Prendete una ragazza, fatele studiare una materia scientifica come la biologia, spostatela in un contesto a lei alieno come quello dell’ingegneria e della robotica e mettetele in testa di rivoluzionarla con idee che nessuno fino a quel momento aveva mai avuto. Ecco, Barbara Mazzolai è tutto questo assieme: ricercatrice all’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), è responsabile del progetto Plantoid, finalizzato a realizzare robot simili alle piante: «L’ambito di cui mi occupo è quello della robotica ispirata dalla natura – racconta -. Il nostro obiettivo è quello di studiare la natura per carpirne i segreti, dai materiali alle modalità di locomozione. Li studiamo e proviamo a imitarli in una macchina».

Non è stato facile combattere lo scetticismo iniziale di fronte al progetto, del primo robot ispirato alle piante, capace di imitare il comportamento delle radici. «In natura solo la talpa è ideale per l’esplorazione del suolo». Non è nuovo che la biorobotica prenda a modello esseri viventi, umani o animali, ma mai le piante «che, invece, costituiscono una macchina eccellente per il monitoraggio dell’ambiente, grazie alle molteplici radici comunicanti tra loro e dotate di molti sofisticati sensori» – spiega la Mazzolai, già vincitrice del premio Bellisario per la robotica di servizio e della Medaglia del Senato della Repubblica Italiana – precisando che Plantoid, finanziato poi dalla Commissione Europea, «si muove e cresce come le radici: si allunga per esplorare il terreno in cerca di nutrienti, cambia direzione ed aggira gli ostacoli”.

Come è nata l’intuizione, non immediata, di un robot bioispirato alle piante e come ha avuto seguito lo studio bioingegneristico?

«Occupandomi, nell’ambito del monitoraggio ambientale, della realizzazione di sensori per tracciare la presenza di inquinanti, per cercare di ampliare le aree di monitoraggio e predirne l’impatto su ambiente e salute, cercavo soluzioni per integrare tali sensori in dispositivi robotici. Non esiste, del resto, fonte di ispirazione migliore della natura, che in miliardi di anni ha escogitato infinite soluzioni a numerosi problemi. Le piante, poi, si adattano molto rapidamente alle variazioni ambientali, sono uno strumento naturale di esplorazione capillare del terreno, grazie ai sensori di cui sono integrate, e creano dei network più efficienti di qualsiasi rete artificiale».

Come funziona e come cresce esattamente questo robot?

«Le radici del robot si alzano mediante una stampante 3D miniaturizzata che custodisce la sezione elettronica della macchina; grazie a motori integrati che tirano il filamento della radice da allungare, la direzione di crescita può essere regolata in base alle necessità che sono determinate dai 5 sensori sulla punta di ciascuna foglia: di gravità, umidità, temperatura, tattili e chimici. Se programmo il robot per cercare l’acqua, ad esempio, la radice crescerà in quella direzione. Ad addentrarsi nel suolo è l’apice della radice, grazie alla capacità di allungamento delle braccia del plantoide in risposta agli stimoli esterni, con il resto del “corpo” fermo».

Quali sono i campi d’applicazione?

«Anche se concepito per il monitoraggio del suolo (segnalando presenza di contaminanti, metalli pesanti, azoto, fosforo), le molteplici applicazioni vanno dal settore spaziale alle tecnologie endoscopiche in campo medico e biomedico: la funzione di allungamento e flessibilità consente esami meno invasivi e dolorosi, riducendo i contatti più delicati, grazie a endoscopi sottili che si accrescono all’interno di ambienti ristretti, come le anse celebrali. Poi, in collaborazione con l’ESA (Agenzia Spaziale Europea) abbiamo valutato la possibilità di esplorazione di suolo extraterrestre e di ricerca di eventuali risorse, mentre i sistemi di ancoraggio delle radici al terreno potrebbero fornire il modello di quelli delle sonde su superfici impervie, come nel caso di Rosetta e Philae nell’esplorazione della cometa Churyumov Gerasimenko dove l’ancoraggio del modulo alla superficie è stato problematico».

Dunque, pur in assenza di un sistema centralizzato di controllo, le piante producono una risposta coordinata, una strategia che lascia intuire il fatto che ci sia una forma di intelligenza.

«Diciamo che dal controllo centrale degli animali si passa a uno distribuito delle piante. Ciò che conta è che la strada abbia aperto al coinvolgimento di molti altri ricercatori nel mondo, in modo che intorno a questo nuovo concetto di robotica si allarghi una comunità scientifica di ampie vedute che veda nella diversità un valore e nelle sfide tecnologiche un’opportunità concreta per il pianeta ed i suoi abitanti».