Robot.
i robot possono essere programmati
per fare gli stessi compiti milioni di volte con errori minimi,
una cosa molto difficile per noi, giusto?
Può essere impressionante guardarli lavorare.
Guardateli.
Potrei guardarli per ore.
No?
La cosa che fa meno effetto
è che se li portate fuori dalla fabbrica
dove l'ambiente non è perfettamente calibrato
per fare un semplice compito che non richiede molta precisione,
questo è quello che succede.
Aprire una porta non richiede molta precisione.
(Risate)
O un piccolo errore nelle misurazioni,
manca la valvola, ed è game over.
(Risate)
Senza nessun recupero, la maggior parte delle volte.
Perché?
Per molti anni,
i robot sono stati progettati per aumentare velocità e precisione,
e questo si traduce in un'architettura specifica.
Un braccio robotico,
ha una serie di legami rigidi molto ben definiti
e motori, che chiamiamo attuatori,
muovono i legami lungo le giunture.
In questa struttura,
dovete misurare perfettamente l'ambiente,
quello che vi circonda,
e dovete programmare perfettamente ogni movimento
delle articolazioni robotiche,
perché il minimo errore potrebbe causare un grosso danno,
come danneggiare qualcosa o danneggiare il robot stesso
se qualcosa è più difficile.
Consideriamoli per un momento.
Non pensate ai cervelli di questi robot
o come li programmiamo con cura,
ma considerate invece i loro corpi.
C'è ovviamente qualcosa di sbagliato,
perché ciò che rende un robot accurato e forte,
lo rende anche ridicolmente pericoloso e inefficace nel mondo reale,
perché il suo corpo non può cambiare forma
o adeguarsi all'interazione con il mondo reale.
Considerate l'approccio opposto,
diventare più morbidi a tutto ciò che vi circonda.
Forse pensate di non fare molto se siete morbidi,
probabilmente.
La natura dice l'opposto.
Per esempio, nelle profondità oceaniche,
sotto la pressione idrostatica di migliaia di chili,
un animale completamente morbido
può muoversi ed interagire con un oggetto molto più rigido.
Cammina trasportando con sé questo guscio di noce di cocco
grazie alla flessibilità dei suoi tentacoli,
che usa sia come piedi, sia come mani.
Apparentemente, un polpo può anche aprire un vasetto.
Piuttosto impressionante, no?
Ma chiaramente, ciò non avviene solo grazie al cervello di questo animale,
ma anche grazie al suo corpo,
e questo è un esempio chiaro, forse l'esempio più chiaro,
di intelligenza pratica,
un tipo di intelligenza posseduta da tutti gli organismi viventi.
Tutti la possediamo.
Il nostro corpo, la sua forma, materia e struttura,
giocano un ruolo fondamentale durante un'esecuzione fisica,
perché possiamo adeguarci al nostro ambiente
e superare una grande varietà di situazioni
senza prima pianificare e valutare troppo.
Perché non usiamo parte di questa intelligenza pratica
per le nostre macchine robotiche,
per non sovraccaricarli
con calcoli e percezioni?
Per farlo, possiamo seguire la strategia della natura,
perché l'evoluzione ha fatto un bel lavoro
nel progettare macchine per l'interazione con l'ambiente.
Si può facilmente notare che la natura usa frequentemente materia morbida
e sporadicamente materia dura.
È quello che abbiamo fatto in questo nuovo campo della robotica,
chiamato "robotica soft",
dove l'obiettivo principale non è creare macchine altamente accurate,
perché già esistono,
ma costruire robot in grado di affrontare situazioni inaspettate nel mondo reale,
capaci di andare all'esterno.
Ciò che rende la robotica soft è innanzi tutto il corpo conforme,
costruito da materiali o strutture che possono tollerare grandi deformazioni,
niente più connettori rigidi,
e poi, trasferirli, usare ciò che chiamiamo attuazione distribuita,
quindi dobbiamo controllare di continuo la forma di questo corpo molto deformabile
che ha la conseguenza di avere molti connettivi e giunture,
ma nessuna struttura rigida.
Potete capire che la costruzione è un processo piuttosto differente
dalla robotica tradizionale, dove abbiamo anelli, ingranaggi e viti.
da assemblare insieme in modo molto precisi.
Nella robotica soft, potete costruire i vostri attuatori da zero
quasi sempre,
ma modellate quel materiale flessibile
in forme che daranno luogo ad un certo input.
Per esempio, qui potete deformare una struttura
creando una forma piuttosto complessa
se la paragonate alla stessa forma fatta con maglie rigide e giunture,
e qui, usate soltanto un input,
come la pressione atmosferica.
Ok, ma vediamo alcuni esempi straordinari di robotica soft.
Ecco un tipetto molto carino costruito all'Università di Harvard,
e cammina grazie alle onde di pressione applicate lungo tutto il suo corpo,
grazie alla flessibilità, può anche introdursi furtivamente sotto un ponte,
continuare a camminare,
e dopo camminare in modo differente.
È un prototipo sperimentale,
ma hanno anche costruito una versione più forte con alimentatore
che può essere spedito nel mondo esterno ad affrontare interazioni reali
come le macchine che passano...
e continuare a lavorare.
Simpatico.
(Risate)
O un pesce robotico, che nuota come i pesci veri
semplicemente perché ha una coda morbida con l'attuazione distribuita
che usa la pressione dell'aria.
Quello arriva dal MIT,
e ovviamente, abbiamo un polpo robotico.
Questo era uno dei primi progetti
sviluppati in questo nuovo campo.
Qui vedete il tentacolo artificiale,
ma in realtà hanno costruito una macchina intera con diversi tentacoli
che possono essere lanciati in acqua,
e li vedete andare intorno a fare esplorazioni sottomarine
diversamente dai robot rigidi.
Ma questo è molto importante in ambienti delicati, come le barriere coralline.
Torniamo di nuovo a terra.
Qui avete la vista
da un robot sviluppato dai miei colleghi di Stanford.
Vedete la videocamera fissata in alto.
Questo robot è speciale,
perché usando la pressione dell'aria, cresce in alto,
mentre il resto del corpo rimane stabilmente in contatto con l'ambiente.
L'ispirazione qui arriva dalle piante, non dagli animali,
che crescono attraverso la materia in modo simile
così da poter fronteggiare una grande gamma di situazioni.
Ma sono un ingegnere biomedico,
e forse l'applicazione che preferisco
è in ambito medico,
ed è molto difficile immaginare un'interazione vicina al corpo umano
a meno che non si vada dentro il corpo,
per esempio, ad eseguire una procedura poco invasiva.
In questo caso, i robot possono essere di grande aiuto al chirurgo,
perché possono entrare nel corpo
usando piccoli buchi e strumenti precisi,
e questi dispositivi devono interagire con strutture molto delicate
in un ambiente incerto,
e devono farlo in sicurezza.
Inoltre, portare una videocamera dentro il corpo,
portare gli occhi del chirurgo dentro la parte da operare
può essere molto difficile con un dispositivo rigido
come un endoscopio classico.
Con il mio precedente gruppo di ricerca in Europa,
abbiamo sviluppato questa videocamera per la chirurgia,
molto diversa dal classico endoscopio,
che si può muovere grazie alla flessibilità modulare
andare in ogni direzione ed allungarsi.
È stata usata dai chirurghi per vedere cosa stavano facendo
con altri strumenti da diversi punti di osservazione,
senza preoccuparsi troppo da cos'altro avrebbero toccato.
Qui potete vedere la robotica soft in azione
appena va all'interno.
È una simulazione corporea, non un corpo umano reale.
Si muove intorno.
C'è una luce, perché in genere
non avete molte luci all'interno del vostro corpo.
Speriamo.
(Risate)
A volte, in una procedura chirurgica si può usare anche un singolo ago
e a Stanford lavoriamo per ottenere un ago estremamente flessibile,
una sorta di robot molto sottile
progettato meccanicamente per interagire con l'apparato tissutale
ed entrare dentro un organo.
Questo ci permette di raggiungere diversi bersagli, come tumori,
in profondità dentro un organo
usando un singolo punto di inserimento.
Potete anche dirigerlo intorno alla struttura che volete evitare
mentre raggiungete l'organo bersaglio.
Chiaramente, questi sono tempi entusiasmanti per la robotica.
Abbiamo robot che devono interagire con strutture morbide,
e questo pone domande nuove e molto interessanti
per la comunità scientifica,
abbiamo appena cominciato a capire come controllarli
come inserire sensori dentro queste strutture molto flessibili.
Ma siamo molto lontani da ciò che la natura ha creato
in milioni di anni di evoluzione.
Ma so una cosa per certo,
i robot saranno più flessibili e sicuri,
potranno aiutare le persone nel mondo esterno.
Grazie.
(Applausi)