Robot
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Il termine robot (pron. ròbot) indica una qualsiasi macchina (di forma più o meno antropomorfa), in grado di svolgere più o meno indipendentemente un lavoro al posto dell'uomo.
Che cos'è un robot
Nel linguaggio comune, un robot è un'apparecchiatura artificiale che esegue compiti su comando (o programma), sia in base ad una supervisione diretta dell'uomo, sia autonomamente basandosi su linee guida generali, magari usando processi di intelligenza artificiale; questi compiti tipicamente dovrebbero essere performati al fine di sostituire o coadiuvare l'uomo, come ad es. nella fabbricazione, costruzione, manipolazione di materiali pesanti e pericolosi, o in ambienti proibitivi o non compatibili con la condizione umana o semplicemente per liberare l'uomo da impegni.
Un robot così definito, dovrebbe essere dotato di connessioni guidate dalla retroazione tra percezione e azione, e non dal controllo umano diretto. L'azione può prendere la forma di motori elettro-magnetici, o attuatori, che muovono un arto, aprono e chiudono una pinza, o fanno deambulare il robot. Il controllo passo-passo e la retroazione sono forniti da un programma che viene eseguito da un computer esterno o interno al robot, o da un microcontroller. In base a questa definizione, il concetto di robot può comprendere quasi tutti gli apparati automatizzati.
In alternativa, il termine robot viene usato per indicare un essere artificiale, un automa o Androide, che replichi e somigli ad un animale (reale o immaginario) o ad un uomo. Il termine ha finito per essere applicato a molte macchine che sostituiscono direttamente un umano o un animale, nel lavoro o nel gioco. In questo modo, un robot può essere visto come un tentativo di biomimica. L'antropomorfismo è forse ciò che ci rende così riluttanti a riferirci a una moderna e complessa lavatrice, come a un robot. Comunque, nella comprensione moderna, il termine implica un grado di autonomia che escluderebbe molte macchine automatiche dal venire chiamate robot. Si tratta di una ricerca per robot sempre più autonomi, il che è il maggiore obbiettivo della ricerca robotica e il motivo che guida gran parte del lavoro sull'intelligenza artificiale..
Origine del termine robot
Brano estratto da R.U.R. di Karel Čapek
« Il vecchio Rossum, grande filosofo, [...] cercò di imitare con una sintesi chimica la sostanza viva detta protoplasma finché un bel giorno scoprì una sostanza il cui comportamento era del tutto uguale a quello della sostanza viva sebbene presentasse una differente composizione chimica, era l'anno 1932 [...]. Per esempio, poteva ottenere una medusa con il cervello di Socrate oppure un lombrico lungo cinquanta metri. Ma poiché non aveva nemmeno un pochino di spirito, si ficcò in testa che avrebbe fabbricato un normale vertebrato addirittura l'uomo. [...] Doveva essere un uomo, visse tre giorni completi. Il vecchio Rossum non aveva un briciolo di gusto. Quel che fece era terribile. Ma dentro aveva tutto quello che ha un uomo. Davvero, un lavoro proprio da certosino. E allora venne l'ingegner Rossum, il nipote del vecchio. Una testa geniale. Appena vide quel che stava facendo il vecchio, disse: È assurdo fabbricare un uomo in dieci anni. Se non lo fabbricherai più rapidamente della natura, ce ne possiamo benissimo infischiare di tutta questa roba. [...] Gli bastò dare un'occhiata all'anatomia per capire subito che si trattava d'una cosa troppo complicata e che un buon ingegnere l'avrebbe realizzata in modo più semplice. [...] Quale operaio è migliore dal punto di vista pratico? È quello che costa meno. Quello che ha meno bisogni. Il giovane Rossum inventò l'operaio con il minor numero di bisogni. Dovette semplificarlo. Eliminò tutto quello che non serviva direttamente al lavoro. Insomma, eliminò l'uomo e fabbricò il Robot. »Il termine robot deriva dal termine ceco robota, che significa "lavoro pesante" o "lavoro forzato". L'introduzione di questo termine si deve allo scrittore ceco Karel Čapek, il quale usò per la prima volta il termine nel 1920 nel suo dramma R.U.R. (Rossum's Universal Robots). In realtà non fu il vero inventore della parola, la quale infatti gli venne suggerita dal fratello Josef, scrittore e pittore cubista, il quale aveva già affrontato il tema in un suo racconto del 1917, Opilec ("L'ubriacone"), nel quale però aveva usato il termine automat, "automa". La diffusione del romanzo di Karel, molto popolare sin dalla sua uscita, servì a dare fama al termine Robot.
Anche se i robot di Čapek erano uomini artificiali organici, la parola robot viene quasi sempre usata per indicare un uomo meccanico. Il termine androide (dal greco anèr, andròs, "uomo", e che quindi può essere tradotto "a forma d'uomo") può essere usato in entrambi i casi, mentre un cyborg ("organismo cibernetico" o "uomo bionico") indica una creatura che combina parti organiche e meccaniche.
Il termine "robotica" venne usato per la prima volta (su carta stampata) nel racconto di Isaac Asimov intitolato Circolo vizioso (Runaround, 1942), presente nella sua famosa raccolta Io, Robot. In esso, egli citava le tre regole della robotica, che in seguito divennero le Tre leggi della robotica (poi accresciute a quattro con l'introduzione della Legge Zero).
L'idea di persone artificiali risale almeno all'antica leggenda di Cadmo, che seppellì dei denti di drago che si trasformarono in soldati; e al mito di Pigmalione, la cui statua di Galatea prese vita. Nella mitologia classica, il deforme dio del metallo (Vulcano o Hephaestus) creò dei servi meccanici, che andavano dalle intelligenti damigelle dorate a più utilitaristici tavoli a tre gambe che potevano spostarsi di loro volontà. La leggenda ebraica ci parla del Golem, una statua di argilla, animata dalla magia cabalistica. Nell'estremo Nord canadese e nella Groenlandia occidentale, le leggende Inuit raccontano di Tupilaq (o Tupilak), che può essere creato da uno stregone per dare la caccia e uccidere un nemico. Usare un Tupilaq per questo scopo può essere un'arma a doppio taglio, in quanto una vittima abbastanza ferrata in stregoneria può fermare un Tupilaq e "riprogrammarlo" per cercare e distruggere il suo creatore.
Il primo progetto documentato di un robot umanoide venne fatto da Leonardo da Vinci attorno al 1495. Degli appunti di Da Vinci, riscoperti negli anni '50, contengono disegni dettagliati per un cavaliere meccanico, che era apparentemente in grado di alzarsi in piedi, agitare le braccia e muovere testa e mascella. Il progetto era probabilmente basato sulle sue ricerche anatomiche registrate nell Uomo di Vitruvio. Non si sa se tentò o meno di costruire il robot (vedi: Automa cavaliere di Leonardo).
Il primo robot funzionante conosciuto venne creato nel 1738 da Jacques de Vaucanson, che fabbricò un androide che suonava il flauto, così come un'anatra meccanica che, secondo le testimonianze, mangiava e defecava. Nel racconto breve di E.T.A. Hoffmann L'uomo di sabbia (1817) compariva una donna meccanica a forma di bambola, nel racconto Storia filosofica dei secoli futuri (1860) Ippolito Nievo indicò l'invenzione dei robot (da lui chiamati 'omuncoli', 'uomini di seconda mano' o 'esseri ausiliari') come l'invenzione più notevole della storia dell'umanità, e in Steam Man of the Prairies (1865) Edward S. Ellis espresse l'affascinazione americana per l'industrializzazione. Giunse un'ondata di storie su automi umanoidi, che culminò nell' Uomo elettrico di Luis Senarens, nel 1885.
Una volta che la tecnologia avanzò al punto che la gente intravedeva delle creature meccaniche come qualcosa più che dei giocattoli, la risposta letteraria al concetto di robot rifletté le paure che gli esseri umani avrebbero potuto essere rimpiazzati dalle loro stesse creazioni. Frankenstein (1818), che viene spesso definito il primo romanzo di fantascienza, è divenuto un sinonimo di questa tematica. Quando il dramma di Čapek, R.U.R., introdusse il concetto di una catena di montaggio operata da robot che costruivano altri robot, il tema prese delle sfumature politiche e filosofiche, ulteriormente disseminate da film classici come Metropolis (1927), il popolare Guerre Stellari (1977), Blade Runner (1982) e Terminator (1984) .
Nella introduzione al suo romanzo Abissi d'acciaio, Asimov ha detto di avere fatto in tale serie "Il primo uso della parola robotica nella storia del mondo, per quanto ne so."
Uso contemporaneo dei robot
Robot per automazione industriale
Robot utilizzato per disinnescare ordigniI robot utilizzati adesso sono in realtà dei computer muniti di servomeccanismi; esistono moltissime tipologie di Robot differenti sviluppate per assolvere i compiti più disparati. Ormai è larghissimo l'impiego dei robot nell'industria metalmeccanica e non solo. Si possono catalogare i robot in due macro categorie: "autonomi" e "non autonomi". I robot "non autonomi" sono i classici robot utilizzati per adempiere a specifici compiti che riescono ad assolvere in maniea più efficace dell'uomo; alcuni casi sono i robot utilizzati nelle fabbriche con l'enorme vantaggio di poter ottenere una produzione più precisa, veloce ed a costi ridotti; oppure i robot utilizzati per lavorare in ambienti ostili (ad esempio su Marte) o con sostanza tossiche; questi robot sono detti "non autonomi" poiché sono guidati da un softwre deterministico che fa eseguire loro il lavoro in modo ripetitivo (vedi automazione industriale) oppure sono direttamente pilotati dall'uomo (vedi i robot utilizzati dagli artificieri). I robot autonomi sono invece caraterizzati dal fatto che operano in totale autonomia ed indipendenza dall'intervento umano e sono in grado di prendere decisioni anche a fronte di eventi inaspettati. Questi Robot sono programmati solitamente con algoritmi che si rifanno a tecniche di intelligenza artificiale: algoritmi genetici, logica fuzzy, learning, reti neurali. I robot autonomi sono adatti a svolgere compiti in ambienti non noti a priori. Alcuni piccoli robot autonomi vengono utilizzati per il taglio dell'erba nei giardini: essi autonomamente decidono quando partire, dove tagliare e quando tornare alla base per ricaricarsi.
Sviluppi futuri
Asimo uno dei più avanzati robot bipediQuando gli studiosi di robotica iniziarono i primi tentativi di imitare l'andatura di uomini e animali, scoprirono che era incredibilmente difficile; era richiesta una capacità di calcolo molto superiore a quella disponibile all'epoca. Così si diede enfasi ad altre aree di ricerca. Semplici robot con le ruote furono usati per condurre esperimenti su comportamento, navigazione, e studio del percorso. Quando gli ingegneri furono pronti a tentare di far camminare di nuovo i robot, scelsero di provare con esapodi o altre piattaforme a più zampe, simili per forma e movimento agli insetti ed agli artropodi. Questa scelta ha portato a risultati di grande flessibilità ed adattabilità a diversi ambienti. La maggiore stabilità statica data dalle quattro o più zampe rende più facile il lavorare con loro. Solo in tempi molto recenti si sono fatti progressi verso robot deambulanti bipedi.
Un altro campo di grandi progressi è quello medico. Alcune società produttrici hanno ottenuto le necessarie autorizzazioni per poter far utilizzare i loro robot in operazioni chirurgiche dall'invasività minima. Un settore affine, quello dell'automazione dell'attività di laboratorio analitico, vede robot da banco impegnati nelle attività routinarie di incubazione, manipolazione di campioni ed analisi chimica e biochimica.
Altri campi in cui è probabile che i robot sostituiscano il lavoro umano sono l'esplorazione del mare profondo e l'esplorazione spaziale. Per questi compiti sono di norma preferite delle strutture robotiche di tipo artropode. Mark W. Tilden ex ricercatrice dei Los Alamos National Laboratories si è specializzata in "gambe" economiche, piegabili ma non snodate, mentre altri cercano di replicare il movimento tipico dei granchi.
Robot alati sperimentali e altri esempi che sfruttano la biomimica sono nelle prime fasi di sviluppo. I cosiddetti "nanomotori" e gli "smart wire" promettono di semplificare drasticamente il movimento, mentre sembra probabile che la stabilizzazione in volo verrà migliorata da giroscopi estremamente piccoli. Un'impulso fondamentale a questo tipo di lavoro è data dalla ricerca militare nelle tecnologie di spionaggio.
Attualmente, un settore in pieno sviluppo è rappresentato anche dai sistemi per la manipolazione con ritorno di forza, le cosiddette interfacce aptiche.
Competizioni
Competizione tra cani robotDean Kamen, fondatore di FIRST, e dell'American Society of Mechanical Engineers (ASME) ha creato un forum competitivo che ispira i giovani, le loro scuole e le comunità ad apprezzare la scienza e la tecnologia.
Le loro Robotics Competition sono una competizione multinazionale che riunisce giovani e professionisti per risolvere un problema di progettazione ingegneristica in modo intenso e competitivo. Nel 2003 la competizione ha interesato più di 20.000 studenti suddivisi in oltre 800 squadre per 24 competizioni. Le squadre provenivano da Canada, Brasile, Regno Unito e Stati Uniti. Contrariamente alle competizioni di sumo robotico che si svolgono regolarmente in alcuni luoghi, o le competizioni tra robot da battaglia mostrate in televisione, queste competizioni comprendono la fase di creazione del robot.
RoboCup è un organizzazione dedicata allo sviluppo di una squadra di robot completamente autonomi, che sia in grado di vincere entro il 2050 una partita di calcio contro la squadra campione del mondo. Esistono molte e diverse federazioni, che vanno dai robot a ruote a quelli a quattro zampe, solo recentemente (2004) sono iniziate le competizioni per robot umanoidi, per i quali si riscontrano ancora problemi di stabilità nella deambulazione. A differenza di altre manifestazioni, la Robocup ha degli scopi soprattutto scientifici, i membri sono soprattutto rappresentanti di università, ed è sempre accompagnata da convegni dove si illustrano le nuove scoperte.
La popolarità raggiunta da spettacoli televisivi come Robot Wars e Battlebots e delle competizioni di robot-sumo a livello universitario, il successo delle "bombe intelligenti" e degli UCAV nei conflitti armati, del "gastrobot" mangia-erba in Florida, suggeriscono che la paura di una forma di vita artificiale che provochi danno o sia in competizione con la vita naturale non sia un illusione.
Possibili pericoli
Robot immaginario del film Io, RobotNella narrativa, la preoccupazione che i robot potessero competere con l'uomo o addirittura sterminarlo è molto comune: nella serie di racconti Io, Robot, Isaac Asimov enunciò le Tre Leggi della Robotica nel tentativo di controllare la competizione fra robot ed esseri umani:
Un robot non può arrecare danno a un essere umano, o, per inazione, permettere che un essere umano subisca danno.
Un robot deve eseguire gli ordini che riceve dagli esseri umani, ma non quando tali ordini inteferiscono con la Prima Legge.
Un robot deve proteggere sé stesso, finché la sua autodifesa non interferisce con la Prima o la Seconda Legge.
Purtroppo la soluzione del problema non è così semplice: Asimov stesso ha basato molti dei suoi racconti e romanzi sull'applicabilità e sufficienza delle Tre Leggi. Le leggi che potrebbero o dovrebbero applicarsi ai robot o ad altro "capitale autonomo" in cooperazione o in competizione con gli esseri umani ha stimolato l'indagine macroeconomica di tale competizione da parte di Alessandro Acquisti che si è basato su un lavoro molto più vecchio di John von Neumann.
Le macchine attualmente chiamate robot sono dei semplici meccanismi automatici, capaci di muoversi ma solo in base alle precise istruzioni fornitegli. Non hanno né volontà, né coscienza di sé o del mondo che li circonda. Quindi gli eventuali incidenti che possono essere successi (come a Jackson nel Michigan, il 21 luglio 1984, un robot industriale schiacciò un operaio contro una sbarra di sicurezza) non sono concettualmente diversi dagli incidenti provocati dal crollo di un pavimento. Gli scenari fantascientifici di "rivolta" dei robot contro gli esseri umani non sono impossibili, ma dovranno aspettare che i robot diventino molto più sofisticati di come sono oggi.
Roboticisti famosi
Ronald Arkin, Georgia Tech College of Computing
Rodney Brooks, MIT AI Lab
George Devol Inventor of the patented devices behind Unimation Inc.
Joseph F. Engelberger Founder of Unimation Inc.
Chico McMurtrie Founder of Amorphic Robot Works
Hans Moravec, CMU Robotics Institute
Masahiro Mori
Mark Tilden, LANL
Red Whittaker, CMU Robotics Institute
