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Articoli di approfondimento - Incontro con I pionieri delle tecnologie future ed emergenti

Andare avanti ed esplorare i confini della scienza e della tecnologia! Questo è il motto inespresso del programma Tecnologie future ed emergenti (FET), che da oltre vent'anni finanzia e sostiene i ricercatori di tutta Europa per gettare le nuove fondamenta delle tecnologie dell'informazione e della comunicazione (TIC).

Economia digitale

L'avanguardia di ricercatori della ricerca TIC di frontiera non sempre provengono da ambienti TI e non sempre seguono un percorso tradizionale di carriera accademica. Il programma FET della Commissione europea incoraggia le combinazioni non convenzionali quali la chimica e l'informatica, la fisica e l'ottica, la biologia e l'ingegneria dei dati. I ricercatori finanziati dal FET sono guidati dalle idee e da un senso delle finalità che estendono i limiti della scienza e della tecnologia. Per sua natura il programma FET tende a finanziare progetti che sono ad "alto rischio" in termini scientifici, ma come in ogni nuova impresa, più è alto il rischio tanto maggiore sarà il rendimento, come ad esempio il vantaggio della prima mossa quando un nuovo sviluppo tecnologico viene immesso sul mercato. Questi investimenti nella ricerca a lungo termine potrebbero risultare più difficili da giustificare nell'attuale periodo di crisi economica. I pianificatori delle politiche dovrebbero tuttavia resistere alla tentazione di tagliare i finanziamenti per tali programmi pionieristici, ha suggerito Neelie Kroes, il commissario europeo per l'Agenda digitale, in occasione della conferenza di medio termine "Building FET Flagships" tenutasi recentemente in Polonia. "Le odierne sfide economiche non devono impedire all'Europa di guardare avanti [alla strategia] a lungo termine di crescita sostenibile grazie agli investimenti in capitale umano, conoscenze scientifiche e tecnologia d'avanguardia", ha sottolineato la Kroes. Per affrontare queste sfide, FET sostiene i programmi TIC a lungo termine attraverso tre strumenti: - FET-Open, che dispone di meccanismi semplici e veloci per raccogliere nuove idee di progetti senza limiti o scadenze prefissate; - FET-Proactive, che punta sulla ricerca "trasformativa" e supporta la creazione di comunità intorno a una serie di fondamentali sfide TIC a lungo termine; e - FET Flagships, che tramite il superamento dei limiti dei programmi nazionali ed europei mira ad unire i migliori gruppi di ricerca perseguendo una ricerca ambiziosa, su larga scala e orientata alla scienza con un obiettivo visionario. Complessivamente, FET agisce da incubatore e bussola TIC per nuove idee, convogliando tutte le sinergie tra i ricercatori e le squadre di diversi settori, organizzazioni (grandi e piccole) o sedi. L'approccio snello e innovativo di FET al finanziamento dei progetti di ricerca TIC agevola anche le PMI e i giovani ricercatori che spesso hanno idee brillanti ma non sanno a chi rivolgersi per realizzarle. Per lo stesso motivo la Commissione europea ha lanciato anche la piattaforma FET House , per aiutare i giovani a scegliere carriere TIC, e ha sviluppato meccanismi specifici per aiutare le PMI e i giovani ricercatori a trarre maggiori vantaggi dal programma FET. A proposito dei progetti Ma in fondo FET riguarda soprattutto i progetti e le idee stimolanti su cui si basano. Prendiamo ad esempio il progetto MINOS ("Micro- and nano-optomechanical systems for ICT and QIPC") che sta studiando le proprietà della luce - soprattutto il suo inaspettato "lato freddo" - per capire meglio i limiti della teoria quantistica. "La meccanica quantistica descrive il comportamento degli elettroni e degli atomi, ma non degli oggetti "macroscopici" di tutti i giorni", secondo un recente articolo del New Scientist. "Un modo per sondare dove e perché le leggi quantistiche falliscono, è quello di indurre il comportamento quantistico a oggetti sempre più grandi." MINOS sta riportando la meccanica all'era digitale utilizzando effetti optomeccanici che aprono un campo completamente nuovo sull'interazione luce-materia controllabile su microscala e nanoscala. L'Europa è tra i principali attori in questo campo nuovo ed emergente dei sistemi microoptomeccanici (MOMS) e nanooptomeccanici (NOMS). "Questi esperimenti, oltre a fornire un'idea del comportamento quantistico sottostante i sistemi mesoscopici composti da miliardi di atomi, rappresentano i primi passi verso l'utilizzo di dispositivi meccanici come strumenti per la metrologia quantistica o come mezzo di collegamento tra sistemi quantistici ibridi", fa notare la rivista Nature riguardo a questo lavoro all'avanguardia. Non meno interessante è il progetto Biotact ("Biomimetic technology for vibrissal active touch"), che sposa biologia e TIC per sviluppare nuove tecnologie di rilevamento e di calcolo. La biomimetica riguarda i processi, le sostanze, i dispositivi o i sistemi che imitano la natura e sono prodotti dall'uomo. Biotact si basa sul ratto norvegese e sul toporagno etrusco, che sono "specialisti tattili" che usano i propri baffi per esplorare il loro ambiente circostante. Il progetto FET ha studiato quest'azione tattile dettagliatamente e ha costruito un ratto robotico autonomo (vedi video dimostrativo disponibile attraverso The Guardian) che letteralmente "sente la sua strada - secondo il team - danzando attorno a un oggetto con finalità e precisione per estrarre una ricca percezione tattile dei suoi contorni". Le applicazioni includono il rilevamento di oggetti, compiti di classificazione e ordinamento, robot commerciali o domestici migliorati, sistemi di guida per veicoli fuoristrada e per l'esplorazione dello spazio, ricerca e soccorso su terra o in acqua, nonché salute e medicina. Analogamente, il progetto Octopus sta lavorando a "Nuovi principi di progettazione e tecnologie per una nuova generazione di robot dal corpo molle con alta destrezza, ispirati alla morfologia e al comportamento del polpo". I polpi sono ai primi posti per quanto riguarda l'ingegneria della natura: hanno una capacità di rilevamento straordinaria con infiniti gradi di libertà, sottili abilità di manipolazione e meccanismi di controllo altamente distribuiti. Il progetto FET in questione ha analizzato e replicato i movimenti complessi e le funzioni di rilevamento di un vero e proprio tentacolo di polpo, che può raggiungere e recuperare oggetti sommersi, come dimostrato in diversi filmati . Lampo di genio "Interruttori della luce, telecomandi TV e anche le chiavi di casa potrebbero diventare un ricordo del passato grazie a una tecnologia di interfaccia cervello-computer (BCI - brain-computer interface), in fase di sviluppo in Europa, che consente agli utenti di eseguire alcune attività quotidiane attraverso il solo pensiero." Inizia così un'articolo su ICT Results dedicato a un progetto FET d'avanguardia chiamato Presenccia*. Le applicazioni principali BCI si trovano nei giochi/realtà virtuale (VR - virtual reality), di intrattenimento e di assistenza domestica, ma i partner del progetto notano che il loro lavoro aiuta anche la professione medica. "Si potrebbe usare un ambiente virtuale per allenare un disabile a controllare una sedia a rotelle elettrica tramite BCI," ha spiegato Mel Slater, coordinatore del progetto. "È molto più sicuro per loro imparare in un ambiente VR che nel mondo reale, dove gli errori possono avere conseguenze fisiche." I progetti FET sono anche molto interessati all'interfaccia tra biochimica e TIC, ponendo le basi per tipi di tecnologie di elaborazione delle informazioni radicalmente nuove ispirate dai processi chimici nei sistemi viventi. Il calcolo chimico di questo tipo apre la strada a nuovi livelli di elaborazione parallela. Anche i sistemi biologici hanno la capacità di adattarsi, evolversi e riconfigurarsi in risposta al variare delle condizioni, come nel caso di un incidente di rete. Per esempio, il progetto Bactocom ("Bacterial computing with engineered populations") mira a costruire un semplice computer "umido" composto da batteri. Nel frattempo, imitando le funzioni interne di una cellula biologica, il progetto Matchit ("Matrix for chemical IT") sta inserendo minuscopli contenitori chimici o "chemtainers" in chip di silicio, in un esempio innovativo di convergenza tra chimica e TIC. Un altro esempio di scienza ispirata alla natura, il progetto Curvace ("Curved artificial compound eyes" ha studiato come gli insetti rilevano i rapidi movimenti delle loro prede impiegando "occhi composti" formati da centinaia o addirittura migliaia di lenti singole. Il team ha esplorato tre forme oculari: cilindrica, sferica e a forma di nastro (flessibile). Per esempio, sullo zaino o sul cappello di un bambino si potrebbe attaccare un "occhio" Curvace a forma di nastro, che potrebbe quindi rilevare l'avvicinarsi di una macchina veloce da qualsiasi direzione. A gonfie vele "Impresa audace" li ha definiti il commissario Kroes, in quanto i progetti FET Flagship rappresentano un'opportunità e un'approccio nuovo per contribuire a definire il futuro Spazio europeo della ricerca (SER). Allineata da una visione condivisa, la ricerca concertata come questa fornisce una base per future ondate di innovazione tecnologica e valorizzazione economica in numerosi settori, nonché di nuovi benefici per la società. Degli attuali sei Pilot Flagship, due dovrebbero essere selezionati nel 2013 per diventare FET Flagships, funzionando quindi per almeno 10 anni, con un bilancio fino a 100 milioni di euro l'anno per ogni iniziativa. I progetti pilota riguardano una vasta gamma di temi: dalla conoscenza avanzata del nostro mondo digitale collegato, allo sviluppo di compagni robot che si prendono cura di noi, alla nuova elettronica basata su grafene, a nuove intuizioni nel cervello umano fino alla medicina personalizzata. Ad esempio, il progetto pilota Graphene-CA sta cercando di capire come gli sviluppi relativi a questo materiale a base di carbonio possono rivoluzionare le TIC e l'industria. L'elettronica in grafene è ormai ampiamente riconosciuta come una delle soluzioni più probabili e attraenti per sostenere l'evoluzione dei dispositivi e delle tecnologie TIC oltre i limiti termici ottenibili con il silicio. "Sfruttando le singolari proprietà elettriche e ottiche del grafene, il progetto creerebbe nuovi componenti elettronici con capacità di funzionamento ultra-veloci e dispositivi elettronici con una forma trasparente e flessibile", scrive la Commissione nel numero speciale research*eu focus dedicato alle FET . "Il progetto si propone anche di studiare nuovi metodi di fabbricazione e materiali di grafene più economici che combinano funzioni strutturali con l'elettronica incorporata, in un modo ambientalmente sostenibile." I progetti Flagship affrontano sfide davvero enormi come la salute, l'invecchiamento della società nonché i costi e la qualità della medicina. Il progetto pilota ITFoM ("IT future of medicine"), per esempio, sfrutta la potenza delle TIC, gli sviluppi nella biomedicina ricca di dati e la "-omica" (studi ad alte prestazioni) per affrontare questo vasto dominio e fornire tratamenti paziente-specifici contro malattie gravi come il cancro. La medicina moderna riesce a curare molte malattie, ma secondo Hans Westerhof, dell'Università di Manchester e collaboratore ITFoM, nonostante gli enormi investimenti nella ricerca, "non siamo ancora in grado di dominarne altre, come ad esempio il cancro". Questo non è un "problema irrisolvibile", ha detto recentemente al Parlamento europeo. La scienza deve cercare di andare oltre i "dadi e bulloni [e] cominciare a vedere i collegamenti" tra cellule e organi, e come i tumori si comportano nei singoli individui. Nessun singolo scienziato o laboratorio può riuscirci, e qui entra in scena ITFoM. Gli enormi progressi della tecnologia e una medicina orientata ai dati potrebbero contribuire alla realizzazione del "paziente virtuale" - un modello anatomico umano basato sul computer - nel prossimo decennio. Questo potrebbe accelerare lo sviluppo di nuovi farmaci, ridurre gli effetti collaterali indesiderati, prevenire l'insorgenza di malattie e aumentare la salute generale e il benessere delle persone. Ma affinché tutto ciò accada, occorre uno spirito di ricerca d'avanguardia sostenuto da investimenti a lungo termine. --- I progetti menzionati in questo rapporto sono finanziati nell'ambito del programma FET del sesto o settimo programma quadro di ricerca (6° PQ o 7° PQ) o nell'ambito del programma FET Flagship Pilots. * "Presence: research encompassing sensory enhancement, neuroscience, cerebral-computer interfaces and applications" Link utili: - Homepage del programma FET - FET-Open - FET-Proactive - FET Flagships - Conferenza di medio termine dei progetti pilota FET Flagship - FET House - Bactocom - Matchit - Octopus - Curvace - Biotact - Presenccia - MINOS - Curvace - Graphene-CA - ITFoM Articoli correlati: - Articolo su Nature dedicato a MINOS: "Laser cooling of a nanomechanical oscillator into its quantum ground state" - Articolo su New Scientist dedicato a MINOS: "Cool light to bring quantum magic into the real world" - Articolo su ICT Results dedicato a Presenccia: "A virtual smart home controlled by your thoughts" - Octopus su YouTube: Demonstrations of octopus-inspired robotics - research*eu focus dedicato alle FET