IIT sviluppa sistema cibernetico liquido ispirato alle cellule

1 Set, 2021
In evidenza | Scienza

(30Science.com) – Roma, 1 sett. – Il progetto COgITOR ha l’obiettivo di dare forma ad un nuovo concetto di sistema cibernetico artificiale, traendo il proprio nome dalla massima di Cartesio “Cogito, ergo sum” e ispirandosi alla nuova frontiera della robotica che vuole ridurre, se non annullare, le rigidezze dei sistemi. COgITOR, infatti, ha l’obiettivo di realizzare un sistema cibernetico liquido, ispirato al mondo delle cellule e adatto all’esplorazione di ambienti estremi o pianeti differenti dalla Terra; avrà la forma di una sfera, sarà ricoperto da una pelle sensibile come un touch screen per l’interazione con l’ambiente, e sarà munito di un sistema di generazione d’energia basato sul gradiente termico.

Rappresentazione artistica di Cogitor realizzata da Alessandro Chiolerio, coordinatore del progetto e ricercatore IIT

COgITOR è un progetto finanziato dall’Unione Europea nell’ambito del programma di ricerca Horizon2020, con circa 3,5 milioni di euro per i prossimi 4 anni. Il progetto è stato ideato ed è coordinato da Alessandro Chiolerio, ricercatore dell’IIT-Istituto Italiano di Tecnologia, che nella sua carriera scientifica ha avuto esperienze di lavoro al Max Planck Institute for Microstructure Physics in Germania e al Jet Propulsion Laboratory della NASA negli Stati Uniti. Il consorzio comprende Prof. Andrew Adamatzky (University of Bristol), Dr. Artur Braun (EMPA, Dübendorf), Dr. Carsten Jost (Plasmachem GmbH, Berlino) e Dr. Chiara Zocchi (Ciaotech Srl, Milano).

Un sistema cibernetico è per definizione un sistema di regole che governano l’interazione tra un soggetto singolo e l’ambiente esterno. I ricercatori di COgITOR prenderanno come modello la cellula di un essere vivente, ovvero un sistema circondato da una membrana e riempito di una sostanza liquida e di organelli che svolgono specifiche funzioni, con al centro un nucleo. Il sistema COgITOR, infatti, sarà composto da sfere concentriche contenenti solventi arricchiti di nanoparticelle e avente al centro un chip in silicio.

Il nostro obiettivo è quello di sviluppare un primo prototipo di sistema cibernetico autonomo allo stato liquido che possa in futuro essere utilizzato come sonda intelligente in regioni estreme” – spiega Alessandro Chiolerio – “per poter spostare un passo più in là la frontiera dell’esplorazione e per verificare alcune ipotesi che abbiamo formulato sulle architetture amorfe per il calcolo parallelo”.

Il sistema COgITOR sarà realizzato seguendo un progetto del tutto innovativo. Per la realizzazione della sfera i ricercatori svilupperanno un polimero in grado di autoripararsi in caso di danno; al suo interno, invece, verranno usate nanoparticelle ferroelettriche, così che, attraverso l’uso di elettrodi disposti sulla superficie interna della sfera, le stesse possano rispondere alla presenza del campo elettrico e dislocarsi in una geometria coordinata, come un cristallo. Tale configurazione può essere attivata o disattivata, spegnendo o accendendo il campo elettrico e realizzando una composizione di schemi in grado di codificare l’informazione.

Per il nostro sistema dovremo inventare un nuovo linguaggio di programmazione, quello che in gergo si chiama unconventional computing. Non sarà possibile utilizzare la logica binaria, ma bisognerà ricorrere ad una logica olografica radicalmente innovativa”, spiega Chiolerio. “Sebbene per il nostro prototipo punteremo ad avere una capacità di memorizzazione ridotta, equivalente ad un carattere (cioè 8 BIT), lo sforzo sarà nella direzione di avere nel futuro un sistema più performante degli attuali tradizionali”.

L’alimentazione di COgITOR sarà garantita da un sistema di generazione di energia in grado di sfruttare l’energia dell’ambiente (energy harvesting) e costituito da un elemento sottile collocato sulla superficie esterna.

Se riusciremo nel nostro intento, sarà sufficiente il calore trasferito dalla luce del sole sulla superficie della sfera per produrre qualche nanoWatt di potenza elettrica, in grado di attivare le funzionalità base del chip” chiarisce Chiolerio. Sarà comunque presente un sistema di alimentazione esterna, almeno per i primi esperimenti. Il sistema COgITOR è stato pensato come sistema robotico da potere utilizzare in futuro all’interno di ambienti estremi, come per esempio i fondali oceanici, luoghi con campi magnetici intensi, o per l’esplorazione di giganti gassosi.(30Science.com)

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