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Robotica: cos’è e come ci sta cambiando la vita

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Robotica: cos’è e come ci sta cambiando la vita

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Storia della Robotica ed introduzione ai robot della Lego

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Storia della Robotica ed introduzione ai robot della Lego

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I recenti sviluppi nel campo della robotica e nel campo dell' intelligenza artificiale portano la gran parte delle persone a credere che i robot siano nati ed evolutisi a cavallo tra la seconda e la terza rivoluzione industriale e, di conseguenza, qualcosa inventato ai nostri giorni o giù di lì. Pur essendo parzialmente vero - la parola robot viene coniata a metà degli anni '20 da un romanziere ceco - i primi automi meccanici vengono descritti, progettati e realizzati migliaia di anni fa: i cinesi furono i primi in questo campo, seguiti diversi secoli dopo dagli antichi greci. Certamente non avevano nulla a che vedere con gli ultimi ritrovati della tecnologia - vedi, ad esempio, l'automa Kirobo e il robot Atlas - ma dimostrano comunque l'alto livello ingegneristico raggiunto dalle due civiltà.
La preistoria della robotica
Si parla per la prima volta di automa in un testo cinese del terzo secolo avanti Cristo. Nel suo Lei Zei si racconta dell'incontro - avvenuto nel X secolo a.C. - tra il re Mu del Regno di Zhou e dell'ingegnere meccanico Yan Shin. Quest'ultimo, orgoglioso del proprio lavoro, presentò al re un robot dalla forma e dall'altezza umana. Il re rimase sgomento e spaventato allo stesso tempo nel vedere questo androide cantare e muoversi a tempo di fronte ai propri occhi. Solo quando venne disassemblato, il re poté verificare la perizia con la quale Yan Shin (chiamato l'artificiere dai suoi contemporanei) aveva costruito l'automa: realizzato interamente con legno, pelle, colla e lacca, aveva al suo interno parti meccaniche che replicavano il funzionamento di tutti gli organi interni.

Altre tracce di automi e umanoidi artificiali si trovano nelle varie leggende della mitologia greca. Il dio Vulcano, ad esempio, aveva forgiato per sé una nutrita schiera di servitori e compagni meccanici, mentre per il re Minosse aveva creato il gigante di bronzo - meccanico e alato - Talos, il cui ruolo era difendere l'isola di Creta da invasori e stranieri.

Nel 4 secolo avanti Cristo, il matematico e filosofo Archita di Taranto progettò un uccello meccanico chiamato raffigurante un piccione. Questo automa, che si dice dovesse essere mosso dalla forza del vapore - oltre 20 secoli prima della rivoluzione industriale - poteva volare e cinguettare, ma non si sa se Archita riuscì mai a realizzarlo. In quello stesso periodo si diffuse la consuetudine di realizzare grandi orologi meccanici e clessidre ad acqua. Una delle clessidre più famose è quella realizzata dal matematico e fisico egiziano Ctesibio d'Alessandria: il suo orologio ad acqua fu, per lunghi secoli, il miglior strumento (e soprattutto il più preciso) di misurazione del tempo mai realizzato.

Erone d'Alessandria, famoso matematico, ingegnere e inventore greco del I secolo avanti Cristo, progettò e, sembra, realizzò diversi robot, alcuni dei quali in grado anche di parlare. Tra i suoi testi più famosi troviamo, non a caso, uno titolato Automa.

Il tema della robotica, insomma, era particolarmente caro e sentito negli ambienti dell'antica Grecia e della Magna Gregia, tanto che Aristotele arrivò ad interessarsene. Nella sua Politica, lo stagirita parla dei robot come la soluzione definitiva alla schiavitù umana: utilizzando automi per i lavori più degradanti e pesanti, tutti gli uomini potevano essere liberati dal fardello della schiavitù.

I robot nel Medioevo

Per trovare la robotica nuovamente al centro delle attenzioni degli ingegneri, degli inventori e dei matematici di tutto il mondo si dovrà attendere l'anno 1000. A cavallo tra il primo e il secondo millennio, l'inventore cinese Su Song realizzò un orologio meccanico alto oltre 10 metri che, grazie ad una complessa serie di ingranaggi, era in grado di segnare l'orario e muovere dei manichini.

Circa due secoli più tardi, l'ingegnere e inventore musulmano Al-Jazari progettò e realizzò un gran numero di dispositivi meccanici e robot, tra i quali utensili da cucina, strumentu musicali automatici e il primo robot umanoide programmabile. La sua invenzione più mirabile, però, fu una barca con quattro musici robotici in grado di suonare strumenti a percussione e strumenti a fiato.

Papa Silvestro II ebbe il merito di introdurre la robotica e la meccanica all'interno del mondo Cristiano del tardomedioevale. Si narra che sotto il suo papato, Alberto Magno (uno dei più importanti filosofi e teologi cristiani dei primi secoli del secondo millenni) realizzò un automa in grado di rispondere a quesiti e domande a mo' di oracolo. L'estrema precisione delle risposte date dall'automa fecero letteralmente perdere le staffe al filosofo e teologo Tommaso d'Aquino, allievo di Alberto. Il Dottor Angelicus, indispettito dall'ennesima risposta esatta, distrusse l'oracolo a colpi di martello.

Sul finire del XIII secolo i robot approdarono anche alla corte dei re di Francia. Moltissimi cortigiani, infatti, iniziarono a far progettare e realizzare giardini costellati di automi, sia umanoidi che con forme animalesche. Tra i più celebri ricordiamo quello commissionato da Roberto II conte di Artois.

I robot dal Rinascimento al XX secolo

Alcuni taccuini di Leonardo da Vinci, ritrovati nel 1950 ma risalenti al 1495, contengono progetti piuttosto dettagliati di cavalieri meccanici in grado di alzarsi e sedere, di muovere le braccia e la testa e di aprire la bocca. Vista l'accuratezza dei progetti e dei meccanismi che permettevano i movimenti di questi robot, è probabile che vennero realizzati a partire dagli studi anatomici condotti dal genio fiorentino e contenuti nei volumi dell' Uomo Vitruviano. Ancora oggi non si sa se questi progetti vennero mai tradotti nella pratica.

Risalgono al 1533, invece, gli automi di Regiomontano (pseudonimo di Johannes Müller da Königsberg): il matematico e astronomo tedesco realizzò una mosca e un'aquila in ferro, entrambe in grado di volare.

Il matematico e filosofo Francese Blaise Pascal,invece, fu l'inventore del primo calcolatore meccanico della storia: in grado di compiere sommare o sottrarre due numeri, rappresentò la base di partenza per lo sviluppo delle macchine da calcolo meccaniche ed elettroniche.

Il francese Jacques de Vaucanson fu, invece, il maggior rappresentante della robotica del XVIII secolo. I suoi lavori divennero famosi in tutto il mondi: la sua anatra non solo era in grado di muovere le ali, starnazzare e spostarsi, ma era addirittura in grado di digerire il grano che ingeriva. Tutti i suoi automi erano basati su meccanismi molto complessi: le sole ali erano composte da oltre 400 pezzi.

Attorno alla fine del secolo, invece, fu attivo in Giappone Hisashige Tanaka (detto l'Edison giapponese) in grado di realizzare robot e giocattoli automatizzati. Le sue creature erano in grado di servire il te, di scoccare frecce e scrivere un kanji giapponese.

Nel 1781, con l'introduzione delle prime macchine e dei primi telai da tessitura mossi a vapore, ebbe inizio la Rivoluzione Industriale. La sempre maggior richiesta di macchinari di questo tipo diede un grosso impulso allo sviluppo della meccanica e della robotica: i robot e gli automi divengono sempre più raffinati e potenti e, soprattutto, più facili da realizzare.

Attorno a questo periodo la romanziera Mary Shelley scrive il romanzo Frankestein.

I robot dal 1920 al 1950

È questo, con tutta probabilità, il periodo più importante per lo sviluppo della robotica moderna. In questo trentennio, ad esempio, venne coniata la parola robot. Era il 1921 e il drammaturgo cecoslovacco Karel Capek dava alle stampe la sua opera R.U.R. ( Rossum's Universal Robot), dove robot stava più o meno per servitù. Nel 1927 i robot fanno la loro apparizione nelle pellicole cinematografiche: tra i protagonisti del film Metropolis del regista tedesco Fritz Lang troviamo un androide donna chiamato Maschinenmensch (l'uomo-macchina). Tra il 1937 e il 1938 Wstinghouse creò ELEKTRO, un robot umanoide in grado di camminare, parlare e fumare. A inizio anni '40 lo scrittore di fantascienza Isaac Asimov utilizzò per la prima volta la parola robotica e formulò le sue famose Tre leggi sulla Robotica. Nel 1948 Robert Weiner formulò le Leggi della cibernetica.

I robot dal 1950 al 1970

Nel 1954 George Devol progettò il primo robot realmente programmabile: lo Unimate (per Universal Automation). Qualche anno più tardi questo robot venne adottato nella catena di montaggio della General Motors e divenne, così, il primo robot industriale ad entrare in funzione.

Tra il 1968 e il 1969 si assistette ad una vera e propria corsa al robot. In successione vennero progettati e realizzati il primo robot camminante controllato al computer (in grado di percorrere sino a 4 miglia ogni ora), il primo robot dotato di un sistema visivo (e controllato da un computer grande quanto una stanza), il primo braccio robotico mosso da energia elettrica e il primo robot bipede progettato dal giapponese Ichiro Kato.

I robot dal 1970 al 1990

Gli anni '70 si aprono con la creazione di un robot dotato di sei gambe da parte dell'Accademia russa delle Scienze. Qualche anno dopo lo giapponese Ichiro Kato presenta Wabot I, primo robot antropomorfa completo della storia della robotica moderna.

Nel 1975 Victor Schenman progetta e realizza PUMA ( Programmable Universal Manipulation Arm) successivamente ampiamente utilizzato in ambito industriale.

Nel 1979 il "solito" Ichiro Kato presenta WL-9DR, primo robot in grado di muoversi in maniera quasi-dinamica: muovendo un passo ogni 10 secondi era, in quel momento, l'automa più veloce al mondo.

Dieci anni più tardi la Kato Coporation presentò il modello WL12RIII, primo robot in grado di camminare su terreni accidentati grazie alla stabilizzazione del tronco: era in grado di muovere un passo ogni 0,69 secondi.

I robot dal 1990 al 2000

Tra il 1993 e il 1996 si assistette al rilascio di tre importantissimi step evolutivi nel campo della robotica e della cibernetica. Nel 1993 la Carniege Mellon University spedì Dante, robot dotato di 8 gambe, in un viaggio infernale sul Monte Erebus, nell'Antartide. La sua missione - raccogliere e catalogare gas magmatici - fallì a causa della rottura di un cavo di fibra ottica.

Tre anni più tardi il Massachusetts Institute of Technology realizzò il RoboTuna, un automa a forma di pesce utilizzato per studiare la fluidodinamica di alcune specie ittiche.

Sempre nel 1996 la Nasa spedì su Marte il Pathfinder, un rover robotizzato il cui compito era studiare l'atmosfera e la composizione del suolo marziano.

Nel 1997 Honda rilasciò il robot umanoide P3, ultimo passo di avvicinamento ad ASIMO. Quest'ultimo venne presentato nel 2000 e rappresentava, a quel tempo, lo stato dell'arte nel campo della robotica.

In grado di camminare e correre, ASIMO era dotato di un sistema di riconoscimento facciale e poteva parlare e interagire con gli umani.

I robot dal 2000 ad oggi

Nel 2001 il Canadarm2 venne spedito nello spazio, destinazione Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Più intelligente, lungo e maneggevole rispetto ai suoi predecessori, questo braccio meccanico è tutt'ora in uso sulla ISS.

L'anno successivo iRobot lancia sul mercato Roomba, prima generazione di aspirapolvere robotiche. Nel 2003 la NASA tornò a lanciare due rover robotici su Marte: Spirit e Opportunity toccarono il suolo marziano negli ultimi giorni del gennaio 2003. Nonostante la loro missione dovesse durare pochi mesi, Opportunity era ancora in attivtà a metà 2017.

Nel 2004 la Cornell University svelò il primo robot in grado di auto-replicarsi e trasformarsi autonomamente.

A metà del primo decennio del nuovo millennio fanno la loro comparsa le prime automobili a guida autonoma. Se fino a quel momento potevano sembrare degli oggetti futuristici appena usciti da un film di fantascienza, ora alcune automobili - vedi Tesla - utilizzano dei sistemi di guida automatica (una sorta di autopilota) che si attivano in caso di pericolo o incidente imminente), mentre produttori di automobili e altre società (come Waymo di Google) sono concentrate sullo sviluppo di mezzi senza volante.

Nel 2012 la NASA invia sulla Stazione Spaziale Internazionale Robonaut2. Pensato e realizzato per fornire assistenza agli astronauti in orbita, oggi è ancora in fase di testing e serve per verificare il comportamento di robot di questo genere nello spazio.

Presente e futuro della robotica

Complice la ricerca nel settore aerospaziale e la ricerca militare, il mondo dei robot è stato in grado di evolvere in maniera notevole nel corso di pochi anni. A cavallo tra primo e secondo decennio di questo secolo, infatti, diversi centri di ricerca e sviluppo hanno presentato nuovi modelli di robot sempre più simili - nei loro movimenti - a uomini e animali.

È il caso, ad esempio, di Handle, automa progettato e realizzato dalla statunitense Boston Dynamics (società di proprietà di Google) che, nei primi mesi del 2017 ha dato dimostrazione di alcune delle sue capacità e abilità "fisiche". Nonostante la mole, infatti, Handle è in grado di correre a una velocità discreta, di adattarsi ai terreni più vari e scoscesi e di evitare ostacoli con balzi di oltre un metro. E pensare che si tratta solamente di un prototipo in piena fase di sviluppo.

In questo stesso periodo, un numero crescente di aziende si è interessato all'ideazione e creazione di robot umanoidi, simili nell'aspetto a persone in carne e ossa e dotate di avanzati sistemi di intelligenza artificiale e machine learning. L'obiettivo è di creare androidi che sappiano prendere il posto dell'uomo in alcune situazioni dove è richiesta la costante presenza fisica (si pensi alle reception degli hotel, all'accettazione ospedaliera o nelle case di cura per anziani e lungodegenti).

A contribuire allo sviluppo futuro della robotica saranno, molto probabilmente, anche la stampa 3D e le nanotecnologie. Realizzare robot con capacità e movimenti nettamente migliori rispetto a quelle odierne sarà molto più semplice di quanto si possa immaginare. La stampa 3D, ad esempio, consentirà di realizzare componenti su misura nell'arco di pochissimi minuti, magari utilizzando materiali biologici in grado di replicare il funzionamento dei muscoli umani. Le nanotecnologie, invece, potranno essere utilizzate per affinare ulteriormente i movimenti dei robot e renderli più precisi e stabili nel loro deambulare.

Non solo: automi di questo genere potranno ben presto fare il loro ingresso in fabbrica e sostituire l'uomo nello svolgimento di compiti e lavori più gravosi e faticosi. Non tutti, però, ritengono che si tratti di un'eventualità necessariamente positiva: molti esperti del settore, infatti, sostengono che l'utilizzo massiccio di robot nella catena produttiva finirà con far innalzare il livello di disoccupazione. Si verrebbe così a creare una contrapposizione tra lavoratori e robot, che qualcuno - come Bill Gates - propone di tassare l'utilizzo dei robot in ambito lavorativo, così da creare un fondo da destinare a chi resta senza occupazione per colpa dei robot.
9 novembre 2013 (aggiornato il 18 maggio 2017)

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I recenti sviluppi nel campo della robotica e nel campo dell' intelligenza artificiale portano la gran parte delle persone a credere che i robot siano nati ed evolutisi a cavallo tra la seconda e la terza rivoluzione industriale e, di conseguenza, qualcosa inventato ai nostri giorni o giù di lì.

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Le Tre Leggi Della Robotica Enunciate Da Andrew, L'uomo Bicentenario

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Approfondimenti sulle tre leggi della Robotica

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Approfondimenti sulle tre leggi della Robotica

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"Volete ascoltare le tre leggi della robotica? Dicono sia una presentazione molto accattivante". È la prima frase che Andrew, l'umanoide protagonista del film "L'Uomo Bicentenario", rivolge alla famiglia che lo ha acquistato per utilizzarlo come robot di servizio.

Formulate da Isaac Asimov, uno dei padri della narrativa fantascientifica, le tre leggi della robotica furono pubblicate per la prima volta nel 1942 nel racconto "Circolo vizioso", apparso sulla rivista specializzata statunitense Astounding Science Fiction.

Nei romanzi dello scrittore russo-americano, le tre leggi della robotica governano il comportamento dei cosiddetti robot positronici, macchine create per servire l'uomo, dotate di sistemi di sicurezza per non nuocergli.

Le tre leggi della robotica: i robot non sono una minaccia

Si tratta di principi rigidi, da non trasgredire, teorizzati per rassicurare l'umanità sulle buone "intenzioni" dei robot. Vediamo cosa dicono:

Prima Legge: "Un robot non può recar danno a un essere umano né può permettere che a causa del proprio mancato intervento un essere umano riceva danno".

Seconda legge: "Un robot deve obbedire agli ordini impartiti dagli esseri umani purché tali ordini non contravvengano alla prima legge".

Terza legge: "Un robot deve proteggere la propria esistenza purché questo non contrasti con la prima e la seconda legge".

Successivamente l'autore di "Io Robot" ne aggiungerà una quarta, superiore per importanza a tutte le altre ma valida solo per gli automi più sofisticati, definita legge zero: "Un robot non può recar danno all'umanità e non può permettere che, a causa di un suo mancato intervento, l'umanità riceva danno".

Le tre leggi della robotica, per ora solo una suggestione

Questo su un piano squisitamente letterario. Trasferite nella realtà, le tre leggi della robotica non trovano almeno per il momento alcuna applicazione. Seppure avanzatissimi, i robot - come li conosciamo oggi - non hanno nulla a che vedere con le creature pensanti, e in alcuni casi dotate di coscienza, descritte da Isaac Asimov. Non hanno bisogno di essere educati al bene semplicemente perché non pensano da soli ma sono programmati dall'uomo. Un è oggi una macchina programmabile e la sua dipendenza da noi è ancora molto stretta. Non sappiamo fino a quando sarà così. Le leggi di Asimov e la , l'etica della robotica, restano per ora su un piano teorico, astratto. Non sarà sempre così. Per intuirlo basta dare uno sguardo ai progressi dell'intelligenza artificiale e del deep learning.

A confermare l'attuale inapplicabilità delle tre leggi della robotica, in particolare della prima, è un esperimento condotto in Inghilterra dal professor Alan Winfield del Bristol Robotics Laboratory che ha messo alla prova un robot, programmandolo in modo che impedisse ad altri due automi - alter ego di esseri umani - di cadere in un buco. In alcuni casi il robot è riuscito a salvare uno dei due, in altri entrambi. In quasi la metà delle simulazioni, 14 su 33, è stato invece troppo lento a "decidere" e non ha salvato nessuno.

Le tre leggi della robotica: la lezione "etica" di Asimov

Come sottolinea Patricia Warrick, docente alla University of Wisconsin, l'aspetto più rilevante della lezione di Asimov è un altro: le tre leggi della robotica sono importanti soprattutto perché suggeriscono un "uso etico della tecnologia". Un proposito nobile ma spesso disatteso. Lo dicono i numeri: buona parte dei finanziamenti per la ricerca robotica proviene oggi dal settore militare, sempre più a caccia di macchine intelligenti da "assoldare" per danneggiare o uccidere il nemico.

Per approfondire l'argomento dei robot positronici puoi leggere l'articolo: Io Robot, la profezia di Isaac Asimov
Sui progressi dell'intelligenza artificiale potrebbe interessarti invece: Test di Turing, cos'è e come funziona Una legge sui robot, l'Ue vuole regole sull'intelligenza artificiale

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"Volete ascoltare le tre leggi della robotica? Dicono sia una presentazione molto accattivante". È la prima frase che Andrew, l'umanoide protagonista del film "L'Uomo Bicentenario", rivolge alla famiglia che lo ha acquistato per utilizzarlo come robot di servizio.