La terza puntata della web serie è dedicata alle smart city. Città intelligenti che si proiettano in un futuro prossimo, che in realtà è già presente. Questa nuovo set di articoli indagherà il tema, addentrandosi nelle pieghe di un argomento complesso. Con una prospettiva ibrida: ci saranno rimandi all’innovazione tecnologica, senza ignorare gli echi sociali (e non solo) dello sviluppo e delle applicazioni tecniche.

Il primo gradino di discussione interessa la robotica e l’intelligenza artificiale. Con Diego Reforgiato Recupero, docente dell’Università degli Studi di Cagliari, abbiamo discusso del ruolo dei robot nelle nostre società, in termini di aiuto e supporto fisico nel lavoro. Ma inoltre dal punto di vista della cura, in ambito medico e psicologico in contesti di fragilità sociale.

La robotica, insomma, intesa in senso esteso, offre spunti molteplici, grazie al contributo di più discipline: da una parte le STEM e dall’altra quelle umanistiche. Ne parleremo nel dettaglio, con una attenzione particolare rivolta all’ambito medico e sociale, e soprattutto educativo.

Prodigi della tecnica

Ballano, corrono. Sono campioni di scacchi e Go. Sono anche sportivi, praticano il parkour. E poi in orbita, partecipano alle missioni spaziali. E nei fondali marini, il loro ruolo è centrale. Arrivano nelle zone più profonde e oscure degli oceani per osservare la biodiversità di quegli habitat. Prodigiosi, instancabili, scrivono libri e compongono canzoni. Tengono banco sui palchi dei TEDx. Sono ottimi compagni: intrattengono anziani e bambini. Non esitano a ricordare gli impegni della giornata. E se qualcuno dimenticasse una luce accesa, provvederebbero loro a spegnerla.

Parliamo di robot, che agiscono, svolgono compiti gravosi, alleggeriscono il carico lavorativo dell’uomo. In alcuni casi sono robot autonomi, dalle sembianze umane e dotati di una propria intelligenza, non più e non solo semplici esecutori di un compito.

Che cosa sono?

Non è semplice dare una definizione univoca. Per realizzare un robot sono richieste competenze di meccanica, elettronica, informatica. E al contempo conoscenze in materia di intelligenza artificiale. E per questo l’ombrello di discipline coinvolte è ampio e abbraccia discipline eterogenee come le neuroscienze, la psicologia, la logica, la matematica, la biologia, la fisiologia, la linguistica e in modo indiretto anche a materie come filosofia, sociologia ed etica.

Sulla base di questa definizione generica i robot sono quindi macchine programmabili in grado di eseguire una serie di azioni complesse, al pari o meglio di un essere umano, in vari contesti lavorativi e sociali.

Infatti i risvolti della robotica sono centrali nel settore medico-chirurgico. Ma anche in agricoltura per migliorare l’efficienza dei raccolti e ottimizzare il lavoro nei campi. Nell’industria, nel settore automobilistico e in altri lavori che sarebbero estremamente rischiosi per la manodopera.

Il loro utilizzo riguarda anche l’ambito domestico. I robot sono buoni compagni per anziani, bambini e animali. E non da ultimo sorvegliano le abitazioni e gestiscono le smart home.

Alcune differenze

Tuttavia, i robot non sono tutti uguali. Si caratterizzano per vari gradi di autonomia.

I meno autonomi sono programmati da un software, che definisce le azioni della macchina. Questa tipologia di robot viene impiegata in ambienti ostili. Ad esempio nelle esplorazioni spaziali. Oppure sono utilizzati nella produzione industriale lungo le catene di montaggio. E sono appunto comandati da programmi software.

Al contrario i robot autonomi sono capaci di trovare soluzioni e risolvere problemi, anche in situazioni impreviste. Le macchine in questione sono mobili, percepiscono l’ambiente. Grazie alla presenza i molti sensori, si muovono in ambienti differenti, compiono azioni e prendono decisioni in base al contesto specifico in cui operano.

Quindi alcune macchine sono capaci di eseguire solamente sequenze prestabilite di operazioni (anche senza la presenza dell’uomo ma comunque senza alcun “grado” di autonomia). Altre agiscono attraverso il machine learning (l’apprendimento automatico). E poi infine le macchine di ultima generazione sono in grado di costruire nuovi algoritmi senza l’intervento dell’uomo.  E quindi possono verificare in autonomia la coerenza dei propri compiti in base agli obiettivi prestabiliti.

Questi ultimi possono avere sembianze antropomorfe. Riescono ad imitare alcune abilità dell’essere umano come il movimento di gambe e braccia, la percezione e lo spostamento in ambienti fisici.

La ricerca sta sviluppando automi umanoidi sempre più sofisticati con avanzate tecnologie che conferiscono a queste macchine capacità cognitive e sensoriali.

Proprio i social robot, robot da compagnia, sono umanoidi a tutti gli effetti e trovano largo impiego in famiglia, nell’assistenza e intrattenimento di anziani e bambini in particolar modo.

Robot e cura degli anziani

I più recenti robot da compagnia sono dotati di intelligenza artificiale che consente un’interazione fra uomo e macchina in contesti specifici. Alcuni sono dotati di sensori capaci di reagire al tatto. Riconoscono le voci. Altri prevengono la solitudine. Si tratta di robot emozionali pensati per chi non trascorre molto tempo in compagnia. Per esempio gli astronauti, che vengono affiancati anche nelle funzioni di supporto durante le attività quotidiane, o ad esempio durante l’esecuzione di esperimenti scientifici e riparazioni. Nel complesso i soggetti che usufruiscono di questa compagnia riferiscono come vantaggio una minore esposizione allo stress.

Ma questi robot possono essere di supporto in molti altri modi: ricordano agli anziani quali farmaci assumere, li incoraggiano ad essere attivi, li aiutano a rimanere in contatto con la famiglia e con gli amici. E inoltre ogni azione è personalizzata. Cioè il robot è in grado di immagazzinare le abitudini e le preferenze individuali delle persone anziane.

Un aspetto molto importante: l’invecchiamento della popolazione in tutto il mondo richiede maggiori risorse sanitarie e di assistenza sociale. E i robot potrebbero alleggerire il peso sugli operatori sanitari negli ospedali e nelle case di cura.

L’interazione con i bambini autistici

Le persone affette da autismo percepiscono il mondo in modo diverso dagli altri. E per questo i terapeuti trovano difficile coinvolgerli in attività educative. L’uso dei robot invece viene in soccorso per affrontare questa sfida.

I robot umanoidi, durante l’interazione, trasmettono emozioni diverse: rabbia, paura, felicità, tristezza. Cambiano il colore degli occhi, il tono della voce e la posizione degli arti. E al contempo acquisiscono i video delle espressioni facciali dei bambini coinvolti, ma anche le registrazioni del loro tono di voce.

Altre informazioni circa la temperatura corporea, la frequenza cardiaca e risposta al sudore sono utilizzati per individuare i segnali. Il robot “impara” e sulla base di queste informazioni modula il proprio comportamento, adeguandolo al profilo specifico del bambino.

Di supporto a medici e terapeuti, gli esperimenti attuali in ambito robotico aiuteranno a rendere l’interazione uomo-macchina più coinvolgente e naturale.

Risvolti educativi

La stessa didattica si avvale del supporto dei robot per favorire l’apprendimento durante il percorso di studi. Il settore di interesse prende il nome di didattica educativa, un innovativo approccio all’insegnamento basato sull’utilizzo dei robot a scuola. L’obiettivo è coinvolgere gli studenti. In questo senso, la robotica si configura come uno strumento prezioso e divertente.

Introdurre la robotica educativa a scuola significa utilizzare quotidianamente uno strumento multidisciplinare, per lo sviluppo di nuove competenze trasversali, nella cornice di un programma didattico già stabilito.

La robotica educativa abbraccia allo stesso modo materie STEM (acronimo inglese per Science, Technology, Engineering and Mathematics) e materie umanistiche. Stimola i ragazzi a collaborare in gruppo, li accompagna nell’apprendimento attraverso il gioco, suscitando curiosità, capacità di problem solving e di programmazione visuale.

Considerazioni finali

Questa narrazione inquadra i risvolti positivi delle applicazioni robotiche.

Rimangono in ogni caso delle criticità, dei coni d’ombra rispetto ai quali sarà necessario fare chiarezza. Sono stati tralasciati alcuni aspetti scottanti come gli algoritmi discriminatori o la robotica utilizzata in ambito militare. E per questo l’introduzione dei robot nella vita quotidiana andrà valutato con cautela.

Più in generale, sarà importante garantire alcuni principi fondamentali per la cooperazione tra uomo e robot. Lo scrittore Asimov, nel suo racconto “Circolo vizioso” del 1942, cita le tre leggi a cui dovremmo ispirarci: un robot non deve danneggiare un essere umano, né direttamente né per inazione; un robot deve obbedire agli ordini degli umani, tranne quando ciò contrasta con la prima legge; un robot deve preservare la sua esistenza, tranne quando ciò contrasta con la prima o la seconda legge.