Barbara Mazzolai: “Nei nuovi biorobot i segreti del polpo e l’intelligenza delle foreste”

LUCCA. Se pensiamo ai robot, immaginiamo androidi, umanoidi, macchine di metallo. Ma la robotica ormai ha fatto passi da gigante, anche per diventare più sostenibile. A cominciare dalla biorobotica. In Italia una delle massime esperte nel campo è Barbara Mazzolai, biologa alla guida del Bioinspired Soft Robotics Laboratory presso l’Istituto Italiano di Tecnologia.

“Fantascienza e fumetti - spiega alla platea del Pianeta Terra Festival di Lucca, durante l’incontro a cura di Sofidel (main sponsor dell’evento) nella Chiesa di San Francesco gremita, - “hanno contribuito a creare questa immagine di macchine spesso nemiche. Oggi gli umanoidi riescono a compiere corse e capriole, prestazioni impensabili solo fino a pochi anni fa”. Intanto alle sue spalle, sul palco, scorrono le immagini della “mezza maratona di Pechino, che ha visto correre più di cento umanoidi seguiti a fatica da un’auto. Il vincitore è arrivato al traguardo in 50 minuti”, commenta Mazzolai.

Dal 2012 al 2015 il team di Barbara Mazzolai ha sviluppato Plantoide, il primo robot autonomo ispirato alle radici delle piante, grazie anche alla collaborazione con Stefano Mancuso, esperto di neurobiologia vegetale e direttore scientifico del festival giunto alla quinta edizione. Una grande lezione quella della natura, basata sulla morte biologica, ovvero la fine naturale, che la studiosa racconta nel suo ultimo saggio, L’arte gentile della distruzione (Longanesi, 2026).

Cosa succede se i robot aumentano?

Negli anni ‘70 Bill Gates aveva immaginato “un computer in ogni casa”, ora tocca ai robot. “Dalle fabbriche alle nostre case, li facciamo entrare per aiutarci. La loro missione va dagli ambienti industriali a quelli naturali, dove sono ancora limitati ma potrebbero aiutare”. Se davvero dovessero far parte della nostra vita in modo così diffuso, però, il calcolo approssimativo dei camion che servirebbero per raccogliere i rifiuti da loro prodotti è sorprendente: 1,55 milioni di camion, una colonna smisurata lunga quanto l’equatore. “Per questo cerchiamo la soluzione nella natura, ricorrendo ai principi biologici per ambienti complessi. Così da capire come adattare le macchine all’ambiente circostante perché ci aiutino impattando meno”.

L’altro aspetto che la natura può insegnarci è l’impiego dell’energia e la sua conservazione. “Il cervello non fa tutto da solo. - prosegue Barbara Mazzolai. - “Una parte del lavoro lo fa il corpo, senza bisogno di calcoli. L’intelligenza non sta solo nel cervello, ma è distribuita nel corpo, nasce dall’incontro tra questo e l’ambiente, e ci aiuta a muoverci. Poi c’è la consistenza: la biorobotica riprende questa capacità di adattarsi di un corpo morbido”. Da qui la “robotica soft”, ossia non più robot metallici ma morbidi, capaci di adattarsi.

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I segreti del polpo studiati (e replicati) in laboratorio

Se pensiamo che il nostro cervello pesa solo il 2% del nostro corpo ma consuma il 20% della nostra energia a riposo possiamo solo immaginare il dispendio che comporta. Lo sguardo si sposta allora dall’essere umano al polpo. “La maggior parte dei suoi neuroni sono concentrati nelle braccia, che può piegare in ogni posizione, avendo a disposizione - come dicono i neuroscienziati - infiniti gradi di libertà. Il nostro braccio ne ha 7, esclusa la mano, con la mano 30, il corpo invece un centinaio”.

È grazie allo studio del polpo se i ricercatori dell’IIT hanno potuto realizzare un braccio morbido dotato di ventose con sensori e capace di muoversi, simulando la presa attorno a un oggetto. “L’idea è nata pensando all’esplorazione dei fondali marini eseguendo i test per un monitoraggio non invasivo tra il mare ligure e il golfo di Napoli, con gli esperti della Stazione Anton Dhorn. Ma oggi le possibili applicazioni si sono già moltiplicate, dal campo medico (endoscopi) al settore industriale. Per esempio, per il recupero di oggetti in pozzi di piccole misure difficilmente raggiungibili e in acque torbide, dove un braccio con ventose dotate di sensori ha mostrato di poter eseguire il compito con successo”. Proprio copiando la muscolatura del polpo e le sue capacità motorie.

Oltre gli animaloidi: l’intelligenza delle foreste

Ma c’è un altro organismo che riesce ad adattarsi all’ambiente pur non avendo il cervello: la pianta. Nell’immaginario collettivo da sempre le piante non si muovono, non reagiscono. Un pregiudizio che ha escluso fino ad oggi una capacità innata, una intelligenza delle piante. La loro interazione con i funghi e la loro crescita nel tempo dimostra il contrario. Nessun neurone, un controllo distribuito. “Per replicare questa crescita a risparmio di energia, abbiamo messo una stampante 3D nella testa di un piccolo robot in grado di propagarsi per monitorare temperatura e umidità del suolo. Così l’agricoltura di precisione può ridurre i costi e proteggere le risorse (acqua) riducendo gli inquinanti (fertilizzanti)”.

Poi c’è la capacità delle piante di comunicare attraverso una rete sotterranea che preserva le radici. “Questa capacità, trasferita in droni e robot sostenibili che non inquinano grazie alla cera d’api, ha fatto sì che si possano realizzare mini macchine utili nella medicina diagnostica, così come per l’esplorazione dello Spazio”, dice Mazzolai.

La biologia incontra l’ingegneria: robot biodegradabili al 100%

“Quindi siamo arrivati a chiederci: serve davvero essere vivi per muoversi? Sono proprio le piante a suggerire di no. Una pigna che si apre e si chiude per far cadere il pinolo, ad esempio, è morta. Si muove perché ‘progettata’ in base ai materiali di cui è composta. Così i robot completamente biodegradabili sono privi di batteria e si muovono per il monitoraggio delle foreste”.

La nuova frontiera della biorobotica interviene dove l’individuo umano avrebbe meno chance di ottenere risultati. “Il controllo dei robot Acero è integrato al design e cambia in base all’umidità, così possono monitorare la temperatura ambientale da -5 a +40 •C. La pioggia le fa interrare e le piantine supportate crescono. Questo ci permette di raggiungere ambienti estremi - per esempio un’area da riforestare dopo un vasto incendio, - dove l’operatore umano non può arrivare se non mettendo a rischio la propria salute”.

“In natura non esistono rifiuti. “Mentre la plastica, se ci pensiamo, è nata come materiale a basso costo, indistruttibile ma con impatto devastante”, ricorda Mazzolai. Una lezione di sostenibilità che il team di biologi e ingegneri con cui lavora applica ogni giorno per la sfida tecnologica più grande: creare macchine che ci aiutino a proteggere il pianeta.