4. Tecniche e tecnologie digital
4.7. I Big Data
4.8.1. Breve profilo evolutivo della robotica
Siciliano e Khatib (20162) ricostruiscono nel loro contributo la storia e
lo sviluppo della robotica33.
Il robot è un’idea e un’aspirazione dell’umanità fin dall’antichità. La sua realizzazione si sta compiendo solo a partire dal secolo scorso. Il termine “robot” è stato introdotto nel 1920 dallo scrittore cecoslovacco Karel Ca- pek; nelle lingue slave esso significa lavoratore sottoposto. Più tardi il ter- mine è stato reso popolare dai romanzi di fantascienza di Isaac Asimov (1920-1992). Nell’immaginario collettivo tra le due guerre l’idea del robot era assai viva e rifletteva la condizione dell’uomo nella civiltà delle mac- chine, come rappresentato dal film Metropolis di F. Lang (1927).
33 Relativamente agli aspetti tecnici-meccanici della robotica, poiché essi esulano dal
Tra i primi che tentarono di realizzare dei robot va ricordato l’inventore francese del XVIII secolo Jacques de Vaucanson, il quale divenne celebre per la costruzione di anatomies mouvantes, o automi meccanici34.
Gli studi teorico-matematici che hanno consentito l’avvio della ciberne- tica risalgono a N. Wiener negli anni ‘30 del XX secolo. A metà del secolo scorso, in concomitanza con i primi esperimenti di intelligenza artificiale richiamati nel paragrafo precedente, sono stati realizzati i primi robot. Que- sti hanno beneficiato degli avanzamenti tecnologici in diversi campi come la meccanica, l’informatica e l’elettronica.
I primi robot costruiti negli anni ‘60 furono il frutto della confluenza di due tecnologie: le macchine a controllo numerico per la manifattura di pre- cisione e i teleoperatori per il trattamento a distanza di materiale radioatti- vo. Questi due strumenti erano disegnati per duplicare il braccio umano e avevano un controllo rudimentale e una percezione ridotta dell’ambiente. Successivamente, dalla metà al tardo XX secolo gli avanzamenti tecnologi- ci nel ramo informatico gli sviluppi dei circuiti integrati, dei computer e della miniaturizzazione delle componenti hanno reso possibile robot con- trollati e programmati da computer. Questi robot sono diventati componenti essenziali dell’automazione nella manifattura flessibile nei tardi anni ‘70 del secolo scorso, processo noto anche come terza rivoluzione industriale. L’automazione si è diffusa nell’industria automobilistica e metallurgica, chimica, elettronica e anche in quella alimentare.
Più di recente i robot hanno trovato applicazione in ambito medico, nonché nei servizi di pulizia e di salvataggio. Robot sono stati impiegati in attività sottomarine e nello spazio.
Negli anni ‘80 del secolo scorso la robotica era definita come una scien- za che studia la connessione intelligente tra percezione e azione. Il robot era concepito come in grado di potersi muovere e operare su oggetti presenti nell’ambiente, in quanto dotato di un apparato manipolatorio.
Negli anni ‘90 i robot sono stati sviluppati e indirizzati per la salute e salvezza umana in contesti ambientali particolarmente difficili (field robo-
tics). Si tratta di robot che agiscono in ambienti rischiosi per l’incolumità
umana; robot sono stati realizzati per aumentare la capacità degli operatori umani e per ridurne la fatica (human augmentation), come le protesi indos- sabili (Bergamasco, Herr 20162, pp. 1875 ss.); infine la service robotics
consiste in robot in grado di aiutare le persone, migliorandone la qualità
34 Nel film La migliore offerta (2013) di G. Tornatore, viene menzionato Vaucanson e
ricostruito uno dei suoi automi. Il protagonista ne rinviene i pezzi in modo che possa essere rimontato. Sarà proprio l’automa nel finale della storia a spiegare al protagonista l’inganno di cui è rimasto vittima.
della vita; per questa ragione si ritiene che questo tipo di robot abbia un grande potenziale di mercato.
Con il nuovo millennio la robotica si è ulteriormente sviluppata. Grazie alle tecnologie più avanzate che ne hanno migliorato le prestazioni, essa è applicata non solo all’ambito produttivo ma anche utilizzata per diverse esigenze sociali. Questa espansione è dovuta alla maturazione delle tecno- logie alla sua base, accrescendone le prestazioni.
Dal punto di vista industriale la robotica si è evoluta rapidamente adat- tandosi meglio al mondo umano e alle nostre esigenze (human-centered
and life-like robotics), sostenendo gli esseri umani nelle abitazioni e negli
altri luoghi della vita quotidiana per esigenze produttive, ricreative, forma- tive, sanitarie, di assistenza (Siciliano, Khatib 20162, p. 2).
La robotica si è diffusa anche nella ricerca e in diverse discipline scien- tifiche, quali la biomeccanica, le neuroscienze, la simulazione virtuale, le animazioni, le reti di sensori. Nella sua componente meccanico-ingegne- ristica, essa ha beneficiato degli avanzamenti in altri settori scientifici e questa interazione ha interagito in un mutuo scambio tra questi ambiti («in- tersection of disciplines», ibidem).
Per quanto riguarda la “percezione” dei robot, è data dai sensori di cui i robot sono dotati. La connessione intelligente è legata ad architetture di pro- grammazione, pianificazione e controllo che rendono il robot in grado di in- teragire con l’ambiente. Questo aspetto è rilevante ai fini dello sviluppo della robotica, perché potenzia queste macchine, realizzando la loro autonomia35.
4.8.2. Applicazioni della robotica
L’industria manifatturiera a forte capitalizzazione e con grandi volumi produttivi è il comparto in cui si concentra l’utilizzazione di robot.
Nel 2014 si contavano nel mondo 1,5 milioni di pezzi con circa 170 mi- la nuove istallazioni annue. La robotica industriale registra il suo sviluppo a partire dal 2013, soprattutto in Cina e India; segue l’Europa che impegna queste macchine prevalentemente nei settori automobilistico, dell’elettro- nica, della metallurgia, della chimica, della plastica.
35 «Traditionally robots have been designed to have maximum stiffness and applications
have been designed to be predictable in their operation. As robots emerge from the fences areas and we deploy robots for a wider range of applications from collaborative robotics to autono- mously driving cars it is essential to have perception capabilities that allow estimation of the state of the robot but also the state the surrounding environment. Due to these new require- ments the importance of sensing and perception has increased significantly over the last decade and will without doubt to continue to grow in the future», Siciliano, Khatib 20162, p. 717.
Le attuali stime di mercato per la robotica sono promettenti: secondo Skilton, Hovsepian ci si aspetta che entro il 202236 il giro di affari legato
alla robotica cresca fino a quasi 80 miliardi di dollari. Si prevede che il mercato asiatico richieda ben 160 mila pezzi, seguito da quello europeo che ci si aspetta cresca del 10% e da quello americano; quest’ultimo dovrebbe registrare un incremento del 17% rispetto al 2014 (Id. 2018, pp. 121-122). Skilton, Hovsepian inoltre ritengono che quanto più i robot saranno facili da installare e coordinare con i processi produttivi già in essere nelle azien- de, tanto più la robotica crescerà in ambito industriale. E quanto più la sua commercializzazione si espande tanto più il fenomeno influisce sullo svi- luppo e la diffusione dei robot.
Venendo a una breve storia della robotica industriale, nel 1954 G. Devol (Hägele et al. 20162, pp. 1385ss.) mise a punto un brevetto di automa. Suc-
cessivamente l’imprenditore e ingegnere J. Engelberger fondò la prima azienda di robot e il primo impianto ad usarlo fu la General Motors nel 1961. Più tardi altre case automobilistiche ne seguirono l’esempio.
Negli anni ‘70 e ‘80 del secolo scorso i robot furono migliorati. Paralle- lamente ai robot industriali, a partire dagli anni ‘80 furono sviluppati veicoli a guida automatica. Si trattava di robot mobili per movimentare materiali se- guendo un tracciato predisposto con magneti negli ambienti industriali. Que- sti veicoli congiunti con sistemi di manifattura automatica flessibile ebbero un ruolo importante nella flessibilizzazione della produzione, consentendo una movimentazione più veloce dei carichi lungo traiettorie prestabilite.
Tra le tante applicazioni industriali della robotica (Hofman 2018, pp. 20-21), va considerato tutto ciò che ha a che fare con la preparazione, l’im- ballo, il carico dei prodotti. Ad esempio, nell’industria alimentare i robot sono fondamentali sia per l’aumento della produttività, sia per ragioni igie- niche, escludendo il contatto del prodotto con la mano dell’operatore nel processo di preparazione della merce. Altri casi in cui viene usato il robot nella pratica industriale riguardano: la raccolta differenziata dei rifiuti; la saldatura; l’assemblaggio di componenti nelle industrie manifatturiere di vari materiali più o meno difficili da lavorare; la verniciatura; la macina- zione; la fresatura e la perforazione. Si tratta di attività pericolose che pre- servano anzitutto la salute dei lavoratori. I robot vengono inoltre utilizzati: in missioni nello spazio: per collocarli in posizione orbitale oppure per funzioni operative, come estensione, supporto o in sostituzione dell’es- sere umano per raccogliere o trasmettere dati;
36 http://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/Industrial-Robotics-Market-643.
html?gclid=CjwKEAjwrMzHBRDW3saA88aT80MSJACbvo1TvbSlzJI8wGWSES9_W37E 2EAIcgMzI3f4vnUq41kYRoCYIrw_wcB.
in campo agricolo e forestale; nel settore delle costruzioni;
in operazioni di salvataggio a seguito di disastri o incidenti;
in condizioni pericolose come lo sminamento di terreni o la rimo- zione di materiali tossici o nucleari;
nelle miniere: in Svezia ad esempio nel sottosuolo ormai non scen- dono più i minatori ma robot37;
nello svolgimento di compiti di sorveglianza e sicurezza; nel trasporti di persone e merci su veicoli intelligenti; nella chirurgia, nelle cure e riabilitazione dei pazienti;
in ambito domestico come parte integrante della c.d. Smart Home. Poiché i robot diverranno una presenza crescente nella nostra vita quoti- diana si sta lavorando per renderli sempre più compatibili con gli esseri umani. Questo significa che i robot dovranno essere sviluppati in modo che la loro locomozione, la loro percezione del (nostro) ambiente, in una parola la loro capacità di interagire con noi umani non solo dal punto di vista fi- sico ma anche da quello cognitivo ed emozionale (Mutlu et al., 20162 pp.
1907ss.) sia tale che essi possano risultare per noi un aiuto effettivo (Breazeal et al., 20162; Veruggio et al., 20162, pp. 2135). Per essere in gra-
do di riconoscere, dalle espressioni facciali o dal tono della voce, le esigen- ze dell’essere umano e di interagire convenientemente, essi dovranno di- sporre di modelli di emozione e di competenze sociali e cognitive38.