RoboWorm: un verme robotizzato e guidato dall’intelligenza artificiale

Grazie all’intelligenza artificiale, alcuni scienziati hanno pilotato il movimento di un organismo biologico multicellulare, bioingegnerizzato. Si tratta di un nematode sensibile al comando della luce. Ecco come funziona.

Un minuscolo verme, lungo circa un millimetro, si muove sinuoso. Ma è un gruppo di ricercatori dell’università di Toronto a guidarne il movimento, controllando con luce laser le risposte muscolari di questa creatura vivente bioingegnerizzata. Il tutto funziona grazie anche a un sistema di intelligenza artificiale che valuta in tempo reale la posizione e il movimento del nematode, ed elabora come aggiustarne la traiettoria. Il nome del progetto, i cui risultati sono descritti sulla rivista Science Robotics, è RoboWorm.

Post-robot

 Da diversi anni la ricerca in robotica sperimenta automi dalle forme diverse rispetto ai classici robot a cui pensiamo di solito. Sempre di più lo fa ispirandosi alle forme degli esseri viventi presenti in natura. Per esempio, la cosiddetta “soft robotics” ha lo scopo di ideare robot morbidi, capaci di avventurarsi in habitat particolari senza danneggiarli, come il piccolo SoFi, un robot di gomma che ricorda un pesce ed è controllato a distanza. Altri robot di questo tipo sono sviluppati quali possibili sonde per entrare nel corpo umano senza che però lesionino i tessuti: è il caso di Octopus, un braccio meccanico che imita il tentacolo di un polpo; di Octobot, una sorta di polpo in miniatura stampato in 3D e controllato da reazioni chimiche; e di GrowBots, la sonda robotica che si ispira alle piante rampicanti.

Il gruppo di scienziati di Toronto è andato oltre, con l’idea di controllare direttamente un essere vivente bioingegnerizzato, piuttosto che creare da zero un robot. A questo scopo gli studiosi hanno scelto il Caenorhabditis elegans, un nematode trasparente (e uno degli animali modello della ricerca in biologia) di cui sappiamo parecchio. Le ricerche genetiche su questo verme sono cominciate negli anni Settanta e nel 2019 è stata completata la mappa di tutte le sue connessioni neuronali.

Bioingegneria e intelligenza artificiale per un robot-zombie

RoboWorm è un verme che difficilmente potremmo incontrare in natura, dato che nell’esperimento è stato impiegato un esemplare geneticamente modificato, le cui cellule muscolari producono una proteina specifica capace di rispondere alla luce. Gli scienziati hanno inoltre inattivato la reazione muscolare autonoma del nematode perché non entrasse in conflitto con gli stimoli luminosi, di fatto paralizzandolo con l’ivermectina, un farmaco utilizzato contro i vermi (soprattutto per uso veterinario).

Una volta esposti alla luce laser blu, i muscoli del nematode hanno cominciato a contrarsi. Ma perché lo facessero in modo ordinato, i movimenti sinuosi del C. elegans sono stati studiati minuziosamente per capire quali impulsi muscolari attivare tramite il laser, in modo che l’animale così diretto potesse imitare il movimento libero tipico dei nematodi. Un sistema di intelligenza artificiale analizzava dunque l’immagine del nematode in movimento al microscopio e, attraverso un meccanismo di feedback, ne “aggiustava” le contrazioni e la traiettoria, regolando gli impulsi emessi dal laser. L’intelligenza artificiale è stata in grado di guidare RoboWorm attraverso un labirinto microscopico.

I ricercatori ci tengono a specificare che ancora non ci sono ricadute pratiche efficaci, per esempio nella ricerca biomedica, ma lo stesso principio potrebbe essere utilizzato per sviluppare altri micro-robot guidati dalla luce, o veri e propri robot viventi. Imitando per esempio le capacità del fungo Ophiocordyceps unilateralis, un parassita capace di infestare le formiche e di modificarne il comportamento e il movimento per scopi specifici.