umana. “I bambini sono una categoria a rischio”, spiega la professoressa, “ma si rendono presto conto che i robot non sono umani. Non hanno la coordinazione e le abilità multi-tasking degli esseri umani e siamo ancora lontani nella ricerca e sviluppo di una macchina con cognizione mentale”.
 

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