Perché gli esseri umani sono superiori ai robot
Le macchine possono essere in grado di eseguire movimenti speciali con una velocità o una precisione straordinaria e i singoli componenti possono essere più robusti e resistenti. Ma un'analisi completa dimostra che quando si tratta di gestire il nostro mondo quotidiano, non abbiamo rivali - almeno per il momento.
Le macchine hanno componenti più veloci e più forti e padroneggiano perfettamente le singole sequenze di movimento. Ma gli esseri umani sono più versatili e quindi meglio attrezzati per un ambiente vario. Anche i 27 robot più potenti che si possono confrontare con noi possono batterci in discipline specifiche, ma non possono superarci in generale. Questo è stato dimostrato da un'analisi completa condotta da Robert Riener, professore di Sistemi Sensorimotori presso il Politecnico Federale di Zurigo, insieme a due colleghi.
La ricerca, pubblicata nel novembre 2023 sulla rivista "Frontiers in Robotics and AI", è stata sollecitata dagli enormi progressi tecnologici compiuti negli ultimi decenni. Da tempo i robot industriali lavorano per noi su nastri trasportatori e in altre fasi di produzione ripetitive. Sono in grado di fare molto di più degli esseri umani, sia con pezzi pesanti che con lavori di precisione. Ora i robot stanno assumendo sempre più compiti al di là dei capannoni di produzione e dei magazzini. Gli aspirapolvere robot stanno girando in innumerevoli salotti, i robot per le consegne portano sempre più spesso merci o cibo e macchine più complesse e umanoidi stanno già entrando a far parte della vita di tutti i giorni, ad esempio come assistenti di cura.
Questi sviluppi "alimentano" la possibilità di "fare" il lavoro di un uomo.
Tali sviluppi "alimentano pregiudizi e persino paure nella società", scrivono Riener e i suoi colleghi facendo riferimento a studi sulla tecnofobia. Non c'è ancora motivo di temere scenari distopici come quelli dei film di fantascienza come "Terminator", in cui macchine superiori rendono gli esseri umani obsoleti in un futuro prossimo. Ma alla luce dei rapidi progressi, gli scienziati si chiedono: "A che punto siamo oggi? I robot possono già sostituire gli esseri umani nelle attività tipiche dell'uomo?" Nella ricerca sistematica delle risposte, sono stati necessari innanzitutto dei criteri per rendere possibile un confronto significativo.
Ci sono dei bracci robotici che possono sostituire gli esseri umani?
Qualsiasi braccio robotico può essere reso più potente e più duraturo aumentando le sue dimensioni e la sua fonte di energia. A un certo punto, però, non entrerà più da nessuna porta. Le macchine possono muoversi più velocemente e in modo più efficiente sulle ruote rispetto agli esseri umani sulle gambe, ma falliscono quando si trovano di fronte a un ostacolo come una scala. Per poter operare in un ambiente creato dall'uomo per l'uomo, i robot devono quindi soddisfare determinati criteri: Tra le altre cose, devono avere masse minime e massime, devono essere in grado di afferrare gli oggetti e devono avere anche delle gambe (anche se possono essere più di due) su cui poter superare le barriere.
Quindi, tra le tante cose, i robot non sono in grado di fare a meno di una serie di cose.
Quindi, su migliaia di robot esistenti, alla fine ne sono rimasti solo 27 che soddisfano tutti i criteri (in caso di dubbio con semplici aggiornamenti come l'estensione delle braccia). I 13 più recenti sono stati presentati al pubblico negli ultimi dieci anni. Tra questi c'è "Spot" dell'azienda robotica statunitense Boston Dynamics, che è disponibile in commercio dal 2020 ed è diventato piuttosto famoso grazie a spettacolari video promozionali su internet.
Più della somma delle sue parti
I ricercatori hanno convertito le cifre chiave caratteristiche dei diversi sistemi, come la massa e il fabbisogno energetico, in un denominatore comune: un chilogrammo di muscolo umano può generare circa 50 watt di potenza, mentre un attuatore tecnico dello stesso peso, come un cilindro idraulico, può facilmente generare dieci volte tanto. In effetti, se analizzati, i singoli componenti robotici si sono spesso dimostrati superiori a quelli biologici: gli azionamenti hanno prestazioni migliori, i sensori sono più sensibili e le strutture di supporto sono più robuste. Tuttavia, se devi assemblarli in un sistema completo, rifornirli di energia ed eventualmente anche di fluido idraulico e raffreddarli, il calcolo appare meno favorevole.
I 22 robot in grado di camminare a passo d'uomo non hanno ottenuto buoni risultati. Non appena i ricercatori hanno messo la velocità in relazione con la massa, le dimensioni o la resistenza, i bipedi, che sono stati ottimizzati dall'evoluzione per camminare, sono stati in grado di tenere testa alle macchine. I singoli robot appositamente progettati per questo scopo hanno comunque ottenuto prestazioni di tutto rispetto. Un esemplare in particolare, chiamato Cassie, sviluppato presso l'Oregon State University, è riuscito a superare gli esseri umani, nonostante il robot sia praticamente composto solo da due gambe.
Uno dei migliori robot umanoidi attualmente disponibili con gambe, torso e braccia è "Atlas" di Boston Dynamics. Mentre Cassie ha bisogno di circa 200 watt per camminare (gli esseri umani hanno bisogno di circa 450 watt), Atlas ne consuma dieci volte tanto alla stessa velocità. In una gara contro gli esseri umani, Atlas sarebbe surclassato: Non può correre alla stessa velocità, né la sua batteria può durare più di un'ora.
Evoluzione ottimizzata per l'efficienza
Come possibile ragione della discrepanza, i ricercatori di Riener citano il fatto che i tessuti biologici contengono strutture elastiche. I tessuti connettivi come i tendini e i legamenti assorbono gli urti, immagazzinano energia e possono poi rilasciarla in modo utile. Secondo gli scienziati, la maggior parte dei robot umanoidi non contiene componenti di questo tipo, almeno non ancora.
Gli scienziati sono giunti a conclusioni simili quando hanno esaminato la possibilità di salire le scale, sollevare o afferrare oggetti o altre sequenze di movimenti speciali. Ci sono sempre dei robot in grado di padroneggiare singole attività, ma nessuno di loro è versatile come gli esseri umani.
Tuttavia, gli autori fanno notare che negli ultimi anni i robot sono diventati sempre più abili ed efficienti e si aspettano ulteriori progressi. Inoltre, non è necessariamente auspicabile progettare un robot che padroneggi il maggior numero possibile di discipline. Analogamente alla divisione del lavoro nella struttura sociale umana, anche le macchine specializzate potrebbero padroneggiare alcuni compiti insieme, a seconda delle necessità. Tuttavia, anche in questi scenari, sarebbe comunque necessario ospitare inizialmente più funzioni nei singoli robot, altrimenti le reti diventerebbero troppo grandi e pesanti.
Con nuovi concetti per progetti più compatti
Riener e i suoi colleghi non hanno ancora trovato una risposta chiara alla domanda sul perché non sia stato possibile costruire un robot superiore a partire da componenti tecnici più veloci e resistenti. "Un fattore limitante", ipotizzano, "potrebbe essere quello di portare i componenti strutturali a misura d'uomo e di integrarli in un design compatto" I nostri muscoli contengono già l'energia sotto forma di vettori energetici molecolari. Gli attuatori artificiali hanno bisogno di batterie, cavi, compressori e tubi ingombranti. Ci sono anche molti sensori dove abbiamo un tessuto nervoso sottile. Tuttavia, il machine learning potrebbe aiutare a rendere i movimenti più fluidi, predittivi ed efficienti. Tuttavia, questo renderà un robot meno goffo solo in misura limitata.
Il futuro della robotica sta nella cooperazione, non nella competizione
Un modo per ottenere un'integrazione significativamente più compatta, secondo i ricercatori, potrebbe essere quello di affidarsi a principi fondamentalmente nuovi nella progettazione, oltre a componenti attualmente già molto sviluppati come i motori elettrici e l'idraulica. Ad esempio, il campo della robotica morbida sta facendo progressi promettenti da oltre un decennio. Tuttavia, sarebbe una sfida non solo portare questi concetti alla maturità applicativa, ma anche collegarli ai componenti estremamente potenti già esistenti utilizzando interfacce adeguate. Per questo motivo, nonostante alcuni concetti di robotica morbida siano stati sviluppati, è necessario che i nostri ricercatori si occupino di questo aspetto. Quindi, nonostante alcuni impressionanti e talvolta spaventosi video promozionali delle aziende di robotica, non c'è ancora nessun Terminator in grado di sopraffare. Nessuna macchina può sostituire l'uomo quando si tratta di affrontare un'ampia gamma di sfide. Al contrario, gli sviluppi sono addirittura incoraggianti: i robot stanno diventando sufficientemente autonomi da poter affiancare l'uomo in compiti quotidiani che per noi sarebbero troppo faticosi, pericolosi o di piccola entità, senza la necessità di controlli troppo complessi. Il futuro della robotica è nella cooperazione, non nella competizione.
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Immagine di copertina: © AndreyPopov / Getty Images / iStock (dettaglio) Un robot probabilmente vincerebbe il tiro alla fune - ma solo se fosse costruito proprio per questo scopo.
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