Superare il limite della velocità della luce per le telecomunicazioni

Le competenze umane saranno digitalizzate e democratizzate in futuro attraverso l’Internet delle competenze: una futura Internet che consentirà di utilizzare la tecnologia dei robot e il feedback tattile per trasmettere competenze in tempo reale, indipendentemente da dove ci si trovi o da dove il problema deve essere risolto.

Si consideri un chirurgo altamente specializzato che esegue un intervento in telechirurgia su un paziente a migliaia di chilometri di distanza in cui, nonostante un robot utilizzi il bisturi, l’operazione sembra reale al chirurgo come se stesse usando il bisturi con le proprie mani.

Fisicamente impossibile

Questa visione, tuttavia, oggi non è realizzabile. Ciò è dovuto al fatto che riprodurre la sensazione del tatto utilizzando forze, vibrazioni o movimenti sull’utente, e quindi “ingannare” la pelle e il corpo facendogli pensare che ciò che stiamo provando nel mondo virtuale sia genuino, richiede una rete con latenza inferiore al millisecondo. Reti di telecomunicazione con latenza ultrabassa e larghezza di banda ultraelevata, in cui il comando operativo e il feedback aptico si verificano end-to-end con un ritardo massimo di un millesimo di secondo.

Tale latenza estremamente bassa limita la distanza massima di comunicazione a soli 150 km, anche in condizioni ideali. Il limite alla velocità di telecomunicazioni con informazioni che devono spostarsi avanti e indietro tra l’operatore umano e il robot slave remoto entro il limite di latenza è dato dalla velocità della luce.

“L’abilitazione della trasmissione in tempo reale della sensazione tattile su Internet consentirà potenzialmente diverse operazioni fisiche senza che gli esseri umani siano fisicamente presenti. Ciò aprirà la strada alla prevista Internet delle abilità che disperderà e democratizzerà meglio le abilità e le competenze tra le persone, indipendentemente dal sesso, dall’età e da altre diversità. Ciò può ridurre la quantità di viaggio e le emissioni di CO2 associate. Tuttavia, attualmente il livello di immersione richiesto è irraggiungibile su lunghe distanze. Pertanto, sono necessarie nuove soluzioni per affrontare le sfide“, afferma il professor Qi Zhang del Dipartimento di ingegneria elettrica e informatica dell’Università di Aarhus.

Gemello digitale

Qi Zhang è a capo di un nuovo progetto di ricerca e sviluppo chiamato eTouch, che mira a superare i limiti fisici delle telecomunicazioni odierne. L’obiettivo è creare una risposta immediata, indipendentemente dalla distanza, in modo che il feedback tattile possa essere percepito dall’utente senza ritardi evidenti, anche se la comunicazione è a una distanza di migliaia di chilometri.

Per risolvere questo problema, il team sfrutterà la teleoperazione mediata dal modello, in cui un modello virtuale (un gemello digitale) descriverà accuratamente l’ambiente remoto generando localmente il feedback tattile istantaneamente invece di trasmetterlo su lunghe distanze.

Tuttavia, è piuttosto impegnativo creare un modello accurato ed effettuare aggiornamenti del modello efficaci e affidabili in tempo reale con l’attuale paradigma di elaborazione dei dati. Pertanto, il team utilizzerà il paradigma Edge Computing.

Applicazioni industriali

Il team includerà esperti di livello mondiale nei settori dell’edge computing, della tecnologia dei telerobot e dell’apprendimento automatico dell’Università tecnica di Monaco (TUM), dell’Università tecnica di Dresda (TUD), dell’Università di Aarhus e delle parti industriali interessate, tra cui l’azienda tecnologica Rope Robotics.

Tuttavia, il team non si concentrerà sulla telechirurgia, ma piuttosto sulle applicazioni industriali con operazioni relativamente semplici.

“Realizzare la nostra visione comporta grandi sfide, quindi dobbiamo partire dalle operazioni di base e fare piccoli passi alla volta. Ma se il nostro metodo funziona, potrebbe essere rivoluzionario per l’Internet del futuro e consentire la diffusione dell’Internet tattile su distanze intercontinentali e forse anche nello spazio“, afferma Qi Zhang.

Una delle più grandi tendenze del futuro

L’azienda danese Rope Robotics sta sviluppando robot in grado di poter svolgere il lavoro manuale attualmente richiesto per la manutenzione e la riparazione delle pale delle turbine eoliche. L’obiettivo è un sistema robotico in grado di strisciare sulle pale della turbina eolica e pulirle, levigarle, lucidarle e dipingerle senza intervento diretto di un essere umano ma con la gestione da remoto in edge computing di un operatore umano.

“Per noi è importante avere uno stretto contatto con le principali università del mondo ed essere parte integrante delle ultime ricerche nel nostro campo“, afferma Martin Huus Bjerge, CEO di Rope Robotics. Continua: “Consideriamo l’Internet delle competenze come una delle più grandi tendenze del futuro e non vediamo l’ora di lavorare insieme a questo progetto. È molto eccitante e potrebbe avere un impatto importante sulla tecnologia robotica che sviluppiamo“.

Il progetto eTouch, che sta per Edge Intelligence for Immersive Telerobotics in Touch-enabled Tactile Internet, è supportato dall’Independent Research Fund Denmark con 2,9 milioni di corone danesi. Il progetto è partito nel 2022 e durerà tre anni.