il Giornale, 28 marzo 2019
Robot ispirati alle piante carnivore
Barbara Mazzolai, livornese, biologa (con dottorato in Ingegneria dei microsistemi e specializzazione in Eco-management alla Scuola superiore Sant’Anna di Pisa), fra le venticinque donne più geniali (al mondo) nell’ambito della robotica, con il suo gruppo ha progettato il Plantoide: il primo robot ispirato alle piante. Lavora al Centro di Micro-Biorobotica dell’Istituto italiano di tecnologia di Pontedera, che dirige. «Siamo cinquanta-sessanta persone, metà delle quali ragazze. Ci sono chimici, fisici, esperti dei materiali, ingegneri, biologi...». Una scienziata italiana di successo, che guida una ricerca all’avanguardia. Un’avventura che Barbara Mazzolai racconta in un libro breve e denso di informazioni, curiosità e scoperte: La natura geniale (Longanesi, pagg. 192, euro 18).
Che cos’è la robotica «bioispirata»?
«È il prendere ispirazione dalla natura per fare innovazione. Studiare i principi alla base del funzionamento degli esseri viventi per tradurli in una macchina, semplificati».
Il vantaggio?
«Così un robot può lavorare in un ambiente più simile a quello reale».
Quali caratteristiche della natura ispirano i robot?
«Il fatto che gli esseri viventi riescano ad adattarsi in modo dinamico ai cambiamenti».
L’obiettivo?
«Condurre i robot fuori dalle fabbriche, in contesti difficili. Per esempio in un campo, per il monitoraggio ambientale; o in un terreno accidentato, dopo un disastro, per cercare i sopravvissuti».
Anche se è tutto molto innovativo, c’è un ramo più «classico», che si ispira agli animali; e poi c’è il suo, un po’ più «strano», che imita le piante.
«Eh sì. Strano è la parola giusta. La scelta dipende dalle applicazioni che hai in mente. Io sono partita dallo studio delle radici, per poi costruire le radici artificiali: l’idea era, appunto, lo studio del suolo in agricoltura, il monitoraggio ambientale, l’esplorazione spaziale».
Perché le piante?
«Se devi studiare il suolo, gli esseri viventi più adattati sono le piante. Più delle talpe e dei lombrichi. Le radici si muovono dalla punta, l’apice, per ridurre gli attriti, e così arrivano ovunque: riescono a rompere il suolo più duro, formano reti, si ramificano per ricercare sostanze e per comunicare con altri organismi».
Un robot può farlo?
«Nel suolo, o anche nel nostro corpo: questi robot possono essere gli endoscopi del futuro, perché la loro punta non danneggia i tessuti. Dalle piante possiamo arrivare lontano: crescono, si muovono, percepiscono, hanno una intelligenza e strategie sofisticate. Solo che sono diverse. Quindi servono idee nuove, in cui la velocità non sia fondamentale».È un limite?
«Per le piante no: nel suolo, la velocità aumenta l’attrito. La lentezza consente loro di adattarsi ovunque. Le piante esistono da 450 milioni di anni, l’Homo da poco più di due...».
Che cosa è stato più difficile, nel creare il Plantoide?
«Osservare le radici, per poi imitare nei robot i loro movimenti attraverso la crescita. È il valore aggiunto del Plantoide, per esempio se si ricercano reperti archeologici, o i sopravvissuti a un disastro: cresce col movimento, senza mai perdere contatto con l’operatore».
Quanto avete impiegato a costruirlo?
«Tre anni. Avevo già lavorato a uno dei primi progetti bioispirati, quello del polpo, Octopus. Un precursore della robotica soft. Abbiamo ricostruito i tentacoli con le ventose».
Perché proprio le ventose?
«Sono in grado di aderire a qualsiasi substrato. Un po’ come il geco, che è al centro di un progetto americano. Il braccio del polpo può essere utilizzato per esplorare i fondali, senza danneggiarli; in medicina; per recuperare oggetti in zone ristrette, o nei pozzi».
Altri progetti?
«Uno riguarda l’elettricità. Toccando le foglie con materiali artificiali si possono generare cariche da usare per alimentare dispositivi. E siccome il vento genera lo stesso meccanismo, si potrebbe fare anche all’aperto, per alimentare sensori, luci, robot...».
Le piante che la affascinano di più?
«Quelle carnivore, a cui ci siamo ispirati per sviluppare degli attuatori osmotici, basati sul flusso d’acqua. È il processo che fa scattare il meccanismo di chiusura nella Venere acchiappamosche: lo abbiamo studiato per inventare dei motori a basso consumo di energia. E poi sono appassionata di rampicanti».
Come mai?
«Il nuovo progetto che coordino, iniziato a gennaio, riguarda il Growbot: come il Plantoide ma ancora più capace di crescere con il movimento. Si ispira alle piante rampicanti e alle loro strategie per crescere più velocemente».
Una pianta importante per i vostri studi?
«Il mais: è semplice da coltivare, è robusto, ha forme radicali molto ramificate e strategie di ricerca e adattamento interessanti. Un buon modello».
Che cosa vede nel futuro?
«Non è facile, ma vorrei che questi robot fossero al servizio dell’uomo, in ambiti diversi. L’importante è capire che sono robot: macchine che l’uomo può controllare e usare per i suoi scopi. Amo la fantascienza, ma non vedo scenari del genere».
Ostacoli?
«Tanti. Finanziari, e di approccio: per ottenere risultati bisogna rompere le barriere fra le discipline, e non è scontato».
Ha avuto difficoltà a ottenere i primi fondi?
«Una fatica. Perché c’era un pregiudizio verso le piante. Così ho capito che prima dovevo mostrare tutto quello che le piante sono in grado di fare, come si muovono, crescono e percepiscono. Poi è stato un successo».