Le novità nell’esplorazione del cervello

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Le novità nell'esplorazione del cervello

S.8 Ep.174 – Le novità nell’esplorazione del cervello

News dal futuro

  • La rivoluzione della ricarica wireless: Detroit ospita il primo tratto stradale per veicoli elettrici senza Interruzioni
  • Luce e acqua: la sorprendente scoperta dell’MIT e le possibili applicazioni pratiche
  • L’affascinante mondo della comunicazione biomolecolare per la salute del futuro
  • Metaverso vs. IA Generativa: dal boom all’oblio, riflessioni sul futuro delle tecnologie emergenti
  • Touch the future: il tatuaggio tecnologico italiano che riproduce sensazioni tattili

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  • L’AI che legge il pensiero

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NEWS DAL FUTURO


Un breve tratto stradale di Detroit è ufficialmente diventato il primo nel paese a consentire la ricarica wireless di veicoli elettrici, ed è operativo sia per quelli parcheggiati che per quelli in movimento. Questa tecnologia, sviluppata dalla startup israeliana Electreon, utilizza bobine di ricarica induttiva installate lungo una sezione di circa 400 metri sulla 14th Street nel distretto dell’innovazione della mobilità di Detroit.

L’obiettivo è testare e perfezionare la tecnologia in un ambiente del mondo reale prima di renderla disponibile al pubblico nei prossimi anni. La ricarica avviene attraverso un campo magnetico quando un veicolo elettrico, dotato di un ricevitore dedicato ed approvato, si avvicina al segmento di ricarica stradale.

A cosa potrebbe servirci tutto questo? Tale approccio potrebbe eliminare la necessità di fermarsi regolarmente per caricare i veicoli elettrici, rendendo più pratico l’utilizzo di autobus elettrici, furgoni di consegna, camion a lungo raggio e robotaxi. La tecnologia di ricarica wireless di Electreon, tra l’altro, è già in fase di test in diverse città in Europa, Israele e Cina.

Ma è davvero una novità così clamorosa? Ho già parlato di questa tecnologia a The Future Of diverse volte in passato. Ed ogni volta che ne parlo siamo sempre nella fase sperimentale. Come potete immaginare i costi di realizzazione non sono banali, anzi. Riesco ad immaginare una diffusione della tecnologia in fase di parcheggio, perché il costo di installare e collegare una tradizionale colonnina può essere comparabile a quello della stazione di ricarica di Electreon. Ma se pensiamo ad un’espansione lungo le strade carrabili, le installazioni per molti chilometri sono decisamente più costose e la manutenzione proibitiva. Ne parlo sempre sperando in un progresso, ma per ora non ho ancora cambiato idea sulla limitata applicabilità di queste soluzioni.

L’MIT ha condotto uno studio che rivela che, in determinate condizioni, la luce può provocare l’evaporazione dell’acqua senza la necessità di calore. Se ci pensate non è un’informazione da poco, perché oggi per far evaporare l’acqua abbiamo bisogno di una certa temperatura e per produrla serve energia. Come sa qualsiasi italiano che a pranzo cucina la pasta ed a fine mese riceve la bolletta.

Cosa è successo? Gli scienziati hanno osservato che l’acqua trattenuta in un materiale simile a una gelatina chiamato idrogel evaporava a un ritmo superiore rispetto a quanto teoricamente previsto. L’acqua riceveva calore termico ed evaporava più in fretta del dovuto. Dopo esperimenti e simulazioni, hanno concluso che, in certe condizioni, la luce può indurre l’evaporazione nel punto esatto dove acqua ed aria si incontrano. La scoperta è sorprendente poiché l’acqua stessa non assorbe significativamente la luce. E anche perché in passato non ce ne eravamo mai accorti.

Questo fenomeno, chiamato “effetto fotomolecolare”, potrebbe influire sulla formazione di nebbie e nuvole, e quindi studiarlo ci aiuterebbe a migliorare i modelli climatici. Ma qui non si tratta di prevedere il clima o il tempo atmosferico, c’è molto di più. Potrebbe avere applicazioni industriali come la desalinizzazione solare dell’acqua. Perché oggi se vogliamo rimuovere il sale dall’acqua e renderla potabile, prima dobbiamo farla evaporare e poi ricondensare dopo che è passata da filtri che trattengono il sale. Per farla evaporare serve che l’energia catturata dal sole riscaldi l’acqua. Se la luce potesse operare direttamente, gli impianti sarebbero incredibilmente più efficienti.

Quando scopriamo qualcosa di apparentemente così semplice e banale, mi sembra sempre incredibile come non abbiamo fatto a capirlo prima. Ma ora, l’importante è che alla scoperta seguano applicazioni utili per l’umanità. Che ne dite?

Un gruppo di scienziati, tra cui il Professor Al Hassanieh dell’EPFL, uno dei principali centri di ricerca europei, ha fatto una cosa molto intrigante! Immaginate dei piccoli sensori, tipo nanorobot, che possono viaggiare nel corpo per raccogliere informazioni importanti sulla vostra salute. Come sapete, esistono diversi prototipi specializzati nel compiere alcuni compiti in ambito medico. Questi sensori sono fantastici, ma c’è un problema: come fanno a comunicare tra di loro e con noi? I metodi tradizionali, come le onde radio, non funzionano perché sono troppo grandi per loro e non passano attraverso i fluidi del corpo.

Ecco dove entra in gioco una cosa chiamata “comunicazione biomolecolare”. In pratica, usano molecole biologiche per trasmettere informazioni, imitando come funziona la comunicazione nel nostro corpo. Per semplificare, immaginate che questi nanorobot possano rilasciare o non rilasciare delle piccolissime particelle nel flusso sanguigno. Ora, ogni volta che rilasciano una particella, potremmo chiamarla “1”, e quando non ne rilasciano, è come se fosse “0”. Quindi, in sostanza, stanno trasmettendo informazioni usando questo sistema di “rilascio o non rilascio di particelle”. Che è un po’ come accendere e spegnere una luce per inviare messaggi, solo che qui usano piccolissime particelle nel nostro sangue.

Il metodo di comunicazione è praticamente un protocollo, chiamato MoMA (che sta per Molecolar Multiple Access), che permette a questi nanorobot di comunicare tra di loro. Hanno testato il tutto in laboratorio, simulando vasi sanguigni, dimostrando che funziona davvero bene.

In pratica se le macchine comunicano tra loro nel mondo della cosiddetta Internet of Things, qui stiamo parlando della realizzazione di un protocollo di comunicazione tra oggetti molto piccoli, che inaugura una sorta di Internet of Bio-Things. C’è ancora lavoro da fare prima di poterlo usare davvero dentro i corpi delle persone, ma il passo avanti ha potenzialità gigantesche. Siete d’accordo?

Ed ora una breve riflessione. Che fine ha fatto il metaverso? Nel 2021 era argomento sulla bocca di tutti, poi con l’apertura al pubblico di strumenti come ChatGPT, la “generative AI” ha completamente rubato la scena e catalizzato l’interesse del pubblico.

Per capire perché, possiamo considerare il cosiddetto “ciclo dell’entusiasmo per le nuove tecnologie” di Gartner. In sostanza, quando una nuova tecnologia viene presentata, c’è un grande entusiasmo (come successo con il metaverso), ma poi la realtà inizia a emergere e bisogna vedere se la tecnologia può davvero fare ciò che promette.

Il metaverso, che, come sapete, è una sorta di mondo virtuale, non è stato così facile da realizzare come promesso. Anzi, molte persone che ci sono entrate sono rimaste deluse dall’esperienza a causa di problemi hardware e software. Alcune aziende stanno ancora cercando il modo migliore per utilizzare il metaverso nei loro affari, mentre altre, come Heineken, stanno esplorando attivamente le possibilità, aprendo bar e birrerie virtuali.

La divisione di Meta, alfiere di questa tecnologia, negli ultimi 12 mesi ha perso la bellezza di 21 miliardi di dollari inseguendo il suo obiettivo, mentre gli investitori nel mondo hanno dirottato parte dei loro investimenti dal metaverso all’intelligenza artificiale. Ce lo si poteva aspettare, ma l’effetto netto è che l’attenzione è calata ancora.

In breve, il metaverso ha perso attenzione a causa della difficoltà nel renderlo reale, mentre l’IA generativa ha rubato la scena con la sua facilità d’uso. Tuttavia, alcuni esperti dicono che il metaverso potrebbe ancora avere un futuro interessante, specialmente considerando l’interesse crescente di grandi aziende come Apple. E voi cosa ne pensate? È solo una delle tante fasi di stanca di sviluppo di una tecnologia o parliamo del possibile più grande flop dell’ultimo decennio?

E per chiudere le news dal futuro della settimana una notizia davvero intrigante, proveniente, finalmente dall’Italia. Presso il Center for Materials Interfaces dell’Istituto Italiano di Tecnologia, è stato sviluppato un dispositivo indossabile ultrasottile in grado di riprodurre la sensazione localizzata del tatto.

La cosa interessante è che questa specie di tatuaggio è in grado di generare una forza localizzata sulla pelle, facendo sentire come se qualcuno stesse davvero toccando quella zona. Come funziona esattamente? Il dispositivo tattile si basa su una strategia di attivazione elettro-termo-pneumatica, il che significa che usa l’elettricità per riscaldare rapidamente e in modo localizzato una piccola quantità d’aria intrappolata tra due pellicole molto sottili. Quando l’aria si espande, genera forze e spostamenti sulla pelle a cui è applicato, facendo sentire una sensazione tattile. A causa del suo spessore ridottissimo, il tatuaggio è praticamente invisibile una volta applicato sulla pelle, il che è importante per farlo diventare un display tattile nel futuro.

Può essere molto utile in situazioni come controllare robot da lontano o fornire informazioni a persone non vedenti attraverso un tipo speciale di display o aiutare amputati e persone che portano protesi ad interagire con il mondo circostante. Senza contare le possibili applicazioni nel mondo del gaming che, per ora sono solo teoria, ma domani potrebbero diventare realtà.

Attualmente, i ricercatori hanno dimostrato il funzionamento di un singolo punto “tattile”, ma stanno lavorando per creare display più grandi con diversi punti tattili che possono essere attivati indipendentemente l’uno dall’altro.

Bravi, in un mondo dominato dalla vista, il tatto è un senso importantissimo in una vasta gamma di attività umane. E quindi non va trascurato.  

EXTREME FUTURE

Tutti noi, come sapete, disponiamo di impronte digitali che consentono di individuarci con certezza. Gli scienziati, da almeno un decennio, stanno studiando se lo stesso meccanismo di identificazione univoca, possa funzionare anche sulla base dei nostri segnali cerebrali.

In un primo studio, intitolato “Brainprint” e pubblicato nel 2015 su Neurocomputing, un team di ricerca è stato in grado di identificare una persona su un gruppo di 32 in base alle sue risposte, con un’accuratezza del 97%. Per “risposte” si intendevano le reazioni del nostro cervello, quando venivano presentate talune parole agli individui che si erano prestati per l’esperimento.

Solo un anno dopo, un gruppo di ricercatori dell’Università di Binghamton, ha registrato l’attività cerebrale di 50 persone che indossavano una cuffia per elettroencefalogramma mentre guardavano una serie di 500 immagini progettate appositamente per suscitare risposte uniche da persona a persona. Ad esempio, una fetta di pizza, una barca, Anne Hathaway, la parola “enigma”. Hanno scoperto che il cervello dei partecipanti reagiva in modo diverso a ogni immagine, tanto che un sistema informatico è stato in grado di identificare l'”impronta cerebrale” di ogni volontario con un’accuratezza del 100%.

Nel 2018, i ricercatori della Carnegie Mellon University hanno dimostrato che i connettomi, cioè le mappe delle connessioni neurali del cervello, possono essere utilizzati per identificare gli individui, misurando i connettomi di 699 cervelli provenienti da cinque diverse serie di dati. Ulteriori analisi hanno dimostrato che i connettomi agiscono come impronte digitali uniche e che possono essere utilizzati per identificare una persona con un tasso di accuratezza vicino al 100%.

Fast forward al 2022, ed un nuovo team ha condotto uno studio importantissimo, usando l’encefalogramma su un gruppo di 10 coppie di gemelli monozigoti per diverse settimane e variando i compiti loro richiesti. Utilizzando algoritmi di deep learning hanno scoperto che esiste una sorta di “segnale di base” che è specifico del singolo individuo e non cambia nel tempo. Quello che fino ad ora era stato ipotizzato con certezza crescente, ora sembra essere diventato certo.

Le firme cerebrali sono quindi uniche per ciascun individuo, ma ci sono molte sfide associate al tentativo di identificare specificamente una persona attraverso segnali cerebrali. La variabilità naturale nei modelli cerebrali, le fluttuazioni nel tempo e la necessità di un’attenta calibrazione e interpretazione delle letture, rendono questa impresa ancora difficile. E sicuramente non mainstream.

Attualmente, molte applicazioni di lettura delle onde cerebrali si concentrano su scopi come il neurofeedback, il monitoraggio dello stato mentale, la diagnosi di condizioni mediche o la guida di dispositivi basati su cervello.

Come spesso accade, del resto, questi studi sono nati per motivi medici e la sicurezza fisica e digitale sono corollari successivi, anche se potenzialmente interessanti. I ricercatori stanno lavorando con l’imaging neurologico ed il machine learning per mostrare i cambiamenti del cervello nel tempo a causa di malattie, influenze ambientali e tratti ereditari. L’impronta cerebrale di una persona potrebbe un giorno aiutare a spiegare i fattori scatenanti dei disturbi dello spettro autistico o del disturbo da deficit di attenzione.

Ma giustamente viene da chiedersi se potrà diventare uno strumento per la nostra sicurezza. Purtroppo, faccio mea culpa, perché non ho tracciato la fonte dove ho letto la notizia, ma secondo questa previsione, nel 2045 l’uso delle impronte cerebrali dovrebbe superare quello delle impronte digitali. Non ne sono particolarmente convinto.

La raccolta delle digitali è relativamente semplice, per anni lo abbiamo fatto con un semplice inchiostro ed una scheda di carta. L’uso di elmetti, smart-glasses o device similari per la raccolta delle impronte cerebrali, non sembra prestarsi ad un uso di massa. Però esistono anche scenari più foschi. Basterebbe raccogliere le impronte di un neonato alla nascita e tutto il mondo sarebbe tracciato. Sempre ammesso che tali segnali di base non cambino sostanzialmente nel tempo o a causa di malattie, shock o altri fenomeni neurologici.

È quindi più probabile che lo strumento venga adottato per accedere a luoghi particolarmente riservati e sensibili. Insomma, immagino questo strumento per entrare al Pentagono o in un palazzo governativo, non certo per sbloccare uno smartphone. Sempre che nel 2045 i cellulari esistano ancora e non si comunichi direttamente per via telepatica.

Però è anche vero che tra un banale smartphone ed un luogo segreto e super-riservato, c’è qualcosa di mezzo. La casa e la macchina, per esempio. Se il riconoscimento delle impronte cerebrali funzionasse a breve distanza, come il bluetooth per intendersi, gli utilizzi sarebbero molto più interessanti. La nostra casa potrebbe aprirci le porte quando arriviamo e lo stesso potrebbe fare la macchina. L’uso a distanza è qualcosa che password, impronte digitali, retina e riconoscimento facciale non possono fare.

Ovviamente la gestione della privacy sarebbe un punto critico. Perché vi chiederete? Tutto sommato l’impronta cerebrale è semplicemente una chiave di accesso, in cosa dovrebbe essere più critico conservare questa informazione rispetto alle altre. Perché dovremmo dubitare di Mercedes, Stellantis o dei sistemi di smart housing di Amazon o altri?

Chiariamoci, il problema è quali assunzioni possiamo fare con le informazioni, non il fatto di averle. Una mera password dice molto poco di noi. Le impronte digitali lo stesso. Già una scansione della retina potrebbe fornire informazioni sulla salute non banali. Esistono ampi studi che correlano la mappa dell’occhio con potenziali malattie: cosa succederebbe se il Generale che ha accesso ai codici segreti di una base avesse il cancro, problemi neurologici o il diabete? Se un buon oculista può trovare le tracce di questi problemi nell’occhio, figurati un software.

Ne ho parlato un paio di settimane fa, presentandovi una start-up americana, Toku, che promette di fare proprio questo. Discorso abbastanza analogo se parliamo di riconoscimento facciale. Peggio ancora se ci volessimo spingere ad un sistema biometrico di riconoscimento delle impronte del battito cardiaco. Il cervello è l’ultimo baluardo della nostra privacy. È insostituibile. Esistono trapianti di cuore e di molti altri organi, ma di cervello direi di no. E non abbiamo la più pallida idea di quali informazioni si possano inferire da una scansione cerebrale. Un mero segnale per far aprire una porta, o la porta verso la sfera personale che non dovrebbe essere violata?


VIDEO


APPROFONDIMENTI

Could brainprints become the new fingerprints? • Earth.com

Brainprints? Researchers Can Identify Your Brain Waves With 100 Percent Accuracy – Neuroscience News

Person-identifying brainprints are stably embedded in EEG mindprints | Scientific Reports (nature.com)

Detroit’s electric car charging road goes live (axios.com)

In a surprising finding, light can make water evaporate without heat | MIT News | Massachusetts Institute of Technology

Networking nano-biosensors for wireless communication in the blood – NanoApps Medical – Official website

The metaverse has virtually disappeared. Here’s why it’s generative AI’s fault | ZDNET

An ultra-thin tattoo that gives a tactile sensation (techxplore.com)


I LIBRI DI THE FUTURE OF

Emozioni 2051 è una straordinaria raccolta di storie brevi ambientate nel 2051.
Non troverete alieni ed omini verdi, viaggi nel tempo, portali verso altre dimensioni, esperimenti scientifici o complotti interplanetari. I protagonisti sono persone comuni, siamo noi, con le nostre passioni, ambizioni, debolezze e curiosità.
In un futuro dove la tecnologia svolge un ruolo cruciale, le emozioni umane resteranno ancora parte fondante della nostra umanità. Le storie, senza essere utopiche o distopiche vi accompagneranno in un percorso di riscoperta dell’importanza delle emozioni universali.
Ogni storia è inoltre accompagnata da una canzone adatta al tema della storia. In sostanza state per acquistare il primo libro al mondo con una colonna sonora.