Paleobionica: un organismo di 450 milioni di anni rinasce con la softbotica – video

I ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Carnegie Mellon University, in collaborazione con paleontologi spagnoli e polacchi, hanno utilizzato prove fossili per progettare una replica robotica del pleurocistitide, un organismo marino che esisteva quasi 450 milioni di anni fa e si ritiene sia stato uno dei primi echinodermi capaci di muoversi utilizzando uno stelo muscolare.

Pubblicata negli Acts of National Academy of Science, la ricerca cerca di ampliare la prospettiva moderna della progettazione e del movimento degli animali introducendo un nuovo campo di studio, la paleobionica, volto a utilizzare la softbotica, la robotica con elettronica flessibile e materiali morbidi, per comprendere i fattori biomeccanici che hanno guidato l’evoluzione utilizzando organismi estinti.

“La Softbotica è un altro approccio per informare la scienza utilizzando materiali morbidi per costruire arti e appendici flessibili dei robot. Molti principi fondamentali della biologia e della natura possono essere spiegati pienamente solo se guardiamo indietro alla sequenza temporale evolutiva di come si sono evoluti gli animali. Stiamo costruendo robot analoghi a studiare come è cambiata la locomozione“, ha affermato Carmel Majidi, autore principale dello studio e professore di ingegneria meccanica alla Carnegie Mellon University.

Poiché il tempo trascorso dagli esseri umani sulla terra rappresenta solo lo 0,007% della storia del pianeta, il regno animale moderno che influenza la comprensione dell’evoluzione e ispira i sistemi meccanici odierni rappresenta solo una frazione di tutte le creature esistite nel corso del tempo.

Utilizzando resti fossili per guidare la progettazione del robot e una combinazione di elementi e polimeri stampati in 3D per imitare la struttura colonnare flessibile dell’appendice mobile, il team ha dimostrato che i pleurocistitidi erano probabilmente in grado di muoversi sul fondo del mare per mezzo di uno stelo muscolare che spingeva l’animale in avanti. Nonostante l’assenza di un analogo attuale (da allora gli echinodermi si sono evoluti fino a includere le moderne stelle marine e i ricci di mare), i pleurocistitidi hanno suscitato interesse tra i paleontologi a causa del loro ruolo fondamentale nell’evoluzione degli echinodermi.

Il team ha stabilito che l’animale avanzava attraverso movimenti ampi dello stelo e che l’aumento della lunghezza dello stelo aumentava significativamente la loro velocità senza costringerli a utilizzare più energia.

“I ricercatori nella comunità della robotica bio-ispirata devono scegliere le caratteristiche importanti che vale la pena adottare dagli organismi“, ha spiegato Richard Desatnik, candidato Ph.D. e co-primo autore.

“Essenzialmente, dobbiamo decidere le migliori strategie di locomozione per far muovere i nostri robot. Ad esempio, un robot stella marina avrebbe davvero bisogno di usare cinque arti per la locomozione, o possiamo trovare una strategia più efficace?” ha aggiunto Zach Patterson, alunno della CMU e co-primo autore.

Il team, ora che ha dimostrato di poter utilizzare i softbotics per progettare organismi estinti, conta di realizzare nuovi robots basandosi su altri antichi animali estinti; ad esempio, sperano di poter realizzare un robot ispirato al primo organismo in grado di spostarsi dal mare alla terra, qualcosa che non può essere studiato allo stesso modo utilizzando l’hardware dei robot convenzionali.

“Portare nuova vita a qualcosa che esisteva quasi 500 milioni di anni fa è emozionante di per sé, ma ciò che ci entusiasma davvero di questa svolta è quanto saremo in grado di imparare da essa“, ha affermato Phil LeDuc, coautore, e professore di ingegneria meccanica alla Carnegie Mellon University. “Non stiamo solo osservando i fossili nel terreno, stiamo cercando di comprendere meglio la vita lavorando con paleontologi straordinari“.

Altri collaboratori del progetto sono Przemyslaw Gorzelak, Istituto di Paleobiologia, Accademia Polacca delle Scienze, e Samuel Zamora, Istituto Geologico e Minerario della Spagna.