News dal futuro – eye tracking e privacy, batteria che dura 28.000 anni, moto e batterie swap, suture smart, DNA dall’aria
In questa puntata:
- Uno. Eye-tracking e privacy. Un approfondimento su come la tecnologia di rilevamento dei movimenti oculari, ci può dire molto di più sulle persone, di quanto immaginiamo e di quanto si voleva originariamente comprendere.
- Due. Batteria che dura 28.000 anni. L’incredibile storia di una startup americana, che sta usando parti di reattori nucleari contaminati radioattivamente e diamanti per realizzare una batteria pressochè infinita.
- Tre. Moto e batterie swap. Le big 4 del motociclismo giapponese si alleano per realizzare batterie swappabili e standard per le loro moto elettriche; una potenziale rivoluzione per l’intero settore.
- Quattro. Suture smart. Una ragazzina di 17 anni realizza un filo per sutura a basso costo, che cambia colore in caso di infezioni. Non sono tutte rose e fiori, ma la soluzione è brillante e potrebbe essere utile in molti paesi in via di sviluppo, e non solo.
- Cinque. DNA dall’aria. Un gruppo di ricercatori studia per un anno una colonia di topi per capire se è possibile rilevare il loro DNA da campioni di aria, e scopre che funziona, anche sul DNA umano!
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EYE TRACKING E PRIVACY
Qualche giorno fa è stato pubblicato un paper che sta facendo molto parlare di sé, il titolo parla da solo “Cosa rivela il tuo sguardo su di te? Sulle implicazioni della privacy dell’Eye Tracking”.
Parla dei movimenti oculari, che sono stati a lungo oggetto di interesse per la ricerca. Pensate che i primi approcci per misurare la direzione dello sguardo di una persona risalgono addirittura al 1800. Fu Louis Émile Javal a notare che durante la lettura di un testo non sono coinvolti movimenti regolari degli occhi, ma una serie di brevi pause e movimenti rapidi. E dopo di lui, agli inizi del 1900, Edmund Huey realizzò una prima lente a contatto che aveva un foro per la pupilla collegato ad un puntatore in alluminio il quale si muoveva in risposta ai movimenti oculari. Una soluzione decisamente ingombrante. Il primo eye tracker non intrusivo venne realizzato nel 1935 da George Buswell che utilizzò una sorgente luminosa per illuminare gli occhi: il riflesso veniva poi impressionato su una pellicola.
Nonostante i computer, il digitale e l’innovazione, per molto tempo, queste tecnologie sono rimaste fortemente limitate dal costo delle attrezzature necessarie, dalla mancanza di precisione e dalla scarsa usabilità. Di conseguenza venivano utilizzate solo in nicchie di ricerca molto specifiche. Negli ultimi anni, tuttavia, con i rapidi progressi nella tecnologia dei sensori e nel software di elaborazione dei dati, le soluzioni di eye tracking sono diventate facili da usare, leggere, efficienti e convenienti e hanno trovato una crescente adozione in molti campi, tra cui il gaming, il marketing, la tecnologia automobilistica, quella militare e la sanità.
EYE TRACKING BASATO SU VIDEO
Il metodo più popolare oggi è l’eye tracking basato sul video, in cui vengono utilizzati modelli matematici per calcolare la direzione dello sguardo di una persona dalle registrazioni video, per esempio in base alla forma e alla posizione di pupilla e iride, o in base ai modelli di riflessione della luce negli occhi. Questo metodo può essere usato non solo in dispositivi montati sulla testa, come occhiali intelligenti e cuffie per la realtà virtuale, ma anche attraverso telecamere integrate in computer portatili, tablet e smartphone senza richiedere alcun hardware aggiuntivo.
E quello che sta emergendo, e di cui lo studio parla, non vi piacerà affatto. Secondo la letteratura recensita, i dati di eye tracking possono rivelare informazioni sull’identità biometrica di un utente, le attività mentali, i tratti della personalità, il background etnico, le competenze e le abilità, l’età e il sesso, le preferenze personali, lo stato emotivo, il grado di sonnolenza ed intossicazione, e le condizioni di salute fisica e mentale.
Ovviamente il problema non è tanto che i software siano in grado di sapere tutte queste cose, ma se davvero raccolgono, immagazzinano ed utilizzano in qualche modo queste informazioni. E più che altro se i dati raccolti per alcuni scopi, possono successivamente essere usati anche per altri motivi, più o meno all’insaputa del soggetto che li ha prodotti.
Per esempio, alcune delle categorie di informazioni personali sopra elencate costituiscono dati sensibili, per i quali è prescritta una protezione particolare dal GDPR europeo.
GDPR E RACCOLTA DATI
Andando più nel dettaglio, il problema non sembra riguardare più di tanto i dati raccolti in sede di esperimenti scientifici, che sono mirati a studiare alcuni aspetti molto specifici, bensì i dati raccolti da device commerciali, e che finiscono nelle mani di aziende che per definizione hanno scopo di lucro.
E questo perché mentre i movimenti oculari diretti coscientemente sono parte della storia, molti aspetti del comportamento oculare non sono sotto il controllo volitivo della persona. Per esempio, gli sguardi guidati da stimoli esterni, la dilatazione della pupilla, il tremore oculare e gli ammiccamenti spontanei si verificano per lo più senza sforzo cosciente, come la digestione e la respirazione. Quindi, come spesso accade, produciamo dati senza neanche accorgercene e senza poterlo evitare.
E dato che molte inferenze, fatte su dati raccolti per altri motivi, non sono ancora nemmeno state scoperte, ma sono allo studio, probabilmente non abbiamo ancora nemmeno una percezione chiara di tutto quello che ci si può fare con i dati.
Insomma domani potremmo vederci negare una polizza assicurativa, perché il rilevatore anti-sonno della nostra auto ha scoperto che avevamo bevuto, oppure ricevere una pubblicità legata al nostro sesso o alla nostra etnia, perché abbiamo giocato con un qualche visore di realtà virtuale, oppure ancora non essere scelti tra i candidati per un’assunzione perché un qualche sistema di eye-tracking ha stimato che la nostra curva di apprendimento di un qualche task è stata lenta.
Insomma, quando si dice “gli occhi sono lo specchio dell’anima”, da oggi questa affermazione potrà avere anche molti altri significati.
BATTERIA CHE DURA 28.000 ANNI
Mi rendo conto che il titolo puzza di clickbait lontano un chilometro, ma è proprio per questo che ho deciso di andare ad investigare. E l’innovazione che vi sto per raccontare, è tutt’altro che uno scherzo.
Questo potenziale game-changer viene dalla startup statunitense NDB, che sta per Nano Diamond Battery, una “batteria alfa, beta e neutronica voltaica ad alta potenza basata sui diamanti” che i suoi fondatori e ricercatori dicono possa dare ai dispositivi energia verde per tutta la vita.
Per costruire la sua batteria di nano diamanti, NDB combina isotopi radioattivi provenienti da scorie nucleari, con strati di nano diamanti a pannelli. I diamanti sono un materiale raro e costoso, questo lo sappiamo, ma la loro conduttività termica estremamente buona li rende ancora più insoliti nel regno della costruzione di dispositivi. I diamanti a cristallo singolo di micro dimensioni allontanano il calore dai materiali contenenti isotopi radioattivi, così rapidamente, che l’operazione genera elettricità.
Poiché la batteria è autocaricante e richiede solo l’esposizione all’aria naturale, qualsiasi carica in eccesso può essere immagazzinata in condensatori, supercondensatori e celle secondarie per estendere la durata della batteria per telefoni cellulari, aerei, razzi, veicoli elettrici, sensori e altri dispositivi e macchinari. Se avete un pizzico di fantasia vi sarà chiaro come dai veicoli spaziali ai nostri smartphone, questa batteria sarebbe qualcosa di straordinario.
DAL 2016 AD OGGI
L’idea, tra l’altro, non è completamente nuova, già nel 2016 un team di fisici e chimici dell’Università di Bristol aveva realizzato un prototipo di “batteria a propulsione nucleare” utilizzando Nickel-63 come sorgente di radiazioni. NBD usa materiali diversi: per aggiungere leggenda ad una storia già di per sé incredibile, secondo la stampa la startup usa parti di reattori nucleari in grafite che hanno assorbito le radiazioni delle barre di combustibile nucleare e sono diventate esse stesse radioattive. Per essere chiari, l’idea è passata dalla fase di concept a quella di realizzazione, quindi la batteria in questione ancora non esiste, ma il tutto sembra avere un fondamento scientifico chiaro e difendibile.
I problemi ovviamente sono molteplici. Ogni cella della batteria produrrà solo una minuscola quantità di energia, quindi le celle devono essere combinate in grande numero per alimentare dispositivi regolari e più grandi. Come riportato dal sito rinnovabili.it, che in Italia ha già parlato di questo argomento, secondo la ricerca dell’Università di Bristol, una batteria contenente 1 g di carbonio-14, fornirebbe 15 Joule al giorno. Un valore ben al di sotto di una batteria alcalina AA.
SICUREZZA
E poi ovviamente c’è il tema della sicurezza. NBD dice “Le pile della batteria insieme alla sorgente sono rivestite con uno strato di diamante policristallino, che è noto per essere il materiale più termicamente conduttivo, ha anche la capacità di contenere la radiazione all’interno del dispositivo ed è il materiale più duro, 12 volte più duro dell’acciaio inossidabile. Questo rende il nostro prodotto estremamente resistente ed a prova di manomissione.” E’ solo una dichiarazione, siamo curiosi di vedere l’applicazione nei fatti, ed a quanto pare sembra non si debba attendere ancora tantissimo tempo, visto che la startup ha dichiarato che il primo prototipo funzionante sarà disponibile nel 2023.
Poi inizieremo a parlare di industrializzazione, perché immagino che le difficoltà di maneggiare un materiale così complesso e pericoloso su scala industriale, sia l’altro grande tema che si prospetta non appena il prototipo avrà dimostrato di funzionare.
Come spesso accade, quando ho letto di questo progetto, ho percepito lo scetticismo generale che spesso accompagna le grandi innovazioni. Ed anche per questo ho deciso di parlarne: non è l’approccio giusto. Chi fa innovazione non ha bisogno di scettici da smentire, ha bisogno di spiegare e trovare qualcuno che lo accompagni a realizzarla. Del resto a voi non piacerebbe una batteria che non si scarica mai?
MOTO E BATTERIE SWAP
In attesa di avere batterie infinite, qualcosa di estremamente interessante si muove nel mondo delle motociclette e delle batterie elettriche interscambiabili.
I quattro grandi costruttori di moto giapponesi (Honda, Kawasaki, Suzuki e Yamaha), hanno un piano per migliorare l’adozione delle moto elettriche, e rendere i loro mezzi ancora più attraenti sul mercato.
Le quattro aziende hanno creato un’organizzazione nell’aprile 2019 per questo tipo di scopo, chiamata Swappable Battery Consortium for Electric Motorcycles. In più, il gruppo ha ora annunciato che i produttori hanno concordato le specifiche per le batterie elettriche che possono essere scambiate tra le moto di ogni azienda. Quindi, se avete una Suzuki, potete usare una batteria Honda, o viceversa.
L’elettrico non è certo un argomento che riguarda solo il settore automobilistico e, se il primo nome che vi viene in mente è probabilmente Tesla, forse dovreste fare attenzione anche a Zero, Lightning ed Harley Davidson.
ARRIVANO NUOVI PLAYER
Zero vende moto elettriche di fascia premium, ed il suo ultimo modello dispone di batterie agli ioni di litio da 14,4 kWh per una potenza dichiarata di 110 cavalli, che consente al mezzo di raggiungere i 200 kmh e di percorrere oltre 300 km in autonomia nel ciclo urbano.
Lightning ha invece appena lanciato una nuova moto per una fascia di prezzo decisamente più democratica, mentre Harley Davidson quando ha lanciato il modello LiveWire ha scatenato un putiferio. Associare il leggendario marchio americano, i cui motori sono arcinoti per i famosi e riconoscibili rombi, all’elettrico sembrava una cosa impossibile. E mentre alcuni hanno cominciato ad interpretare alcuni segnali della casa di Milwaukee, come un passo indietro nella strategia sull’elettrico, i giapponesi rilanciano forte.
Mentre lo scambio di batterie per le auto sembra un concetto ancora difficile da mettere in pratica, per le moto sembra che siamo agli albori di un nuovo approccio.
Molte aziende hanno sperimentato lo scambio di batterie che potrebbero essere utilizzate per le auto elettriche, tra cui, nel caso di Honda, un Mobile Power Pack e il circostante sistema automatizzato di ricarica e scambio, come mostrato al CES sin dal 2018.
Più recentemente, la startup Ample ha realizzato stazioni che possono completare uno scambio di batterie per auto elettriche in soli 10 minuti. Tuttavia, le difficoltà di Tesla e della startup israeliana Better Place, sembrano indicare che lo scambio di batterie non sarà pratico per le auto elettriche per qualche tempo.
L’unica eccezione finora è la casa automobilistica cinese Nio, che gestisce una rete di stazioni di scambio di batterie nel suo paese. L’azienda ha detto di aver completato 500.000 scambi di batterie nel maggio dello scorso anno e qualche giorno fa, a fine Marzo, l’incredibile numero è salito ad oltre 2 milioni.
LA RISPOSTA DELLE BIG
L’accordo tra le big 4 giapponesi delle moto apre a scenari interessanti, e per di più sin da subito su scala globale, a differenza di Nio per le macchine che è ancora un concetto solo cinese. I produttori potrebbero vendere le moto con o senza batterie, dato che l’acquirente potrebbe già avere una batteria della sua precedente moto, o semplicemente da un’altra moto che già possiede, senza dover incorrere in una nuova spesa.
Se, per qualsiasi motivo, un utente avesse bisogno di una batteria di ricambio, dovrebbe essere facile ottenerne una, dato che lo stesso tipo supporterebbe le moto di una varietà di produttori. Grazie alla standardizzazione multi-marca, il sogno di stazioni di scambio di batterie a questo punto potrebbe diventare molto più fattibile.
Senza contare che avere batterie relativamente facili da rimuovere, perché più piccole e meno pesanti di quelle delle macchine, potrebbe essere perfetto anche per chi vive in appartamento, dato che basterebbe estrarre la batteria, portarsela a casa e ricaricarla come qualsiasi altro device nella presa del muro.
Prima di esaltarci però, dobbiamo ricordare che lo Swappable Battery Consortium è una creatura solo giapponese e non deve essere confuso con altre associazioni, di cui fanno parte anche le stesse case motociclistiche giapponesi, ma in giro per il mondo. Questa standardizzazione per ora sembra essere un beneficio di cui godranno prima i giapponesi, senza contare che potrebbe operare anche come barriera all’ingresso ad altri competitor, che non dispongono degli stessi standard. Ma in ogni caso, il solo fatto che quattro aziende della dimensione di Honda, Kawasaki, Suzuki e Yamaha abbiano trovato un accordo su uno standard, francamente mi sembra già un risultato da premio nobel. L’uomo oggi non si trova mai d’accordo su nulla!
SUTURE SMART
Dasia Taylor è una studentessa di 17 anni della Iowa West High School. Una come tante all’apparenza, salvo che negli ultimi 18 mesi ha spremuto circa tre dozzine di barbabietole. Questi ortaggi a radice, ha scoperto, forniscono il colorante perfetto per la sua invenzione: il filo di sutura che cambia colore, dal rosso brillante al viola scuro, quando una ferita chirurgica si infetta.
Un’invenzione che a gennaio, è valsa per la nomina a finalista del Regeneron Science Talent Search, il più antico e prestigioso concorso di scienza e matematica per gli studenti delle scuole superiori.
La pelle umana sana è naturalmente acida, con un pH intorno a cinque. Ma quando una ferita si infetta, il suo pH sale a circa nove. I cambiamenti di tale indicatore possono essere rilevati senza elettronica; molti frutti e verdure sono infatti indicatori naturali che cambiano colore a diversi livelli di pH. Le barbabietole sembrano essere gli ortaggi che meglio individuano le variazioni di acidità.
NOVELLA EDISON
Poi, la Taylor ha dovuto trovare un filo di sutura che avrebbe retto bene al colorante. Ha testato dieci diversi materiali, compreso il filo da sutura standard, per vedere quanto bene erano capaci di assorbire e trattenere il colorante, se il colorante cambiava colore quando il suo pH cambiava, e come il loro spessore era paragonato al filo da sutura standard. Dopo che la sua scuola è passata all’apprendimento a distanza, ha potuto trascorrere quattro o cinque ore in laboratorio in un giorno di lezione asincrona, eseguendo esperimenti.
E così ha scoperto che un misto cotone-poliestere è quello con le performance migliori. Dopo cinque minuti a contatto con un pH simile a quello di un’infezione, il filo di cotone-poliestere cambia da rosso vivo a viola scuro. Dopo tre giorni, il viola svanisce in grigio chiaro.
Ora, immagino che starete pensando che esistono tecnologie più avanzate, che basta un sensore nel filo per avvisare uno smartphone o il computer di un medico, che esiste un problema. Oppure che basta rivolgersi ad un dottore che, probabilmente a colpo d’occhio, riesce a riconoscere l’insorgenza di complicazioni. E’ questo è verissimo, ma fattibile solo nei paesi occidentali dove ricchezza e tecnologia consentono tutto questo.
Ma nelle regioni più povere ed in via di sviluppo del pianeta, possono essere pochi dottori e pochi smartphone, quindi una soluzione semplice come quella della Taylor potrebbe essere estremamente preziosa.
UN PROBLEMA RILEVANTE
Forse vi chiederete anche quale è l’incidenza di questo problema nel mondo. E’ davvero rilevante? In alcune nazioni africane, fino al 20% delle donne che partoriscono con taglio cesareo sviluppano poi infezioni nell’area della sutura. Un numero certo non trascurabile, pensando che parliamo di aree del mondo dove la natalità per donna è piuttosto alta. E comunque hanno negli avanzatissimi Stati Uniti questa percentuale raggiunge l’8%, quindi possiamo dire che il problema è abbastanza comune.
Come sempre però non dobbiamo essere semplicisti o irragionevolmente eccitati dalle innovazioni, oltre alle rose ci sono anche diverse spine. I fili di sutura attuali fanno bene il loro mestiere: sono convenienti, non sono irritanti per la pelle e sono abbastanza forti da tenere insieme una ferita. Il filo tinto di succo di barbabietola dovrà essere competitivo su tutti questi attributi.
Inoltre, le infezioni del sito chirurgico possono verificarsi anche sotto la superficie di una ferita ed il filo di sutura che cambia colore non aiuterebbe a rilevare un’infezione sotto la pelle.
Ed infine, la stessa non assorbenza che rende il filo di sutura standard difficile da tingere con il succo di barbabietola tiene anche fuori i batteri. Se è vero che la struttura intrecciata del filo di cotone gli dà la capacità di raccogliere il colorante di barbabietola, fornisce anche un nascondiglio proprio per i batteri che causano infezioni.
Ecco allora che servono ancora studi, test ed ulteriori migliorie per far sì che un’idea intrigante, non si trasformi in un boomerang. La Taylor procederà con i suoi studi, ma indipendentemente da come andrà finire, il solo fatto che una ragazzina di 17 anni, in piena pandemia, abbia deciso di fare questa cosa, invece che stare a rimbambire davanti a Instagram o fare balletti su TikTok, personalmente merita un plauso.
DNA NELL’ARIA
Un gruppo di ricercatori della Queen Mary University di Londra ha dimostrato per la prima volta che il DNA animale, compreso quello umano, può essere raccolto dall’aria, attraverso il cosiddetto “DNA ambientale” (dall’inglese environmental).
Questa scoperta crea nuove possibilità per le attività di criminalità forense, perché non richiede follicoli piliferi o altri tessuti corporei.
La notizia ha dell’incredibile, ma si tratta di scienza. Gli organismi viventi come le piante e gli animali rilasciano costantemente DNA nel loro ambiente ed il DNA ambientale è diventato uno strumento sempre più utile per gli scienziati per identificare quali specie vivono in un dato ambiente.
Ma fino ad ora, la maggior parte della ricerca si è concentrata sulla raccolta di DNA dall’acqua e, in misura minore, dal suolo. Per esempio, gli scienziati hanno raccolto sempre più DNA ambientale da ambienti acquatici per monitorare le popolazioni di pesci o cercare specie invasive. Ma ottenerlo dall’aria non era ancora stato fatto.
In questo nuovo studio, i ricercatori hanno indagato se potevano raccogliere DNA da campioni d’aria. In primo luogo, hanno campionato l’aria in una stanza che aveva ospitato diversi roditori ed hanno poi esaminato quell’aria per cercare sequenze di DNA.
CAMPIONAMENTO DEL DNA
Il team ha dimostrato con successo che il “campionamento del DNA dell’aria” ha rilevato il DNA dei roditori dalla stanza stessa. E se questo, a logica, poteva essere un risultato atteso, quello che i ricercatori non si aspettavano era di trovare nei campioni anche DNA umano.
Anche se la scoperta del DNA umano è forse l’aspetto più interessante per il grande pubblico, lo scopo effettivo dello studio era quello di aiutare ad esempio gli ecologisti, che spesso lavorano con animali che sono difficili da raggiungere.
L’uso del DNA ambientale fornirebbe un modo efficiente e non invasivo per monitorare gli ambienti biologici, per esempio nelle grotte, nelle cavità degli alberi o nelle tane sotterranee, senza nemmeno doversi avvicinare agli animali o disturbarli.
La scoperta apre a nuovi scenari in campo forense, medico ma potrebbe essere utile anche in ambito archeologico o per studi antropologici. Un esempio, molto attuale, di applicazione medica sarebbe quello di analizzare la trasmissione di malattie trasmesse per via aerea, come il Covid-19. Al momento, le linee guida per il distanziamento sociale si basano sulla fisica e sulle stime di quanto lontano possano muoversi le particelle del virus, ma con questa tecnica, potremmo effettivamente campionare l’aria e raccogliere prove del mondo reale per sostenere tali linee guida.
ANTI-COVID
Questo è un tema fondamentale. La maggior parte delle decisioni prese attorno al covid finora, si sono basate su stime ed ipotesi, sicuramente veritiere ed anche di buon senso, ma con alla base ben pochi dati scientificamente provati. Ci siamo sentiti dire che dobbiamo stare distanti un metro, poi due, poi che gli ambienti devono essere areati, poi che resta su certe superfici più a lungo di altre, ma tutto quello che c’è da sapere su questo virus, in buona parte lo dobbiamo ancora scoprire.
La domanda principale su cui stanno lavorando i ricercatori ora è quanto lontano può viaggiare questo DNA dell’aria, e quanto grande è lo spazio all’interno del quale è significativo condurre le analisi. E’ ovvio che più gli spazi sono grandi e c’è circolazione d’aria, più il DNA tenderà a disperdersi, ma un conto è fare questa ipotesi, un conto è calcolare una metrica.
Quindi se state pensando che nella prossima puntata di CSI, la polizia riuscirà a scoprire la presenza o il passaggio di un presunto assassino dal suo DNA nell’aria, non è quello di cui stiamo parlando. E anche usare questo metodo per scoprire la genealogia di Tutankhamon dal DNA nell’aria della sua tomba probabilmente è ancora pura fantasia, ma da quello che lasciano intendere i ricercatori inglese, queste sono proprio le direzioni che potrebbero prendere le future applicazioni.
SALUTI
Grazie per aver ascoltato The Future Of, davvero! Avresti potuto ascoltare la radio, avresti potuto far girare un vinile, avresti potuto mettere su una cassetta, avresti potuto usare uno stereotto, ehm, a sapere cosa fosse, e invece hai preferito The Future Of. E’ per questo che ti ringrazio, ed hai ancora centinaia di puntate da scoprire.
La frase della settimana oggi la sostituisco con una preghiera di intervenire in Myanmar. Il colpo di stato che ha deposto la presidente e premio nobel San Suu Kyi, ha già causato oltre 500 morti, migliaia di arresti, deportazioni e fughe di massa. Mentre la comunità internazionale media e cerca la diplomazia, il governo russo si è già schierato con il regime militare, a dimostrazione che la ricerca di prevalere in campo geo-politico, può passare sopra la testa di gente inerme ed incolpevole come se nulla fosse. Auspico che tutto questo finisca presto, ma non nel dimenticatoio, per questo è importante parlarne.
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