News dal futuro – nanobot medici, il chip più grande del mondo, artigli spaziali, sensori tattili, progetti solari estremi, AI per i ciechi
Il menù di questa puntata:
- nanobot che all’interno del nostro corpo potrebbero fare diagnosi, curarci ed anche modificare la nostra percezione del mondo;
- la storia del chip più grande del mondo, non del più piccolo, capace però di battere le prestazioni di un supercomputer;
- come una startup svizzera contribuirà alla rimozione dei detriti spaziali;
- un nuovo guanto indossabile da umani e robot per migliorare le esperienze tattili;
- progetti estremi nel campo dell’energia solare, che ci faranno andare sia nel deserto che nello spazio;
- una bella storia di intelligenza artificiale, targata Google, che realizza un’applicazione per aiutare i ciechi a correre in autonomia.
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INTRO
Benvenuti o bentornati a The Future Of: questo è lo spazio dei curiosi di futuro.
Io sono Andrea Ferrante e vi racconto le tecnologie, i colpi di genio e le discontinuità che potrebbero diventare grandi e plasmare il modo in cui vivremo domani.
Il menù di questa puntata è notevole:
- vi parlo di nanobot che all’interno del nostro corpo potrebbero fare diagnosi, curarci ed anche modificare la nostra percezione del mondo;
- poi vi racconto la storia del chip più grande del mondo, non del più piccolo, capace però di battere le prestazioni di un supercomputer;
- dal comunque piccolo, andiamo poi nello spazio infinitamente grande per capire come una startup svizzera contribuirà alla rimozione dei detriti spaziali;
- per poi tornare a parlare di cose molto concrete, come un nuovo guanto indossabile da umani e robot per migliorare le esperienze tattili;
- dopo daremo uno sguardo all’ambiente, con progetti estremi nel campo dell’energia solare, che ci faranno andare sia nel deserto che nello spazio;
- ed infine una bella storia di intelligenza artificiale, targata Google, che realizza un’applicazione per aiutare i ciechi a correre in autonomia.
Siete pronti? Allora reggetevi forte, allacciatevi le cinture, pronti partenza via.
NANOROBOT MEDICI
L’anno scorso lo scienziato e futurista Ray Kurzweil ha detto “Lo scenario che immagino è che invieremo nanorobot medici nel nostro flusso sanguigno. Una delle applicazioni di questi nanorobot sarà il potenziamento del nostro sistema immunitario. … Questi robot andranno anche nel cervello e forniranno realtà virtuale e aumentata dall’interno del sistema nervoso piuttosto che da dispositivi attaccati all’esterno del nostro corpo. L’applicazione più importante dei nanorobot medici è che collegheremo gli strati superiori della nostra corteccia cerebrale al cloud.”
Visto che mi è capitata fra le linee del monitor questa frase, ne ho approfittato per cercare qualche articolo recente su questo tema ed aggiornarvi su cosa bolle in pentola. In prima battuta è necessario dire subito che questa tecnologia è lontana almeno un decennio. E mi riferisco solo alla prima parte, cioè l’idea che nanobot corrano all’interno delle nostre vene a caccia di informazioni, virus e malattie.
In un articolo scientifico del 2012, Bachelet e colleghi hanno descritto un nanobot di DNA a forma di tubo esagonale, con le sue due metà collegate da una cerniera chiusa a chiave. Quando il piccolo dispositivo riconosce una cellula bersaglio in base alle sue proteine di superficie, le due metà si aprono come una vongola per consegnare un piccolo ma letale carico di farmaci o nanoparticelle. Queste potrebbero essere molecole che per esempio costringono le cellule tumorali ad autodistruggersi interferendo con la loro crescita.
NANOBOT PEZZI DI DNA
E questo sta avvenendo con tempi della sperimentazione che vorremmo più veloci, ma con la scienza non si scherza. Più’ che altro questo spunto mi aiuta anche a ricordare che non dobbiamo pensare a robottini ipertecnologici con le sembianze a ragnetto che vediamo nei film. Questi nanobot sono pezzi di dna o atomi manipolati in una certa forma adatta a muoversi nel corpo umano su scala nanometrica.
Gli scienziati ritengono inoltre che i nanobot potrebbero un giorno essere utilizzati per ridurre le placche nelle vene, risolvere problemi alimentari, insieme a tutta una serie di altri usi medici. Teoricamente, i nanobot potrebbero un giorno essere utilizzati per monitorare costantemente il nostro corpo alla ricerca di malattie e altri sintomi, trasmettendo costantemente queste informazioni al cloud per un attento monitoraggio da parte del personale medico.
Non trascurerei ovviamente il tema della trasmissione che oggi non è stato ancora realizzato. L’idea che questi bot trasmettano wireless pacchetti di dati è appunto solo un’idea, mentre il fatto che si riescano a trasmettere impulsi elettrici tra cervelli, questo è già stato realizzato. Peccato che nella maggior parte dei casi in cui si parla di interfaccia cervello – computer, qualcuno ha dovuto farsi aprire il cranio ed infilare alcuni elettrodi all’interno, un’impalcatura complessa e delicata che ovviamente non ha nulla a che fare con i nanobot.
NANOBOT E CERVELLO
Ma forse la parte più affascinante e temibile della frase di Kurzweil è quella di generare effetti simili a quelli della realtà aumentata dall’interno del nostro cervello e non grazie a device, dispositivi e visori da indossare all’esterno. Anche qui direi che siamo piuttosto indietro. Se inviare nanobot a combattere il cancro nel pancreas o nei linfonodi è già delicato di per sé, la compatibilità con il cervello non è ancora stata esplorata. La capacità di questi bot di cambiare le nostre percezioni nemmeno. Tantomeno la possibilità che quello che ci faranno vedere sia in qualche modo teleguidato a piacimento.
Quindi se state sperando di potervi immergere in mondi virtuali complessi, con tanto di immagini e sensazioni corporee create ad hoc per ciascuno di noi, la cosa migliore probabilmente è ancora aprire un buon libro. O in alternativa riguardarsi Total Recall del 1995.
IL CHIP PIÙ’ GRANDE DEL MONDO
No, non mi sono sbagliato. Sto veramente per parlarvi del chip più grande del mondo. Lo so che in questo settore il valore risiede nella miniaturizzazione, eppure qualcuno si è preso la briga di realizzare un bestione quasi di 22 cm. Vediamo perché.
Il Cerebras Wafer-Scale Engine è un chip è di 21,6 cm per lato e ospita 1,2 trilioni di transistor. Il successivo in questa strana classifica è la GPU A100 di NVIDIA, misura 2,5 cm per lato per lato e ha appena 54 miliardi di transistor.
Inoltre Cerebras è nuovo, in gran parte non testato e, finora, unico nel suo genere. Il modello di NVIDIA invece è molto amato, prodotto in serie, e ha conquistato il mondo dell’intelligenza artificiale e del supercomputing nell’ultimo decennio.
CS1 CONTRO JOULE
In un recente esperimento, i ricercatori hanno messo il chip, che è alloggiato in un sistema delle dimensioni di un mini-frigo e che prende il nome di CS1, contro il supercomputer Joule in una simulazione di fluidodinamica. La simulazione del movimento dei fluidi è un’applicazione comune nei supercomputer, utile per risolvere problemi complessi come le previsioni del tempo o la progettazione delle ali degli aerei.
Il team ha detto che il CS1 ha completato una simulazione di combustione in una centrale elettrica circa 200 volte più rapidamente del supercomputer Joule.
Ora, Joule non è il supercomputer più potente sulla faccia della terra, nella speciale classifica di queste meravigliose macchine, ricopre “appena” (si fa per dire) l’81 posto, semmai la cosa scioccante è che CS1 è stato più veloce della realtà. Come ha scritto il Team di Cerebrus in un post del loro blog: “CS1 può dirvi cosa accadrà in futuro più velocemente di quanto le leggi della fisica impieghino per produrre lo stesso risultato“.
Ed anche dal punto di vista dei consumi e degli ingombri, il CS1 è vincente: occupa appena un mezzo armadio rack e consuma 20 Kw l’ora, contro i 450 Kw del suo sfidante Joule, che è costato milioni di dollari e occupa uno spazio di gran lunga maggiore.
NUCLEI DI ELABORAZIONE
Questo chip contiene quasi 400.000 nuclei di elaborazione, quelli che in inglese vengono solitamente chiamati “cores”. Ogni nucleo è collegato alla propria memoria dedicata e ai quattro nuclei vicini. Il megachip di Cerebras è vincente perché il modo in cui fa circolare le informazioni al suo interno è molto più efficiente rispetto a un supercomputer tradizionale che ha bisogno di mettere in parallelo una tonnellata di chip tradizionali.
Qui più che in parallelo sono in rete e spostare l’informazione da A a B risulta più rapido.
E mentre noi parliamo, gli scienziati stanno lavorando su un’evoluzione del Cerebras stesso che dovrebbe avere una potenza più che doppia.
Insomma se pensate ancora che in termini di potenza di calcolo “piccolo è meglio”, forse sarebbe ora di cominciare a ricredervi.
ARTIGLI SPAZIALI
L’Agenzia spaziale europea, l’ESA, ha formalizzato un piano di smaltimento dei rifiuti spaziali basato su un vero e proprio artiglio orbitante che dovrebbe afferrare un vecchio razzo prima di trascinare se stesso ed il detrito a bruciare nell’atmosfera.
L’ESA ha approvato il finanziamento di un contratto da 86 milioni di euro a favore della startup svizzera Clear Space che dovrebbe andare quindi a recuperare un componente, un adattatore, di un razzo Vega lanciato nel 2013 e che da allora, ovviamente orbita attorno alla terra. Un “oggettino” da 112 kg, grande come un piccolo-medio satellite che ruotando incontrollato a circa 28.000 kmh, potrebbe causare danni enormi se andasse ad impattare contro qualche altro manufatto umano spaziale ancora in funzione.
ClearSpace guiderà un consorzio di aziende europee nella costruzione di un veicolo spaziale dotato di quattro bracci robotizzati per catturare i detriti e trascinarli nell’atmosfera terrestre e, morire con loro.
Il veicolo avrà un alto livello di autonomia, dovrebbe pesare meno di 400 chilogrammi e l’azienda è orientata verso la propulsione chimica per la prima navicella spaziale, mentre i modelli successivi potrebbero basarsi su un mix di propulsori chimici ed elettrici.
Che rimuovere i detriti spaziali non sia più un’opzione, ma stia diventando una necessità stringente lo dicono i fatti e lo capisce tranquillamente anche un non esperto di spazio, pensando alla crescente quantità di satelliti che vengono lanciati ogni anno.
Come avrebbe detto Benigni, il problema più che grande che abbiamo nello spazio “è il traffico”, magari non oggi, ma lo sarà presto.
PUNTI DI FORZA
Quello che mi colpisce di questo progetto, però, sono due cose in particolare.
La prima è che un task così complesso sia guidato da una startup fondata nel 2018 e che già nel 2019 riceveva l’assegnazione di capofila del consorzio. L’unione fa la forza, nello spazio ancora di più, ma l’ESA paga solo sviluppo del veicolo ed i costi di lancio, tanto che il consorzio dovrà trovare un’altra 30ina di milioni per completarlo. Poiché le riunioni ministeriali si svolgono ogni tre anni, i 22 Stati membri dell’agenzia discuteranno il finanziamento del resto della missione nel 2022.
Insomma una startup che guida un progetto non completamente funded di queste dimensioni non è lo standard ed è certamente rischioso. Cosa mi sfugge di questa storia?
L’altro elemento che noto è che, in tutta questa operazione, il più contento sarà il lanciatore, perché il lancio è appunto già pagato. E poi dopo che l’ESA avrà finanziato questa missione che sarà sicuramente un successo, chi pagherà nuovamente qualche centinaio di milioni di euro per andare a recuperare detriti, che non è obbligato per legge a rimuovere?
Se il progresso scientifico mi è chiaro, la sostenibilità economica della cosa invece mi è ancora abbastanza ignota.
SENSORI TATTILI
I ricercatori della Cornell University hanno creato un sensore a fibra ottica che combina LED e pigmenti a basso costo, ottenendo così una ”pelle” estensibile che rileva le deformazioni come la pressione, la flessione e la tensione. Questo sensore potrebbe dare ai sistemi robotici morbidi, i cosiddetti soft robotics, e a chiunque utilizzi tecnologia di realtà aumentata, la possibilità di provare le stesse ricche sensazioni tattili che usano i mammiferi per esplorare il mondo naturale.
Hanno tratto ispirazione dai sensori a fibre ottiche distribuite a base di silice, soluzioni già utili in svariati campi, ma che non si sposano bene con l’elettronica che è fatta di componenti rigidi e con le esigenze di strechabilità del mondo dei soft robots.
Hanno quindi sviluppato una sorta di lungo tubo che contiene una coppia di nuclei elastomerici in poliuretano. Un’anima è trasparente; l’altra è riempita di coloranti collegati ad un LED. Ogni nucleo è accoppiato con un chip sensore rosso-verde-blu per registrare le variazioni geometriche del percorso ottico della luce.
GUANTO 3D
Il tutto converge poi all’interno di un guanto stampato in 3D con sensori che corrono lungo ogni dito. Il guanto è alimentato da una batteria al litio ed è dotato di Bluetooth in modo da poter trasmettere i dati ad un software, che ricostruisce in tempo reale i movimenti e le deformazioni del guanto.
Anche il software è proprietario e si basa su un modello matematico che può disaccoppiare, o separare, le diverse deformazioni e individuare le loro esatte posizioni e magnitudini.
In pratica il movimento ed il contatto sono scomposti nelle loro fasi elementari e poi interpretati per comprendere esperienze tattili, comunissime per l’uomo, ma senza senso per una macchina. Almeno fino a questa innovazione.
Facciamo un caso reale. Ad esempio, uno di questi sensori, chiamati SLIMS, potrebbe essere incorporato nella mano di un robot per rilevare lo slittamento o lo scivolamento di un oggetto che sta manipolando.
BREVETTI E FUTURO
Ora gli scienziati stanno lavorando per brevettare la tecnologia, con un occhio di riguardo alle applicazioni in fisioterapia e medicina dello sport. Entrambi i campi infatti hanno sfruttato la tecnologia del motion-tracking, ma fino ad ora non sono riusciti a catturare le interazioni tattili. In pratica gli aspetti tattili legati ai materiali, oggi, vengono gestiti con telecamere e software, che sono il miglior proxy per rilevare un contatto, ma il guanto della Cornell ovviamente rappresenta un passo in avanti molto più concreto, in tutti i sensi.
E non finisce qui. I benefici si potrebbero estendere anche a realtà virtuale ed aumentata. Queste due tecnologie infatti sono sempre più usate per fare formazione, training ai tecnici, ai manutentori, ai riparatori e ad un insieme di figure professionali che oggi possono solo “vedere” come compiere un certo gesto. Domani con un guanto sensibile potrebbero anche simulare le operazioni e rendersi conto di altri parametri come il tocco, il peso, la forza, la consistenza, la resistenza di un componente e molto altro.
Insomma, se domani stringerete la mano ad un robot umanoide, anche lui sarà in grado di capire se la vostra stretta è decisa o moscia e magari cominciare ad ipotizzare qualcosa sulla vostra personalità.
PROGETTI SOLARI ESTREMI
Le applicazioni nel campo della produzione di energia dal sole ci riservano ogni settimana nuove sorprese affascinanti.
Il progetto di energia rinnovabile più ambizioso al mondo ad oggi è la proposta tutta australian di Power Link. Questo progetto combinerebbe il più grande impianto solare del mondo, la più grande batteria e il più lungo cavo elettrico sottomarino del pianeta. L’impianto da 10 gigawatt coprirebbe un’area di oltre 120 km quadrati nel soleggiato Territorio del Nord dell’Australia. Rappresenterebbe l’equivalente di 9 milioni di pannelli solari fotovoltaici sui tetti. E non è tutto. La struttura verrà abbinata ad un impianto di stoccaggio di batterie da 30 gigawattora per consentire l’invio di energia rinnovabile 24 ore su 24.
Sarà in grado di produrre tanta energia che il progetto prevede persino un cavo sottomarino per trasportarla a Singapore, dove la società che è dietro al progetto, la Sun Cable, finanzierà il tutto con 16 miliardi di dollari.
Un progetto dai mille record che, se tutto va bene, si completerà entro la fine del 2027. E probabilmente farà da apripista a progetti simili che potrebbero essere lanciati sfruttando altre zone del pianeta dove per esempio nei deserti, ci sarebbero sia lo spazio che il sole per replicare l’impresa australiana. Con però, perché c’è sempre un però, che un conto è produrre l’energia, un conto è stoccarla, ed un altro portarla fin nelle case delle persone, costruendo infrastrutture di trasmissione che dove non esistono rappresenterebbero un costo davvero proibitivo.
ENERGIA DALLO SPAZIO
E proprio nella settimana in cui si alza il velo su questo ambizioso progetto, un bell’articolo del Singularity Hub ci ricorda che l’energia potremmo produrla anche nello spazio ed inviarla poi a terra.
Una centrale solare spaziale potrebbe orbitare per restare faccia al sole 24 ore al giorno. Anche l’atmosfera terrestre assorbe e riflette parte della luce del sole, quindi le celle solari sopra l’atmosfera riceverebbero più luce solare e produrrebbero più energia.
Ma se pensate che 16 miliardi siano tanti, anche costruire una centrale solare spaziale non sarebbe certo uno scherzo. Una soluzione proposta è quella di sviluppare uno sciame di migliaia di satelliti più piccoli che si uniranno e si configureranno per formare un unico grande generatore solare. Nel 2017, i ricercatori del California Institute of Technology hanno delineato i progetti per una centrale elettrica modulare, composta da migliaia di “mattonelle” di celle solari ultraleggere. Hanno anche dimostrato un prototipo di tali strutture del peso di soli 280 grammi per metro quadrato.
Di recente, sono stati presi in considerazione per questa applicazione, anche possibili sviluppi come la stampa 3D. All’Università di Liverpool, stanno esplorando nuove tecniche di produzione per la stampa di celle solari ultraleggere su vele solari. Una vela solare è una membrana pieghevole, leggera e altamente riflettente in grado di sfruttare l’effetto della pressione della radiazione solare per spingere in avanti un veicolo spaziale senza carburante. I ricercatori stanno cercando di capire come incorporare le celle solari sulle strutture delle vele solari per creare grandi centrali solari senza carburante. Due piccioni con una fava, detta in parole povere.
IL PUNTO DEBOLE DELLA TRASMISSIONE
Ma se queste ricerche sono incoraggianti, ancora una volta l’asino cade quando si parla di trasmissione. La grande sfida sarà quella di far ritrasmettere l’energia alla Terra. Il piano è quello di convertire l’elettricità delle celle solari in onde di energia e di utilizzare i campi elettromagnetici per trasferirla ad un’antenna sulla superficie terrestre. L’antenna riconvertirebbe poi le onde in elettricità. I ricercatori guidati dalla Japan Aerospace Exploration Agency hanno già sviluppato progetti in questa direzione e dimostrato un sistema orbitale che dovrebbe essere in grado di ottenere questo risultato.
In attesa di capire quale deserto, quello di sabbia o quello cosmico, risolverà la fame di energia del pianeta, The Future Of continuerà a monitorare queste meravigliose tecnologie.
AI PER I CIECHI
Ed infine chiudiamo questa monumentale puntata con una di quelle notizie che a me piacciono da morire e che potremmo inserire nella categoria “artificial intelligence for good”.
Google sta lavorando a un programma di ricerca in fase iniziale chiamato Project Guideline, che mira a sfruttare l’intelligenza artificiale ed il machine learning per aiutare le persone con cecità o ipovisione a camminare o correre, per fare esercizio fisico senza l’assistenza di un cane guida o di un vedente.
La tecnologia sperimentale sviluppata da Google fa leva sul machine learning, consentendo ad un individuo di utilizzare lo smartphone e le cuffiette per camminare e correre in modo indipendente, seguendo una linea guida dipinta a terra, come per esempio la mezzeria di una strada.
L’algoritmo del dispositivo utilizza la fotocamera dello smartphone per identificare la linea guida dipinta sulla strada, e guida il corridore a restare sulla linea attraverso notifiche audio inviate ad una cuffia a conduzione ossea. Il sistema rende il suono più forte in un orecchio più la persona si allontana da quel lato, aiutando il corridore a tornare sul percorso desiderato, cioè più vicino alla linea guida.
SFIDE
Il team di progetto ha dovuto gestire una serie di sfide nel training dell’algoritmo, come i vari livelli di luce o di ombre o le foglie o le crepe sulla strada che interferiscono con il sistema di visione. In compenso l’applicazione non ha bisogno di una connessione internet per funzionare e far funzionare l’algoritmo di machine learning sul dispositivo.
Questo sistema chiaramente potrebbe aiutare una miriade di persone, visto che sarebbe più facilmente disponibile di un cane guida specializzato o di una persona che corre con i ciechi aiutandoli a restare in traiettoria. Per ora è stata sperimentata su percorsi non aperti al traffico veicolare ed anche indoor, in ovali perfetti per lo scopo, ma in prospettiva perché non pensare che l’organizzazione di una grande maratona non tracci a terra delle linee guida dedicate proprio a questi utenti, per la gara o non usi direttamente la segnaletica stradale a terra, ove possibile.
Ora, probabilmente questa non è ancora la soluzione perfetta per ogni situazione, per allenarsi in città o in un qualsiasi parco come può fare qualsiasi vedente, però mi sembra un passo avanti prezioso ed intelligente che ha ancora ampi margini di evoluzione.
SALUTI
La puntata di The Future Of è finita, ma non andate via, ancora un istante. Prima di lasciarvi con la frase della settimana vi volevo solo invitare a condividere questa puntata di The Future Of e parlare di questo podcast ai vostri amici, colleghi ed agli appassionati di futuro. Se invece volete parlare con me la mia email è andreamarco.ferrante@gmail.com
Warren Bennis ha scritto “La fabbrica del futuro avrà solo due dipendenti, un uomo e un cane. L’uomo sarà lì per dare da mangiare al cane. Il cane sarà lì per impedire all’uomo di toccare l’attrezzatura.”
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