Orientamento #STEM

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Dai tuoi interessi al mondo del lavoro

La robotica soffice, ispirata alla natura

Intervista a Cecilia Laschi, informatica che ha inventato la soft robotics

Immagine di copertina: Cecilia Laschi, fotografia per gentile concessione di Jennie Hills, The Science Museum, London

Cecilia Laschi per alcuni anni ha abbandonato il mare e le regate – due sue grandi passioni – per dedicarsi alla ricerca scientifica. Poi però ha fatto ritorno all’acqua, anche se in modo piuttosto diverso, per testare automi marini e subacquei. Dall’informatica è passata ai nuovi materiali di cui possono essere fatti i robot, esplorando le potenzialità di quelli morbidi e cedevoli. Qualche anno fa tutto ciò fa sembrava quasi follia, invece dal suo lavoro è nata e cresciuta una disciplina scientifica ambiziosa, chiamata soft robotics, che oggi raccoglie una comunità globale giovane che considera Cecilia Laschi come un punto di riferimento.

Come si arriva a fare un mestiere come il suo? E quanto del percorso avviene in università?

La robotica, e in particolare quella soft, è una materia multidisciplinare, e per questo è possibile arrivarci attraverso strade anche molto diverse. Probabilmente è preferibile avere una laurea in ingegneria, ma non è importante la disciplina specifica (meccanica, elettronica, biomedica, informatica...) in quanto tutte contribuiscono alla robotica. Il motore principale resta la passione che porta a integrare conoscenze da ambiti diversi e meno consolidati. Può sembrare scontato, ma la chiave è cogliere tutte le opportunità che si presentano, sia da studente universitario sia da dottorando, mettendosi in gioco anche con campi di ricerca di genere diverso. Molti aspetti dell’attività in laboratorio li ho scoperti nel corso degli anni, e la ricerca in robotica è stato un ottimo banco di prova per fare studi e sperimentare cose nuove, scoprendo come non ci siano confini tra le discipline e quanto sia importante la creatività. Trovo che ancora oggi l’università sia troppo spesso concepita come una scuola dove ci si concentra sullo studiare i singoli corsi e sullo svolgere gli esami, ma è molto di più: essere in università significa potere fare ricerca, vuole dire avere la possibilità di mettersi in gioco. Per esempio, ho notato che a Singapore gli studenti sono più consapevoli di questo duplice ruolo dell’università, e già molto prima della tesi mi contattano per fare esperienze in laboratorio e sviluppare competenze diverse. In Italia questa mentalità è un po’ meno evidente: a mio parere si tende ad aspettare troppo tempo prima di attivarsi.

Per la sua esperienza, quali sono le competenze che conviene sviluppare per lavorare nella ricerca?

Anzitutto è indispensabile avere una mentalità aperta, rompendo le barriere che spesso si ergono tra materie differenti. Questo non significa diventare tuttologi, ma conoscere ciò che serve: per esempio, un ingegnere elettronico non può ignorare certe nozioni di informatica e deve essere pronto a integrare le proprie conoscenze non appena la ricerca lo richiede. Strettamente collegata è la curiosità e la voglia di mettersi in gioco, anche per argomenti che all’apparenza possono sembrare distanti dal proprio campo di studi. Poi sono importanti le capacità comunicative e relazionali, per lavorare in team in maniera proficua.
Il modello del ricercatore nerd chiuso in laboratorio non è utile alla ricerca: per ottenere risultati concreti è più efficace mettere insieme il contributo di tutti e condividere ogni dubbio con il gruppo di lavoro e magari con altri team di ricerca. È utilissimo, poi, essere bravi a spiegare il proprio lavoro, perché la scienza si basa sempre più sul comunicare: per ottenere i giusti finanziamenti è fondamentale essere in grado di descrivere le proprie idee in maniera professionale e chiara, per potere essere compresi dalle commissioni di valutazione e quando si raggiungono dei risultati è fondamentale scrivere i paper [gli articoli, NdR] scientifici per condividerli con la comunità internazionale. In molti casi può essere utile scrivere un libro su un tema specifico di grande interesse, nonostante questa attività richieda un impegno continuativo e notevole. Da ultima, ma non per importanza, trovo sia fondamentale la voglia di viaggiare in altri paesi, perché la ricerca è per definizione internazionale e non si può pensare di restare sempre confinati nel proprio luogo di origine.

Che lei sia appassionata si capisce molto bene: ma da dove è nata questa passione per la soft robotics?

C’è stato molto poco di pianificato: non ero di certo una di quelle persone che a 10 anni hanno chiarissimo in testa quello che desiderano fare da adulte. Ho deciso di studiare all’università informatica, anziché matematica come pensavo inizialmente, perché era una materia nuova in grande espansione. Da allora mi sono spostata sempre più verso l’ingegneria e, di fatto, a indirizzare la mia carriera lavorativa sono state le opportunità – spesso impreviste – capitate durante la mia esperienza universitaria e post-universitaria. Ho conosciuto un pioniere della robotica a livello internazionale e da lì ho spostato il cuore delle mie attività verso la robotica. In seguito sono passata dallo sviluppo del software che rappresenta il cervello dei robot alla costruzione del corpo dei robot. In questo passaggio ho dovuto imparare tanto di nuovo, dall’ingegneria dei materiali alla meccanica, ma forse la provenienza da un altro ambito accademico è stata proprio la chiave per individuare soluzioni innovative. Ricordo che, nella mia ingenuità, quando suggerii di creare dei robot con materiali soft mi dissero che era impossibile perché sarebbero mancate la struttura portante e la possibilità di generare e trasmettere la forza. Di fatto, proposi un’idea che apparentemente era folle, ma che in realtà divenne essenziale per le ricerche future e per il progresso in questo settore della robotica.

Che differenze ci sono tra robot rigidi e robot morbidi?

La robotica ce la immaginiamo un po’ tutti come quella dei film di fantascienza, dove spesso ci sono degli automi con sembianze umane, oppure pensiamo ai bracci industriali rigidi in grado di svolgere compiti meccanici. In questi robot rigidi tutto può essere programmato nel dettaglio, e ciò è utile in fabbrica per controllare e svolgere con grande accuratezza ogni azione e movimento. La robotica soft, che può essere considerata come uno dei settori emergenti della biorobotica, con una profonda ispirazione alla natura, è una sorta di approccio complementare rispetto a questo modello industriale, in cui i robot sono realizzati con materiali morbidi e flessibili. I robot soft possono allungarsi, deformarsi e adattarsi all’ambiente, come fanno gli animali e le persone. Nei robot soffici non possiamo controllare tutto con precisione, ma diventano più efficienti quando vengono inseriti in un contesto reale e quindi intrinsecamente non prevedibile. Per esempio, in compiti di locomozione, possono adattarsi al terreno e camminare e corre in maniera più efficiente. Infatti questo settore della biorobotica ha una profonda motivazione scientifica legata a come si genera e si esegue il movimento quando si hanno delle componenti cedevoli. Il tutto ci allontana dalla robotica tradizionale e ci avvicina ad approcci di carattere più biologico: in una visione più ampia, potremmo dire che la comunità scientifica sta cercando di indirizzare la ricerca verso la realizzazione di robot con rigidità variabile, ossia in grado di svolgere azioni in maniera più o meno meccanica in base al compito richiesto.

Lei lavora sia come docente universitaria sia come ricercatrice: come si conciliano queste due anime?

Oggi la mia attività principale è quella di professoressa di robotica al Dipartimento di ingegneria meccanica della National University a Singapore. Ci tengo a sfatare un luogo comune: un professore universitario non si limita alle docenze, ma svolge una moltitudine di attività diverse. Anzitutto, la missione dell’insegnamento di solito è accompagnata da quella della ricerca, che include anche il coinvolgere gli studenti più anziani in progetti e attività al di fuori del classico percorso di studi con lezioni in aula. Un’altra attività spesso sottovalutata consiste nello scrivere proposte di ricerca, con l’obiettivo di ottenere finanziamenti: è importante mettere a punto progetti consistenti e interessanti perché – soprattutto in ambito ingegneristico – le risorse economiche sono indispensabili per condurre la ricerca, per sviluppare i prototipi, quindi bisogna avere idee valide ed essere convincenti. Fare ricerca implica tenere riunioni per scambiare idee e cercare soluzioni ai problemi che si manifestano in laboratorio. E non mancano le attività noiose come le questioni burocratiche, che però sono importanti tanto quanto il resto e meritano la giusta attenzione. Insomma il professore universitario, per la mia esperienza, non è una persona che passa un paio d’ore in aula a spiegare una lezione e poi sparisce, ma ha molti altri compiti da svolgere. Peraltro, la parte del mio lavoro che più mi ha dato soddisfazione professionale è stata l’avere cresciuto una generazione di giovani ricercatori che ora sono indipendenti e conosciuti a livello internazionale.

Come è evoluto questo settore negli anni, e come crede evolverà ulteriormente?

All’inizio non è stato affatto facile fare conoscere la robotica soffice, e anzi c’era parecchio scoraggiamento perché era molto complesso ottenere spazio nelle riviste scientifiche di robotica. Le pubblicazioni principali venivano fatte su riviste di biomimetica e molti giovani colleghi si scoraggiavano in quanto era ben nota la dinamica accademica del publish or perish, ossia che se non ottieni pubblicazioni su riviste importanti difficilmente farai carriera. Ma con il tempo il settore della soft robotics si è fatto strada, e oggi è presente una vasta comunità internazionale di ricercatori che si occupa dello sviluppo di queste tecnologie innovative. Le riviste di robotica oggi danno largo spazio alla robotica soft. Il futuro della robotica è difficile da prevedere, in quanto la scienza e la tecnologia stanno facendo passi in avanti in maniera molto rapida.

SCIENZA IN PRATICA

Perché i polpi sono considerati un valido esempio di robotica soffice?

L’ispirazione per creare dei robot soft, morbidi, è nata proprio dai polpi, famosi per la loro naturale agilità nel passare in piccole fessure e per l’abilità nell’afferrare con forza oggetti utilizzando i loro bracci. Ma i polpi fanno molto di più: sanno camminare e nuotare, sono in grado di modificare il proprio braccio e renderlo più o meno rigido in base alle esigenze. Dalle analisi condotte su questo animale è nato Octopus, il robot-polpo che non presenta articolazioni rigide e si flette in tutte le direzioni. Il segreto del braccio del polpo è la struttura muscolare, da cui si è preso spunto per creare il braccio robotico soft, realizzando un braccio con un semplice cono di silicone e dei cavi. Sfruttando le peculiarità di questi animali intelligenti, sono state create delle applicazioni molto utili in ambito biomedico, come per esempio un endoscopio morbido. Nel caso dell’assistenza a persone in età avanzata è stato realizzato un braccio soft che aiuta a lavarsi durante la doccia e, grazie alla sua capacità di movimento, è in grado di strofinare la schiena e le altre parti del corpo in maniera efficace e sicura. Questo è solo un esempio di applicazione, ma è facile intuire in quanti altri ambiti possa essere utile un robot soft di questo genere.

Altri animali d’ispirazione sono stati i granchi: proprio dal loro studio è partito un progetto per la realizzazione di un robot marino in grado di camminare sui fondali e prelevare campioni di sedimento alla ricerca di microplastiche. Più in generale, tutti gli esseri viventi presenti in natura possono costituire un punto di partenza per la creazione di robot con materiali morbidi in grado di svolgere compiti complessi.

LE PROFESSIONI

Lo sviluppo della soft robotics richiede numerose professionalità, tra le quali, per esempio, persone che abbiamo una laurea in:

  • Scienze biologiche
  • Scienze dei materiali
  • Ingegneria meccanica
  • Ingegneria biomedica
  • Ingegneria informatica

Inoltre sono utili collaborazioni con ricercatori con competenze in neuroscienze, medicina, economia e con persone con capacità ed esperienze manageriali e designer in ambito industriale.

Per approfondire prospettive occupazionali e percorsi di studio, leggi Obiettivo: ingegneria robotica.

Aggiornato al 21 marzo 2022