La tecnologia aptica sta diventando un elemento chiave nell’evoluzione della robotica, dalla medicina e dalle tecnologie assistive fino ai robot umanoidi. Ma come si può permettere a una macchina di “sentire” e interagire in modo sicuro con le persone? In questa intervista a Humans of Technology, la ricercatrice in aptica Inès Lacôte, e co-responsabile di Haptivance, racconta il futuro della tecnologia aptica e robotica, il percorso che porta la ricerca europea dal laboratorio al mercato e le opportunità che il tatto artificiale può aprire per una nuova generazione di macchine.
Cosa significa davvero che una macchina «senta»?
Inès Lacôte, ha dedicato la sua carriera a rispondere a questa domanda: da un GPS tattile per persone con disabilità visiva al feedback tattile per dispositivi medici. In questa conversazione ci accompagna dalla fisica del tatto alla frontiera della robotica umanoide, passando per il suo stesso percorso come donna in ingegneria e le verità scomode sul portare il deep tech fuori dai laboratori europei.
Per chi incontra questo termine per la prima volta, come definiresti la tecnologia aptica, e cosa significa davvero «sentire» attraverso una macchina?
Il termine «aptica» deriva dal greco «απτικος», che significa «capace di entrare in contatto» ed è stato in seguito reso popolare dallo psicologo neerlandese-ungherese Géza Révesz (1878-1955). Oggi è considerato il campo di ricerca scientifica che studia il senso del tatto e i diversi tipi di informazioni che riceviamo interagendo fisicamente con l’ambiente che ci circonda.
Quindi, quando parliamo di aptica, ci riferiamo al senso del tatto in senso ampio. Questo significa considerare tutto ciò che percepiamo tattilmente, sia in modo attivo (lo schermo di uno smartphone, la scrittura Braille, le texture…) sia in modo passivo (i vestiti sulla pelle, le vibrazioni del telefono, la temperatura…). L’aptica comprende anche tutte le informazioni fornite dai muscoli e dai tendini, che ci danno consapevolezza della nostra posizione nello spazio (propriocezione), delle forze esercitate dall’ambiente su di noi o da noi sull’ambiente (la rigidità e il peso di un oggetto, la forza necessaria per aprire una porta). Tutto questo costituisce l’aptica, che utilizziamo quotidianamente, a volte senza nemmeno accorgercene.
«Sentire» attraverso una macchina è ciò che è stato sviluppato nella ricerca come un modo per ricreare artificialmente l’aptica, il più delle volte come mezzo per trasmettere informazioni. Le tecnologie aptiche assumono forme molto diverse, da dispositivi indossabili (guanti, gilet…) a dispositivi portatili (impugnature, controller, telefoni…) e dispositivi manipolabili (robot chirurgici per teleoperazione…). L’aptica trova applicazioni in un’ampia gamma di ambiti, tra cui le procedure chirurgiche, per ritrasmettere le informazioni tattili dei tessuti a un chirurgo che esegue una teleoperazione robotica, la riabilitazione fisica dopo un ictus, o strumenti informativi per persone con disabilità sensoriali… Nella vita quotidiana, utilizziamo l’aptica anche come segnale di allerta (la vibrazione del telefono) o come strumento per potenziare l’esperienza (le sensazioni legate al gioco nei videogiochi).
Quali settori o casi d’uso beneficiano già oggi del feedback aptico, e dove vedi il maggiore potenziale dirompente nei prossimi cinque anni?
Il feedback aptico è già all’opera in diversi ambiti. In campo sanitario viene utilizzato nella chirurgia robotica per restituire al chirurgo una certa percezione del tessuto che sta manipolando a distanza, e nella riabilitazione fisica dopo un ictus o un infortunio, dove il feedback di forza aiuta i pazienti a riapprendere il movimento con correzioni in tempo reale. È inoltre una fonte di informazioni per le persone con disabilità sensoriali (ad esempio perdita della vista o dell’udito). Nei dispositivi di intrattenimento – videogiochi, touch-screen, smartphone – l’aptica si sta avvicinando sempre di più alle attività quotidiane.
Se dovessi scegliere dove vedo il maggiore potenziale dirompente e i maggiori benefici nei prossimi cinque anni, direi la riabilitazione e le tecnologie assistive. Stiamo arrivando a un punto in cui i dispositivi aptici sono abbastanza precisi, accessibili e portatili da poter uscire dall’ambiente clinico ed entrare nelle case delle persone, il che potrebbe cambiare completamente il modo in cui viene monitorato e supportato il recupero post-ictus o post-chirurgico, o il modo in cui le persone con disabilità sensoriali potrebbero godere della propria autonomia in maggiore sicurezza. Sono queste le ragioni per cui ho studiato aptica.
Ti sei formata come ingegnere meccanico prima di specializzarti in robotica e aptica – un percorso in cui le donne restano una minoranza. Cosa ti ha attratta verso questo campo, e com’è stato quel percorso?
Un incontro avvenuto quando avevo 15 anni mi ha aiutata a scoprire cosa fosse la robotica applicata alle tecnologie assistive. È stato quando ho conosciuto l’ingegnere creatore di un esoscheletro che permette alle persone che usano una sedia a rotelle di alzarsi in piedi e camminare. Da quel momento ho deciso che sarei diventata ingegnere e mi sarei concentrata sulla robotica per le tecnologie assistive. Ho finito il liceo e mi sono iscritta a un percorso di formazione specializzata in ingegneria meccanica ed elettronica (chiamato CMI) alla Sorbonne Université, a Parigi. Ho scoperto l’aptica durante il master e ho completato la mia formazione con un tirocinio presso il laboratorio ISIR (Institut des Systèmes Intelligents et de Robotique), dove ho lavorato su un dispositivo di comunicazione aptica sviluppato da un dottorando (all’epoca) per persone sordocieche. Scoprire l’aptica e comprendere il grande scopo a cui poteva servire mi ha colpita profondamente, e ho deciso di continuare a occuparmene con un dottorato in tecnologie assistive, sviluppando un «GPS tattile» per persone con disabilità sensoriali e/o motorie, seguito da un post-dottorato in aptica applicata alla medicina.
Cosa diresti a una ragazza che oggi considera una carriera in ingegneria o robotica, e cosa deve cambiare affinché più donne scelgano – e restino in – questi campi?
Prima di tutto, direi che va bene sbagliare, e questo include le scelte formative e professionali. A questo aggiungerei che si ha quasi sempre molto più da guadagnare osando intraprendere un nuovo percorso che da perdere. Quando ero al master, mi sono resa conto che non volevo occuparmi solo di robotica tutto il giorno. Ho avuto molti dubbi, finché non ho trovato l’aptica, che è diventata il mio «amore di ricerca». Probabilmente non avrei mai scoperto questo campo di ricerca, né mi sarei goduta così tanto questo percorso, se non mi fossi lanciata in quello che è considerato un campo maschile. Sostenere le ragazze nello scoprire i propri punti di forza e i propri interessi dovrebbe avvenire il prima possibile, in famiglia e a casa, mettendo da parte gli stereotipi su quali siano le carriere «tipicamente» maschili o femminili. In Francia, anche gli istituti di ricerca scientifica promuovono campagne per dare visibilità alle donne nella scienza; ad esempio il CNRS, con le sue campagne nazionali «La science taille XX elles», che espongono un ritratto gigante di scienziate insieme a interviste che presentano il loro lavoro al pubblico. In seguito, queste donne diventano ambasciatrici e vanno nelle scuole e agli eventi per avvicinare i ragazzi e le ragazze alla scienza, nella speranza di rappresentare modelli a cui ispirarsi. Questo tipo di iniziative per dare visibilità alle donne nella scienza esiste in formati molto diversi ed è un vero riconoscimento della loro competenza e del loro percorso professionale, come il prestigioso premio UNESCO per le Donne nella Scienza. Credo che questo tipo di lavoro dovrebbe essere molto più presente per raggiungere i giovani nel modo più ampio possibile.
Haptivance è nata per portare la ricerca aptica fuori dal laboratorio dell’ISIR e della Sorbonne Université verso prodotti reali. Qual è stata la parte più difficile di questo percorso dal laboratorio all’industria?
Dopo il dottorato, mi sono interessata a una tecnologia aptica sviluppata da un ex dottorando del laboratorio, che all’epoca stava svolgendo un post-dottorato all’estero. Al termine del suo dottorato, è nata l’idea di portare questa tecnologia a un altro livello: un’applicazione «nel mondo reale», al di fuori del laboratorio.
Il trasferimento tecnologico è un fenomeno sempre più presente nei laboratori pubblici. Il suo obiettivo principale è rispondere a esigenze sociali, socioeconomiche e ambientali, diffondendo e valorizzando la ricerca pubblica al di fuori dei laboratori, sia attraverso la concessione di licenze tecnologiche all’industria sia attraverso la creazione di nuove startup.
Haptivance risponde a questo obiettivo arricchendo l’interazione con le superfici tattili per un controllo più sicuro in ambienti vincolati, come una sala operatoria o il cruscotto di un’auto in movimento. Haptivance continua a operare all’interno del laboratorio e per ora continua a risolvere diverse sfide scientifiche.
Credo che ogni progetto abbia le proprie difficoltà, ma nell’ambiente di laboratorio direi che uno dei punti più essenziali è non lanciarsi a capofitto nel «techno-push», ma puntare davvero sul «market-pull». Avere una grande tecnologia non basta: un’invenzione diventa un’innovazione solo quando trova il suo mercato. Per questo, identificare il bisogno del mercato e il problema specifico da risolvere è la prima e assoluta priorità quando si fa trasferimento tecnologico, anche se non è un esercizio familiare quando si proviene dal mondo della ricerca.
Perché l’Europa sembra faticare più degli Stati Uniti o dell’Asia a far crescere il deep tech che nasce dalle istituzioni di ricerca, e cosa lo risolverebbe davvero?
L’Europa ha differenze storiche nel modo in cui la ricerca pubblica è organizzata, finanziata e collegata al settore privato. Entrambi i modelli hanno vantaggi reali. La minore pressione finanziaria a cui sono sottoposti i ricercatori in Europa probabilmente incentiva a esplorare di più, senza un mandato commerciale immediato. Questo è davvero raro, ed è in parte ciò che rende possibile la scoperta fondamentale. Non vorrei perdere questo aspetto in nome dello «scalare più velocemente». Detto questo, ci sono due cose che aiuterebbero davvero a colmare il divario. Primo, il finanziamento: le iniziative europee di deep tech hanno bisogno di capitali più pazienti e tolleranti al rischio tra la fase di sovvenzione accademica e il primo contratto commerciale. È vero che molte buone tecnologie sono destinate a chiudere o a trasferirsi altrove prima ancora di raggiungere un mercato. Per quanto ne so, e restando un po’ generale, gli investitori statunitensi e asiatici tendono a sentirsi più a proprio agio nel finanziare una tecnologia prima che il suo mercato sia pienamente dimostrato. Secondo, le istituzioni pubbliche europee stanno lavorando sempre di più per diventare alleate e partner migliori di questa ricerca (ad esempio, ospedali che ospitano ricercatori e le loro tecnologie in spazi dedicati, insieme agli stessi utenti finali ospedalieri). Ma questo modo di lavorare deve essere spinto molto più fortemente. Di conseguenza, potrebbero agire come primi clienti del deep tech nazionale in modo molto più deciso di quanto non facciano attualmente. Questo singolo cambiamento può offrire a startup come Haptivance casi d’uso validati e referenziali con anni di anticipo, il che è spesso ciò che sblocca l’investimento privato.
Quindi, direi che non si tratta di copiare il modello statunitense o asiatico. Si tratta di proteggere ciò che rende distintiva la ricerca europea, correggendo al contempo ciò che manca o che potrebbe essere migliorato per costruire un ponte verso il mercato.
I robot umanoidi sono la frontiera di cui si parla di più oggi nella robotica. Perché il senso del tatto è così critico per loro, al di là di ciò che già offrono telecamere e sensori visivi?
I sistemi di visione possono indicare a una macchina cos’è un oggetto e, dove si trova, ma non possono dirle con quale forza afferrarlo con il suo effettore finale (la parte del robot simile a una mano), se una superficie sta scivolando, o quanta forza sia sicuro applicare su un oggetto o su un corpo umano. Questo è ciò che offre l’aptica: crea le informazioni a ciclo chiuso di cui un robot ha bisogno per agire ed eseguire i comandi in sicurezza, non solo per percepire il proprio ambiente.
Per i robot umanoidi – ma in realtà per un’ampia gamma di dispositivi robotici – questo conta in due modi. Il primo è la sicurezza: se un robot deve lavorare accanto alle persone – che si tratti di accogliere il pubblico a una convention, raccogliere rifiuti in un aeroporto o sollevare carichi – è essenziale che la macchina rilevi in tempo reale il contatto con una persona o un oggetto per regolare il proprio comportamento e garantire che l’interazione sia fluida e sicura. Né la visione né l’audio da soli possono farlo: quando il sistema visivo rileva che c’è stata una collisione, potrebbe già essere troppo tardi. Il secondo aspetto riguarda maggiormente la manipolazione fine, come afferrare un bicchiere di plastica o un calice di vetro. L’aptica rappresenta anche un’enorme opportunità per perfezionare le protesi umane, in modo che le persone che utilizzano una mano robotica possano avere l’esperienza più fluida e sicura possibile con la propria mano artificiale, senza schiacciare un uovo o faticare a raccogliere un piccolo oggetto.
L’aptica è una parte fondamentale della percezione umana. Grazie ad essa, sentiamo il terreno sotto i piedi, la sua pendenza, la sua stabilità. Ci protegge da lesioni gravi, e la utilizziamo anche ogni giorno per compiti ordinari, come trovare qualcosa nella borsa senza guardare. Costruire macchine complesse basate su come percepiamo il nostro ambiente rende l’aptica una caratteristica indispensabile per una robotica affidabile.
Guardando tra cinque e dieci anni nel futuro, come si presenta un ecosistema aptico maturo, e dove vuole posizionarsi Haptivance al suo interno?
Per me, un ecosistema aptico maturo è un mondo in cui il feedback aptico sia tanto standardizzato e poco appariscente quanto lo è oggi una telecamera o un microfono. In altre parole, sarebbe un componente da integrare, non un problema di ricerca da risolvere da zero ogni volta. Questo significa condividere standard tecnici tra dispositivi, disporre di sensori abbastanza piccoli ed economici da poter essere integrati ovunque – e non riservati a piattaforme di ricerca di fascia alta o a macchine molto sofisticate o specialistiche – e disporre di catene di produzione che rendano gli attuatori aptici accessibili quanto qualsiasi altro componente elettronico.
Mi auguro che Haptivance diventi una delle aziende che hanno contribuito a portare l’aptica fuori dal laboratorio verso «il mondo reale», partendo dagli ambienti vincolati e critici per la sicurezza che conosciamo meglio, come le sale operatorie e gli interni dei veicoli, e costruendo la conoscenza e i dispositivi che, nel tempo, potranno estendersi verso applicazioni robotiche più ampie.
