Robotica e intelligenza artificiale simulano le reti vegetali-fungine per mitigare i cambiamenti climatici
I-Wood: un progetto dell’Istituto Italiano di Tecnologia finanziato dall’Unione europea
[27 Febbraio 2023]
Le reti fungine sotterranee connettono le piante permettendo lo scambio di sostanze nutritive e informazioni, oltre che il mantenimento di ecosistemi sani e svolgono un ruolo essenziale nel mantenere ecosistemi naturali sani e nel limitare il riscaldamento globale. Le reti fungine sono state chiamate Wood Wide Web, (rete mondiale degli alberi), per la loro somiglianza con il il World Wide Web e devono essere preservate se vogliamo mitigare l’accelerazione del ciclo del carbonio e i suoi effetti sul cambiamento climatico.
Il progetto I-Wood dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) – iniziato il primo maggio 2021 e che terminerà il 30 Aprile 2026, finanziato con 2 milioni di euro da Excellent Science dell’ European Research Council (ERC) – sta studiando «Le interazioni tra vegetali e funghi (micorriziche) al fine di ricrearle grazie allo sviluppo di modelli virtuali e reti robotiche fisiche».
I ricercatori dell’IIT spiegano che «Tali sistemi imiteranno le reti vegetali utilizzando radici robotiche che crescono e si espandono in risposta alle condizioni ambientali, si scambiano informazioni e adottano comportamenti collettivi ispirati a quelli dei vegetali. Collaudate in una rete sociale mista su piccola scala, interagiranno con piante reali per semplificare lo sviluppo di micorrize. I-Wood sarà pioniere di un nuovo paradigma nell’ambito della robotica dell’intelligenza artificiale, e offrirà nuove conoscenze sulle comunità vegetali, di grande importanza per la biodiversità e la tutela del clima».
All’IIT sono convinti che «Robotica e Intelligenza Artificiale (AI) possono offrire soluzioni concrete per un’analisi più approfondita dei processi naturali alla base di questo cambiamento globale e per lo sviluppo di tecnologie sostenibili. Sulla base di questo, I-Wood propone un nuovo paradigma di reti robotiche virtuali e fisiche ispirate alla comunicazione inter-pianta mediata da funghi sotterranei e ai comportamenti collettivi associati. Nello specifico, I-Wood studierà, estrarrà e formalizzerà le regole dei meccanismi di interazione pianta-fungo per sviluppare: un modello simile a un perceptron ispirato alla pianta; e una nuova generazione di robot ispirati alle piante in grado di esplorare il suolo utilizzando le loro radici con capacità di crescita, invecchiamento, ramificazione e allungamento in risposta alla loro percezione aumentata dalla rete e implementando comportamenti collettivi ispirati alle piante. Imitando le piante, questi sistemi intelligenti distribuiti co-svilupperanno morfologia e comportamento in un ambiente dinamico». L’impatto e la fattibilità dell’approccio vengono testati in un social network misto, ridimensionato in un ambiente confinato, dove i robot interagiscono con piante reali per facilitare lo sviluppo di reti micorriziche. Il tutto è basato su un forte approccio multidisciplinare,
Barbara Mazzolai, direttrice associata per la robotica e Direttore del Laboratorio Bioinspired Soft Robotics dell’IIt ed ex ditrettrice del Centro IIT di Micro-BioRobotica (CMBR) di Pontedera, è convinta che «Queste tecnologie contribuiranno ad aumentare le conoscenze sulla relazione tra simbionti e ospiti»
Un progetto che ha attirato l’attenzione di Horizon – the EU research & innovation magazine che lo presenta così: «Il team della Mazzolai ha una serra dove coltiva piante di riso inoculate con funghi. Finora, i ricercatori hanno esaminato separatamente la crescita di radici e funghi. Presto, hanno in programma di unire le loro scoperte per vedere come, quando e dove si verifica l’interazione tra le due cose e quali molecole coinvolge. I risultati potranno essere successivamente utilizzati dai robot di I-Wood per aiutare la simbiosi naturale tra funghi e radici a funzionare nel modo più efficace possibile. Il team spera di iniziare a sperimentare con i robot in serra entro la fine di quest’anno».
secondo la Mazzolai, «Le radici robotiche possono essere programmate per muoversi autonomamente, aiutate da sensori nelle loro punte. Come le vere radici o i lombrichi che si muovono sottoterra, cercheranno anche passaggi più facili da attraversare grazie al terreno più morbido o meno compatto».
Le radici robotiche vengono sviluppate nell’ambito di progetti finanziati dall’Unione europea che stanno esaminando come le versioni artificiali degli esseri viventi fondamentali per il mantenimento degli ecosistemi possano aiutare gli organismi della vita reale e il loro ambiente a sopravvivere e prosperare, garantendo al tempo stesso che il cibo per le persone rimanga abbondante. Horizon conclude: «Questo potrebbe essere cruciale per il futuro a lungo termine del pianeta, in particolare con molte specie che attualmente affrontano un forte declino della popolazione a causa di minacce che includono la perdita di habitat, l’inquinamento e il cambiamento climatico».