Robotica: le 10 sfide più grandi nei prossimi 5-10 anni

Uno studio pubblicato su Science Robotics mostra quali saranno le sfide più grandi della robotica nei prossimi 5-10 anni.

La maggior parte delle sfide riguarda tecnologie come l’intelligenza artificiale (IA). Ma adesso vediamo quali sono le 10 ritenute più rilevanti.

 

1. Nuovi materiali

Ingranaggi, motori, attuatori sono componenti fondamentali per costruire robot. Ma da diversi anni gli scienziati stanno lavorando anche su muscoli artificiali, robotica soffice e strategie di assemblaggio che contribuiranno allo sviluppo della prossima generazione di robot.

Questi nuovi robot non saranno solo multifunzionali, ma anche più efficienti dal punto di vista energetico.

 

2. Robot ispirati dalla natura

I robot ispirati dalla natura sono sempre di più. L’idea principale è creare robot che si comportino in modo più simile ai sistemi biologici.

Ma secondo lo studio, le sfide principali in quest’area sono rimaste per lo più invariate per 30 anni. Queste sfide riguardano batterie che si adeguano alla conversione metabolica, attuatori simili a muscoli, materiale autorigenerante, autonomia in qualsiasi ambiente, percezione come quella umana, calcolo e ragionamento.

I progressi in quest’ambito potrebbero portare a robot con caratteristiche peculiari di supporto per il corpo, di riduzione del peso, protezione dagli impatti, calcolo morfologico e mobilità.

 

3. Fonti di energia migliori

Uno dei problemi più grandi per i robot è la fonte energetica. I robot opereranno sempre più in modalità wireless in ambienti non strutturati. Dovranno quindi poter estrarre energia dalla luce, dalle vibrazioni e dai movimenti meccanici.

Sono in corso anche ricerche per migliorare la tecnologia delle batterie oltre alle opzioni all’idruro di nichel metallico e agli ioni di litio attualmente disponibili.

 

4. Comunicazione nella robotica di sciame

La robotica degli sciami è un ambito complesso perché i robot devono percepire l’ambiente e coordinarsi tra di loro. I robot hanno bisogno di comunicare l’uno con l’altro, ma anche di agire in modo indipendente.

I cicli di comunicazione-azione-percezione sono la chiave per progettare sciami robotici. Attualmente non ci sono approcci sistematici per fare questo attraverso grandi gruppi.

Lo studio afferma, tuttavia, che i prezzi sono in calo e che le crescenti prestazioni di sensori, processori, dispositivi di archiviazione e hardware di comunicazione porteranno a importanti progressi nei prossimi 5-10 anni.

 

5. Muoversi in ambienti non mappati

Negli ultimi tempi ci sono stati dei miglioramenti nella percezione dell’ambiente da parte dei robot. I veicoli autonomi ne sono un chiaro esempio. Le tecniche di mappatura dell’ambiente e di navigazione continueranno ad evolversi. Ma i robot del futuro avranno bisogno di saper muoversi anche in ambienti non mappati se vogliamo che facciano la differenza.

I miglioramenti che vedremo entro 5-10 anni potrebbero essere diversi. I robot potrebbero imparare ad associare “ricordi di immagini” sia a livello qualitativo sia a livello semantico. Ad andare oltre le mappe geometriche per avere una comprensione semantica dell’ambiente. E infine a “ragionare” sui nuovi concetti e sulle loro rappresentazioni semantiche per scoprire nuovi oggetti o classi nell’ambiente attraverso l’apprendimento e le interazioni.

 

6. Intelligenza artificiale che “ragiona”

C’è ancora molta strada da fare per replicare e superare tutte le sfaccettature dell’intelligenza umana. La chiave è combinare un modello di riconoscimento e un modello avanzato basato sul ragionamento per sviluppare un’IA che possa ragionare.

Anche un’IA che possa apprendere compiti complessi da sola con dati di addestramento minimi è fondamentale. Lo studio sostiene che il sistema AlphaGo Zero di DeepMind ne è un buon esempio, ma anche che “non abbiamo ancora sistemi in grado di farlo facilmente attraverso attività e domini eterogenei“.

 

7. Interfacce cervello-computer

Le interfacce cervello-computer (BCI) consentono di controllare alcuni dispositivi con la mente. Questa tecnologia potrebbe rivelarsi molto utile per aumentare le capacità umane in futuro. Ma la vera sfida è migliorare la tecnologia per ampliare la sua adozione.

L’attrezzatura per il rilevamento dei segnali cerebrali è costosa e ingombrante. L’elaborazione dei dati può essere davvero complicata. Le BCI richiedono anche un lungo periodo di addestramento, calibrazione e apprendimento. Tuttavia, le sue potenzialità sono enormi. Ecco perché i ricercatori vogliono puntare anche sulle interfacce cervello-computer.

Johnny Matheny, che ha perso il braccio a causa di un cancro nel 2005, è stata la prima persona a vivere con un braccio robotico controllato con la mente.

 

8. Robot sociali

Gli esseri umani sono, generalmente, abili nell’interpretare il comportamento sociale. I robot no. Le 3 maggiori sfide nella costruzione di robot sociali che interagiscono con gli umani riguardano la modellazione delle dinamiche sociali, l’apprendimento delle norme sociali e morali e la costruzione di una teoria robotica della mente.

I robot sociali di oggi sono stati progettati per brevi interazioni perché le relazioni umane funzionano in questo modo. I robot sociali dovranno essere migliorati nelle piccole interazioni per poi arrivare a costruire interazioni più complesse che porteranno a una relazione a lungo termine con gli umani.

 

9. Robot in medicina con più autonomia

La robotica in medicina sta facendo enormi progressi, dalla chirurgia poco invasiva alle protesi su misura. La sfida più grande sarà sviluppare sistemi più affidabili con maggiori livelli di autonomia.

Una sfida a lungo termine sarà quella di consentire a un chirurgo di supervisionare un gruppo di robot in grado di eseguire autonomamente diverse procedure di routine e chiamare i medici solo durante le fasi critiche. Nello studio si legge: “Forse la sfida più significativa di automatizzare qualsiasi compito clinico è di essere in grado di anticipare, rilevare e rispondere a tutte le possibili modalità di guasto.

 

10. Etica

Sono 5 le tematiche relative alle sfide etiche della robotica evidenziate dallo studio.

  1. Delegare ai robot anche compiti che in genere richiedono la supervisione degli umani
  2. Gli umani non avranno più responsabilità sui fallimenti
  3. Disoccupazione e dequalificazione della forza lavoro
  4. L’IA potrebbe erodere la libertà umana
  5. Usare l’IA in modi non etici

Quella etica è forse la sfida più impegnativa di tutte. Esperti e scienziati se ne stanno occupando con più attenzione da diverso tempo.

Si parla sempre più di come costruire robot eticamente corretti, di quali rischi si corrono e di quanto sia un problema urgente.

Tra 5-10 avremo robot più potenti e precisi? Robot ispirati alla natura con batterie di lunga durata e consumi ridotti? Robot migliori nelle interazioni con gli esseri umani e in grado di adattarsi alle situazioni e di fornirci soluzioni adeguate?

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Fonte: The Robot Report
Foto: Flickr


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