L'Intelligenza artificiale per imitare la pelle umana

Un gruppo di ricercatori della Scuola Sant'Anna hanno elaborato dei sensori innovativi per dotare anche i robot della "nostra" sensibilità tattile

PISA — La robotica della Scuola Superiore Sant'Anna fa un altro passo in avanti. Grazie al gruppo di ricercatori coordinato dal professor Calogero Oddo, infatti, è stata elaborata una pelle artificiale che emula le caratteristiche morfologiche e le funzionalità tattili della pelle umana, grazie a sensori innovativi e algoritmi di intelligenza artificiale che si ispirano alle nostre strutture neuronali.

Lo studio, nato da una collaborazione tra il Neuro-Robotic Touch Lab dell’Istituto di Biorobotica pisano e l’Università Federale di Uberlandia, in Brasile, è stato pubblicato sulla rivista internazionale Nature Machine Intelligence. Oltre a offrire un contributo fondamentale alla comprensione dei meccanismi del tatto umano, la ricerca apre nuove prospettive nei settori della bionica e della robotica collaborativa per lo sviluppo di dispositivi indossabili intelligenti, di protesi in grado di restituire informazioni sull’interazione tattile e di sensori che permettono ai robot di percepire l’ambiente circostante.

“La percezione del tatto è una funzione essenziale per gli esseri umani: permette di riconoscere e localizzare stimoli fisici e di esplorare l’ambiente - ha detto il professor Oddo - riprodurre artificialmente questo senso complesso è una delle sfide principali nella progettazione di robot collaborativi e di protesi bioniche".

Il cuore dell’innovazione è una pelle artificiale ad area larga dotata di sensori in fibra ottica, capaci di rilevare in tempo reale pressioni e sfioramenti. A rendere questa pelle "intelligente" è un’architettura computazionale bioispirata per l’elaborazione dell’informazione tattile, una rete di neuroni spiking progettata per imitare i meccanismi del sistema nervoso umano.

"La rete neurale spiking - ha spiegato Mariangela Filosa, ricercatrice dell’Istituto di Biorobotica e prima co-autrice dello studio - è formata da due strati: il primo simula i meccanocettori umani di tipo 2, a lento e rapido adattamento, il secondo riproduce una mappa somatotopica analoga a quella generata dai neuroni del nucleo cuneato, una regione chiave nella percezione tattile. Questo approccio consente alla pelle artificiale di identificare il punto di contatto e decodificare l’intensità dello stimolo".

Le potenziali applicazioni di questa tecnologia sono molteplici: dalla robotica collaborativa, per garantire un’interazione sicura tra persone, ambienti e macchine, alle protesi bioniche, con lo sviluppo di nuove soluzioni di feedback sensoriale per persone con disabilità.

Il team di ricerca ha voluto poi dedicare questo importante studio al compianto Francesco Ceccarelli, giornalista che, per anni, ha diretto l’ufficio stampa della Scuola Superiore Sant’Anna e ha avuto un ruolo fondamentale nella divulgazione della ricerca scientifica.

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