premio Antonio Feltrinelli dell’Accademia dei Lincei(2000), il premio Herlitzka dell’Accademia delle scienze diTorino (2005), il Grawemayer award dell’University ofLouisville (2007), il premio Jean-Louis Signoret in neu-ropsicologia della Fondazione IPSEN (2010), il premioPrincipe delle Asturie (2011), il Brain prize della GreteLundbeck European brain research foundation di Copen-hagen (2014), assegnatogli «per la ricerca pionieristica suimeccanismi cerebrali che sottendono alle funzioni umanecomplesse come alfabetizzazione, abilità di calcolo, cogni-zione e comportamento, e gli sforzi di comprensione dei di-sturbi cognitivi e comportamentali».

Nel 1961 si è laureato in medicina all’Università di Pa-dova, in seguito specializzandosi in neurologia. Pressol’Università di Parma, dal 1975 è professore di fisiologiaumana e dal 2002 direttore del Dipartimento di neuro-scienze. È inoltre coordinatore del Brain center for socialand motor cognition dell’Istituto italiano di tecnologia(IIT). Nell’attività di ricerca condotta da R., il principaleinteresse è stato lo studio delle funzioni cognitive dei neu-roni della corteccia motoria. Agli inizi degli anni Novantadel 20° sec., esaminando le proprietà della corteccia cere-brale premotoria di macaco, ha scoperto un tipo di neuronicapaci di attivarsi sia quando l’animale esegue semplicimovimenti finalizzati a uno scopo (come afferrare un og-getto), sia quando l’animale guarda un altro individuo ese-guire lo stesso movimento. A questi neuroni è stato dato ilnome di neuroni specchio proprio perché sembrano rifletterele azioni eseguite da un soggetto nel cervello di chi lo os-serva. Successivamente R. ha individuato i neuroni spec-chio anche nel cervello umano, in due settori della cortec-cia cerebrale: il lobo parietale inferiore e il giro frontaleinferiore. Oltre a rappresentare la prima evidenza di unmeccanismo neurofisiologico in grado di spiegare alcuniaspetti di base della nostra intelligenza sociale, come la ca-pacità di comprendere le emozioni e le sensazioni altrui, lascoperta dei neuroni specchio ha numerose altre ricadute:infatti, sembra che anche il linguaggio possa avere legamicon questo meccanismo, così come determinati disordinicomportamentali, per es. l’autismo.

Tra le sue opere letterarie più recenti: So quel che fai. Ilcervello che agisce e i neuroni specchio (2006), in collabora-zione con Corrado Sinigaglia; Nella mente degli altri. Neu-roni specchio e comportamento sociale (2007), in collabora-zione con Lisa Vozza. Paola Vinesi

ROBOTICA. – Gli sviluppi della robotica. Pro-gressi nei componenti e negli algoritmi per la robo-tica. Sviluppo delle applicazioni della robotica in-dustriale e di servizio. Bibliografia

La r. si occupa della progettazione, della realizzazionee dell’impiego dei robot. I robot sono macchine complessedotate di autonomia di movimento e ragionamento per losvolgimento di compiti di varia natura, programmabilitramite computer e in grado di eseguire azioni guidate dainformazioni sensoriali. A questa definizione tecnica sipreferisce spesso una concezione molto più ampia e sug-gestiva: il robot come ‘connessione intelligente tra perce-zione e azione’. In essa sono raccolti tutti gli aspetti carat-teristici dei robot moderni, dall’uso generalizzato di sensoriper raccogliere dati ed elaborare informazioni dall’am-biente esterno, al processo deduttivo e autonomo partendoda questi dati e confrontando lo stato corrente con gliobiettivi e i compiti assegnati, fino alle decisioni da pren-dere in tempo reale sui movimenti e le azioni da eseguire.

Gli sviluppi della robotica. – Da un punto di vista scien-tifico, la r. è maturata negli ultimi cinquant’anni come di-sciplina unitaria, sebbene con contenuti trasversali. In unrobot, infatti, si coniugano varie conoscenze ingegneristi-che: la meccanica per la locomozione e la manipolazione,l’energetica dei motori elettrici e degli attuatori pneuma-tici, l’elettronica dei sensori, le strutture informatiche peril calcolo e la memorizzazione, l’automatica per il con-trollo del movimento in feedback. Accanto a queste, sonoperò altrettanto rilevanti gli aspetti psicocognitivi legati al-l’apprendimento e al ragionamento, gli studi sulle compe-tenze sociali sfruttati nella comunicazione robot-utente, ola riproduzione di comportamenti e funzioni ispirati allabiologia, in modo da favorire l’adattamento del robot ai di-versi ambienti in cui opera.

Con i primi manipolatori industriali costruiti nel de-cennio 1960-70, la r. ha risposto al bisogno di macchineutili e affidabili che sostituissero gli operatori umani incompiti ripetitivi o pericolosi, e che avessero al contempoun impiego più flessibile rispetto alle macchine automati-che CNC (Controllo Numerico Computerizzato), specializ-zate viceversa in singole operazioni. Dalla sintesi di diversetecnologie, i robot, di fatto dei bracci meccanici articolati,hanno portato all’automazione di molteplici operazioni ecompiti del processo produttivo, soprattutto in ambitomanifatturiero. Le caratteristiche principali dei robot in-dustriali continuano a essere anche oggi l’elevata velocità,la precisione e la ripetibilità, accanto a una programmabi-lità sempre più ampia.

D’altro canto, i robot antropomorfi hanno da semprerappresentato il desiderio dell’uomo di replicare se stesso.Il paradigma di un automa cibernetico con capacità moto-rie, sensoriali e intellettive analoghe o superiori a quelleumane, che ci possa aiutare o sostituire in compiti faticosio noiosi, e con cui interagire in modo naturale, ha a lungoispirato la letteratura e la filmografia fantascientifica. Lastessa parola ròbot (da una radice slava che vuol dire «la-voro») è stata introdotta nel 1920 in una pièce teatrale(R.U.R.) del drammaturgo ceco Karel !apek. La primavera risposta della ricerca e della tecnologia robotica a que-ste attese è stata data solo all’inizio di questo secolo, con larealizzazione del robot umanoide Asimo della Honda.

Un senso dell’enorme sviluppo che ha avuto la r. negliultimi cinque decenni si può cogliere dal confronto delprimo robot a base mobile controllato da un computer edotato di autonomia, l’ancora ‘traballante’ Shakey, svilup-pato dallo Stanford Research Institute nel 1970, con le pre-stazioni di robot aspirapolvere a basso costo attualmente incommercio, che eseguono il loro lavoro di pulizia esplo-rando da soli ambienti domestici complessi e variabili; op-pure, con le capacità delle automobili che parcheggiano au-tomaticamente in spazi ristretti e, a breve termine, deiveicoli di trasporto personale (per ora ancora prototipi,come la Google car), in grado di percorrere migliaia di chi-lometri navigando autonomamente e in sicurezza in tuttele condizioni ambientali e di traffico.

Secondo i dati del World robotics report del 2014, i ro-bot industriali operativi nel mondo sono circa 1,5 milioni,di cui oltre la metà nel continente asiatico, con un ricam-bio di 200.000 nuove unità l’anno (la vita media di un ro-bot industriale è di 12-15 anni), previsto in leggera crescita.Un parametro interessante è quello della ‘densità’ dei ro-bot industriali rispetto agli addetti umani in un dato set-tore. Per es., l’Italia si colloca al quinto posto per densitànel settore manifatturiero, dietro Repubblica di Corea,Giappone, Germania e Svezia, con oltre 150 robot ogni

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RIZZOLATTI - ROBOTICA

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10.000 addetti. Da un punto di vista statistico, questi datiseguono abbastanza fedelmente i principali indicatori eco-nomici dei Paesi più industrializzati, come pure i fattori dicrescita o di ristagno dei settori in cui la robotizzazione èpiù pronunciata (per primo quello automobilistico, se-guito dal settore della componentistica elettronica ed elet-tromeccanica, quello della lavorazione dei metalli, dellagomma e plastica, e dell’industria alimentare).

Accanto al mercato più tradizionale della r. industriale,si sta rapidamente sviluppando quello della robotica di ser-vizio, termine che include tutte le applicazioni non indu-striali sia per attività professionali (manipolatori per usomedico, robot per la sorveglianza, robot sottomarini o perl’agricoltura), sia per attività domestiche e uso personale.Nel 2013, sono stati immessi sul mercato 21.000 robot perattività di servizio professionale e la stima per il triennio2014-17 è di oltre 130.000 nuove unità. Ma è la r. dome-stica e personale quella per cui si prevede un’espansione piùeclatante in un futuro ormai non troppo lontano. Si pensaa robot che svolgeranno al nostro servizio le più comuni at-tività quotidiane, in stretta collaborazione con gli utentiumani e quindi in condizioni di massima sicurezza e affi-dabilità e interagendo attraverso modalità naturali (voce,gesti, contatti). A questa visione ha fatto riferimento ancheBill Gates, uno dei padri della rivoluzione informatica (Arobot in every home, «Scientific American», genn. 2007, pp.58-65), prevedendo uno sviluppo dei personal robot e unimpatto sulla società più o meno analogo a quello che si èavuto con i personal computer nei precedenti due decenni.In modo simile, gli organizzatori della RoboCup, una del -le competizioni scientifiche tra robot umanoidi, hannocome obiettivo per il 2050 quello di avere una squadra dirobot calciatori in grado di battere una squadra compostada persone.

Nel seguito sono brevemente descritti alcuni aspettitecnologici emergenti nei robot dell’attuale e prossima ge-nerazione e i principali sviluppi nelle applicazioni in am-bito industriale e di servizio.

Progressi nei componenti e negli algoritmi per la robotica.– Il progetto delle componenti meccaniche dei robot si è an-dato orientando verso strutture articolate leggere, ma conmateriali sufficientemente rigidi da garantire un’elevataprecisione di posizionamento, che permettano una ridu-zione dei consumi energetici assieme a una maggiore de-strezza e velocità nei movimenti. La locomozione avvienetramite basi mobili con ruote (convenzionali o omnidire-zionali) o su gambe (robot bipedi o con 4-6 gambe). I si-stemi di attuazione dei robot industriali fanno ormai ricorsoprevalente a motori elettrici a correntealternata senza spazzole (brushless),con ridotti problemi di manutenzione,prestazioni uniformi (grazie a comandidi controllo più sofisticati) e potenze ingrado di movimentare un carico utileanche di qualche centinaio di chili.

Un aspetto particolare riguardal’introduzione di elementi di trasmis-sione del moto che siano intenzional-mente cedevoli. Questa scelta permettedi assorbire passivamente urti acci-dentali (per la sicurezza d’uso) ovverodi accumulare progressivamente ener-gia elastica per realizzare movimentiesplosivi anche con attuatori di po-tenza limitata (migliori prestazioni di-namiche). Per modulare queste due

caratteristiche complementari ci si è ispirati al comporta-mento agonista/antagonista della muscolatura umana, inse-rendo due motori per ciascun giunto, al fine di ottenere unacedevolezza variabile. Un esempio concreto di applicazionedi questi concetti innovativi è la mano SoftHand dell’Uni-versità di Pisa (fig. 1). Rispetto alla complessità delle prece-denti mani robotiche, questa struttura antropomorfa utilizzaun solo motore (sotto-attuazione) e ha tutte le trasmissionicedevoli che si adattano passivamente alle forme svariate de-gli oggetti da prendere.

I sensori propriocettivi dei manipolatori robotici sisono ridotti ai soli encoders per la misura della posizione deigiunti, ora con risoluzione angolare molto elevata (fino a36.000 impulsi/giro negli encoders incrementali). In pre-senza di trasmissioni cedevoli, ci sono anche dei sensori dicoppia elastica ai giunti. Robot mobili di natura diversa,come quelli sottomarini o volanti, dispongono di altri sen-sori specifici, per es. unità inerziali (IMU) per la misuradell’assetto. Anche le prestazioni e i rapporti qualità/prezzodella sensoristica esterocettiva (integrata a bordo del roboto posizionata nell’ambiente) sono molto migliorati. Sonoora molto più diffusi nei robot i sistemi di visione (ste-reo/colore), quelli di misura della distanza (laser, ultra-suoni, infrarossi), i sensori combinati di visione e profon-dità (RGB-D), i sensori di forza/coppia al polso e quellitattili distribuiti. Non meno rilevante è stato il progressonegli organi di calcolo, sempre più potenti e compatti, ne-cessari a gestire con vincoli stringenti di tempo reale lacomplessità crescente dei sistemi robotici e dei relativicompiti da affrontare in autonomia. Si usano spesso com-ponenti modulari e distribuiti, connessi a Internet, con si-stemi operativi e programmi open source (quali Linux e ilmiddleware ROS, Robot Operating System). Maggiore at-tenzione è data alle applicazioni a basso costo (gestibilicon sistemi tipo Arduino) e allo sviluppo di componentielettronici in scala micro o nano (per es., per la r. medicaall’interno del corpo umano).

Da un punto di vista dei metodi e degli algoritmi per lar., tra i numerosi risultati scientifici raggiunti negli ultimianni, si segnalano: 1) un approccio efficiente al problemadella localizzazione e della simultanea mappatura dell’am-biente (SLAM, Simultaneous Localization And Mapping).Questo problema è al cuore dell’autonomia di un robot mo-bile e la sua soluzione è alla base degli attuali algoritmi diesplorazione e navigazione. Il robot parte da una conoscenzaa priori (eventualmente nulla) sull’ambiente e usa incre-mentalmente i propri sensori per stimare in modo ricor -sivo sia la posizione delle caratteristiche naturali o artificiali

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ROBOTICA

Fig. 1 – La mano robotica SoftHand dell’Università di Pisa( per cortesia Antonio Bicchi)

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presenti nella mappa dell’ambiente sia la propria posi-zione relativamente a esse; 2) l’impiego di metodi proba-bilistici randomizzati per la soluzione di problemi di pia-nificazione del moto tra ostacoli per robot con elevatonumero di gradi di libertà. Tali problemi sono intrattabilida un punto di vista della loro complessità computazionale(con crescita non polinomiale in funzione della dimen-sione del problema) mediante metodi deterministici. L’usodi semplici tecniche randomizzate, insieme a diverse euri-stiche di ricerca, ha permesso viceversa di trovare soluzioniin modo molto rapido, anche nel caso di ambienti pieni diostacoli e con passaggi liberi molto ristretti.

Sviluppo delle applicazioni della robotica industriale e diservizio. – In molti settori industriali, l’efficienza nell’au-tomazione che impiega i robot al posto degli operatoriumani si è spinta fino a limiti strutturali. Alcuni migliora-menti si possono ancora avere nelle modalità con le qualivengono programmati compiti complessi. Il robot può es-sere infatti istruito attraverso interfacce uomo-macchina piùintuitive e di natura multimodale (gesti, voce). Una nuovasfida riguarda invece la possibilità di collaborazione direttatra uomo e robot. Alcuni compiti complessi possono essereeseguiti al meglio e più rapidamente solo combinando la na-turale adattabilità degli esseri umani alla precisione e forzadei robot. Questa operatività richiede però la condivisionedello spazio di lavoro uomo-robot e lo sviluppo di capacitàdi coesistenza che soddisfino nuovi standard di sicurezza. Ilmonitoraggio dell’ambiente avviene mediante un sensoredi visione e profondità, i cui dati consentono il calcolo intempo reale delle distanze tra robot e ostacoli ambientali.Tale informazione guida opportuni algoritmi di controlloreattivo del moto del robot, in grado di garantire l’assenzadi collisioni e di contatti indesiderati.

Il problema dell’interazione fisica e cognitiva tra roboted esseri umani è rilevante anche nelle applicazioni della r.di servizio. In ambito di r. medica, le protesi robotiche,come anche gli esoscheletri indossabili per la riabilita-zione, prevedono un contatto e uno scambio di forze con-tinuo tra struttura robotica e parti del corpo umano. Nei si-stemi per la chirurgia robotica, il robot è posto, da un lato,in contatto fisico con il paziente e, dall’altro, tramite un’in-terfaccia aptica (ossia atta a ricercare informazioni tattili),è in contatto con il chirurgo.

L’autonomia del robot, intesa comecapacità di pianificare compiutamente leproprie azioni in condizioni di totale iso-lamento o in ambienti estremi, è crucialenelle missioni di r. spaziale, planetaria osottomarina. Condizioni analoghe sihanno nell’impiego di robot o droni inoperazioni di ricerca e salvataggio (a se-guito di catastrofi naturali o per opera-zioni militari), in cui alcune attività sonoperò tipicamente teleoperate. Un pro-blema critico è quello della responsabilitàmorale e oggettiva nelle decisioni presein autonomia dai robot. La roboetica saràun tema di importanza fondamentale nelprossimo futuro. Un aspetto ulterioredella ricerca nella r. personale riguardal’impiego sociale di robot umanoidi, peres. con finalità di assistenza agli anziani,in una società in progressivo invecchia-mento. Oltre alle capacità di movimento,ai robot umanoidi come l’iCub (fig. 2), sirichiederà soprattutto abilità nell’intera-

gire con esseri umani, comunicando in un linguaggio na-turale fino a esprimere le emozioni.

Bibliografia: H. Choset, K. Lynch, S. Hutchinson et al.,Principles of robot motion: theory, algorithms, and implementation,Cambridge 2005; S. Thrun, W. Burgard, D. Fox, Probabilisticrobotics, Cambridge 2005; Springer handbook of robotics, ed. B. Si-ciliano, O. Khatib, Berlin-Heidelberg 2008; B. Siciliano, L.Sciavicco, L. Villani, G. Oriolo, Robotica: modellistica, piani-ficazione e controllo, Milano 2010; P. Corke, Robotics, vision andcontrol: fundamental algorithms in MATLAB, in Springer tractsin advanced robotics, 73° vol., Berlin-Heidelberg 2011; IEEEspectrum, Robots: a richly interactive iPad app featuring theworld’s most amazing robots, http://robotsapp.spectrum.ieee.org/(2 sett. 2015). Alessandro De Luca

ROMANIA. – Demogra-fia e geografia economica.Storia. Architettura. Let-teratura. Bibliografia. Ci-nema

Demografia e geografiaeconomica. – Stato dell’Eu-ropa orientale. La popola-zione della R., che era secon -do un censimento del 2011 di20.121.641 ab., è di 21.640.168

ab. secondo una stima UNDESA (United Nations Depart -ment of Economic and Social Affairs) del 2014, con una den-sità media piuttosto bassa (90,5 ab./km2). Prosegue la ten-denza al decremento demografico registrata a partire dallametà degli anni Novanta del secolo scorso e dovuta a un in-cremento naturale tendenzialmente negativo ("3,5‰ nelperiodo 2010-15), unito a un’emigrazione lenta e costanteverso i Paesi confinanti, specialmente dopo l’ingresso nel-l’Unione Europea (UE), avvenuto formalmente il 1° gen-naio del 2007. Il Paese si presenta scarsamente urbanizzato:solo il 54% della popolazione risiede in città e l’unico cen-tro urbano di un certo rilievo è rappresentato dalla capitale,Bucarest (1.883.425 ab. nel 2011), mentre Cluj-Napoca, se-conda città per popolazione e polo economico del Nord-Ovest, non supera i 325.000 abitanti. Dal punto di vista et-nico, il censimento del 2011 ha confermato in linea di

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ROBOTICA - ROMANIA

Fig. 2 – Il robot umanoide iCub( fot. Duilio Farina/per cortesia Istituto italiano di tecnologia)

Slovacchia

PoloniaUcraina

Moldavia

MarNero

Turchia

Ungheria

Serbia

Bulgaria

Macedonia

Kosovo

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