Materiali "neurali"

L’intelligenza artificiale sta oramai diventando qualcosa che fa parte della nostra esistenza.
Le auto a guida autonoma, gli assistenti personali, i software sempre più evoluti capaci di suggerirci soluzioni a quello che stiamo cercando in base alle nostre abitudini e necessità, sono frutto dello sviluppo di algoritmi sempre più evoluti capaci di pensare ed evolvere molto rapidamente.

Ovunque ci si sta ponendo il problema etico di come gestire questa intelligenza e di come poterla indirizzare verso fini utili: un caso emblematico è rappresentato dal lavoro condotto degli ingegneri dell’Università della California sulla realizzazione di nuovi materiali.

I ricercatori hanno applicato i concetti di intelligenza artificiale a una nuova categoria di materiali capaci di apprendere e rispondere alle sollecitazioni in modo specifico e differenziato. Questi materiali sono costituiti da un sistema di travi regolabili capaci di cambiare forma e diventare più o meno flessibili a seconda degli stimoli che provengono dall’esterno come ad esempio l’umidità, la velocità, la temperatura, la pressione,…

Il responsabile del progetto, il professor Ryan Lee, ha studiato ed applicato i concetti delle reti neurali e dell’intelligenza artificiale alla meccanica.
Il suo team ha realizzato una struttura di materiali che come le reti neurali del cervello apprende e modifica il proprio comportamento in base alle sollecitazioni esterne, una sorta di memoria muscolare che consente a questi materiali di modificare le proprie azioni in base ai differenti stimoli.

Il sistema è totalmente gestito da un computer che analizza in tempo reale i dati relativi alle forze a cui è soggetto il reticolo di materiali così da trasmettere alla struttura, attraverso una serie di bobine mobili, le relative informazioni in modo che questa possa istantaneamente adattarsi cambiando la propria forma.
Un algoritmo ottimizza l’intero sistema raccogliendo i dati da ciascuno degli estensimetri determinando così la migliore combinazione tra valori di rigidità o flessibilità da distribuire sulla rete per renderla adattabile ad ogni sollecitazione esterna.

Attualmente il prototipo realizzato dai laboratori californiani ha dimensioni macroscopiche, ma l’idea è quella di trasformarlo presto in una nanostruttura.

I campi di applicazione che i ricercatori vedono per questa innovazione sono vari: uno è sicuramente quello di applicarla alle ali degli aerei rendendole così capaci di modificare la propria forma per adattarsi alle sollecitazioni che giungono dalle turbolenze o per ottimizzare i consumi di carburante.

Un’altra riguarda il campo edilizio dove i materiali intelligenti si modificano in base alle azioni esterne provenienti dal vento o dai terremoti; in questo modo, cambiando forma, questi possono diventare resistenti ad ogni tipo di evento esterno avverso.

Il risultato finale, ottenuto grazie anche agli errori del passato, ha portato ad una perfetta combinazione nella posizione degli estensimetri, dei flessori e delle travi, negli spessori e nei modelli della rete riuscendo, in questo modo, a superare il ritardo tra l’input della forza applicata e la risposta del sistema adattandosi in tempo reale alle sollecitazioni del mondo esterno.

Foto cover: Shutterstock