Creata pelle artificiale che ‘sente’ come quella umana

Pisa, 4 ago. (Adnkronos Salute) – Un gruppo di scienziati della Scuola superiore Sant’Anna di Pisa, coordinato da Calogero Oddo, professore associato di Bioingegneria, ha sviluppato una pelle artificiale che emula le caratteristiche morfologiche e le funzionalità tattili della pelle umana grazie a sensori innovativi e algoritmi di intelligenza artificiale che si ispirano alle strutture neuronali che veicolano ed elaborano l’informazione tattile. Lo studio, nato da una collaborazione tra il Neuro-Robotic Touch Lab dell’Istituto di biorobotica della Scuola superiore Sant’Anna e l’università federale di Uberlandia (Brasile), è stato pubblicato su ‘Nature Machine Intelligence’: oltre a offrire un contributo fondamentale alla comprensione dei meccanismi del tatto umano, per gli autori la ricerca apre nuove prospettive nei settori della bionica e della robotica collaborativa per lo sviluppo di dispositivi indossabili intelligenti, di protesi in grado di restituire informazioni sull’interazione tattile e di sensori che permettono ai robot di percepire l’ambiente circostante.

“La percezione del tatto – spiega Oddo – è una funzione essenziale per gli esseri umani: permette di riconoscere e localizzare stimoli fisici, di esplorare l’ambiente e di interagire in modo sicuro con il mondo esterno. Riprodurre artificialmente questo senso complesso è una delle sfide principali nella progettazione di robot collaborativi e di protesi bioniche”. La tecnologia sviluppata dalla Scuola Sant’Anna riproduce non solo la sensibilità della pelle umana, ma replica anche la logica attraverso cui il cervello interpreta e localizza gli stimoli del tatto, spiega una nota. Il cuore dell’innovazione è una pelle artificiale ad area larga, dotata di sensori in fibra ottica capaci di rilevare in tempo reale pressioni e sfioramenti. A rendere questa pelle ‘intelligente’ è un’architettura computazionale bioispirata per l’elaborazione dell’informazione tattile, una rete di neuroni spiking progettata per imitare i meccanismi del sistema nervoso umano.

“La rete neurale spiking è formata da due strati: il primo simula i meccanocettori umani di tipo 2 (a lento e rapido adattamento), il secondo riproduce una mappa somatotopica analoga a quella generata dai neuroni del nucleo cuneato, una regione chiave nella percezione tattile. Questo approccio consente alla pelle artificiale di identificare il punto di contatto e decodificare l’intensità dello stimolo”, descrive Mariangela Filosa, ricercatrice presso l’Istituto di BioRobotica della Scuola Sant’Anna e prima co-autrice dello studio.

Le potenziali applicazioni di questa tecnologia sono molteplici: dalla robotica collaborativa, per garantire un’interazione sicura tra persone, ambienti e macchine, alle protesi bioniche, con lo sviluppo di nuove soluzioni di feedback sensoriale per persone con disabilità.

“A partire dalla quarta rivoluzione industriale – commenta Oddo – l’interazione tra persone e macchine è diventata un elemento chiave in molti settori della robotica. La possibilità di dotare i robot di un senso del tatto artificiale ispirato a quello umano fa sì che questa interazione avvenga in maniera sicura, intuitiva ed efficace, mitigando il rischio di infortuni per gli operatori e le operatrici. Inoltre, la pelle artificiale che abbiamo sviluppato offre ampie prospettive anche nel settore della bionica: le tecnologie assistive e riabilitative d’avanguardia saranno dotate di sensori tattili intelligenti per ripristinare o aumentare l’informazione tattile attraverso feedback realistici, cutanei o neurali”.

Il team di ricerca coordinato da Oddo ha voluto dedicare lo studio al compianto Francesco Ceccarelli, stimato giornalista pubblico che per anni ha diretto l’ufficio stampa della Scuola superiore Sant’Anna e ha avuto un ruolo fondamentale nella divulgazione della ricerca scientifica.