Le 5 innovazioni che cambieranno le nostre vite in 5 anni

Nel 1609, in Italia Galileo Galilei fu il primo a dimostrare le prime applicazioni del telescopio e riuscendo a vedere il cosmo in modo completamente nuovo. Fu in grado di dimostrare la teoria che la Terra e gli altri pianeti del nostro sistema solare orbitano intorno al Sole, fenomeno che fino a quel momento non era stato possibile osservare. Così come fece il genio italiano, Ibm Research prosegue la tradizione dell'applicazione del metodo scientifico attraverso la ricerca di nuovi strumenti (che si tratti di dispositivi fisici o di strumenti software avanzati) progettati per rendere visibile ciò che nel nostro mondo non è, dal livello macroscopico fino alle dimensioni nanometriche.

Così come invenzioni come microscopio e termometro ci hanno permesso di osservare e valutare oggetti e cambiamenti invisibili a occhio nudo, i progressi nel campo dell’intelligenza artificiale e delle nanotecnologie, spiega Dario Gil, Vice President Science & Solutions di Ibm Research, porteranno alla nascita di una nuove generazione di strumenti scientifici che ci consentiranno di osservare sistemi complessi presenti nel nostro mondo, ma non ancora visibili. L'innovazione in questo settore ci permetterà di migliorare le tecniche di coltivazione agronomiche, di aumentare l'efficienza energetica, di individuare le fonti di inquinamento dannose prima che sia troppo tardi, nonché di prevenire il prematuro declino fisico e mentale, solo per fare alcuni esempi. Il team globale di scienziati e ricercatori Ibm si sta adoperando costantemente per trasferire il più rapidamente possibile queste invenzioni dai laboratori di ricerca al mondo delle applicazioni pratiche.
Queste le cinque innovazioni scientifiche che nei prossimi cinque anni renderanno visibile ciò che oggi non lo è:

Lo studio 

1. DIMMI COME PARLI E TI DIRÒ COME STAI. Presto, grazie all’intelligenza artificiale, le nostre parole diventeranno un indicatore dello stato della nostra salute mentale. Il cervello è per certi versi ancora una "scatola nera" che non siamo in grado di comprendere completamente, il linguaggio rappresenta una chiave per accedervi. Nell’arco dei prossimi cinque anni, ciò che diciamo o scriviamo potrà essere utilizzato come indicatore per valutare lo stato della nostra salute psichica e del nostro benessere. L'individuazione e l'analisi con nuovi sistemi cognitivi di pattern o "ricorrenze peculiari" nel nostro linguaggio parlato o scritto permetterà di fornire segnali rilevatori di disturbi psichici e neurologici precocemente, in modo da aiutare medici e pazienti a prevedere, monitorare e tenere traccia di queste patologie in modo più efficace. Attualmente, sono sufficienti circa 300 parole per contribuire a prevedere in un paziente la probabilità di psicosi da parte dei medici. I computer cognitivi sono in grado di analizzare il linguaggio orale o scritto dei pazienti per cercare indicatori significativi, tra cui significato, sintassi e intonazione. Combinando i risultati di queste misure con quelli provenienti da dispositivi indossabili e sistemi di diagnostica per immagini (risonanza magnetica ed elettroencefalogramma), è possibile delineare un quadro più completo dell'individuo, che aiuta il personale sanitario a identificare, comprendere e trattare in modo più efficace la patologia che sta all’origine del disturbo.

2. VISTA DA SUPERMAN. Oltre il 99,9% dello spettro elettromagnetico non può essere osservato a occhio nudo. Nel corso dell’ultimo secolo, gli scienziati hanno realizzato strumenti che possono emettere e percepire energia a differenti lunghezze d'onda. Attualmente facciamo affidamento proprio su alcuni di queste tecnologie per ottenere immagini del nostro corpo a scopo medico, per ispezionare le cavità all'interno dei nostri denti, per controllare i nostri bagagli all'aeroporto o per assistere un aereo in atterraggio in caso di nebbia. Tuttavia, questi strumenti sono estremamente specializzati e costosi e consentono di rendere visibili soltanto determinate porzioni dello spettro elettromagnetico.
Nel corso dei prossimi cinque anni, nuovi dispositivi che utilizzeranno tecnologie di hyperimaging combinati con strumenti di intelligenza artificiale ci aiuteranno a vedere ben oltre il dominio della luce visibile, combinando molteplici bande dello spettro elettromagnetico per rivelare informazioni preziose o potenziali pericoli che rimarrebbero altrimenti sconosciuti o nascosti alla vista; l’aspetto più importante è però che questi dispositivi saranno portatili, disponibili a un prezzo ragionevole e accessibili a un più vasto numero di applicazioni e la vista da supereroi sarà parte delle nostre esperienze quotidiane. La possibilità di osservare i fenomeni fisici invisibili o appena visibili che ci circondano può contribuire a rendere le strade e le condizioni del traffico più sicure per i conducenti di automobili e per le stesse vetture con pilota automatico. Ad esempio, utilizzando una combinazione di dispositivi di analisi di immagini a onde millimetriche, videocamere e altri sensori, la tecnologia di hyperimaging potrà guidare in modo sicuro un veicolo attraverso la nebbia o la pioggia, può rilevare condizioni stradali pericolose e scarsamente visibili, come la formazione di ghiaccio vetroso, o rivelare la presenza di oggetti sulla strada, la loro distanza e dimensioni. Le tecnologie di cognitive computing saranno in grado di elaborare questi dati e riconoscere la differenza tra la presenza di semplice immondizia rovesciata sulla strada, di un cervo che la attraversa, o di una buca nell’asfalto che potrebbe provocare una foratura.
Integrate negli smartphone queste tecnologie potrebbero consentire, partendo da una fotografia del cibo che mangiamo, mostrarne il valore nutrizionale o informarci se è sicuro da consumare. L’hyperimaging di un farmaco o di un assegno bancario potrebbe rivelarci se sono presenti aspetti illeciti che non conosciamo, rendendo visibile ciò che in passato era impossibile da percepire.

3. DAL MICRO AL MACROSCOPIO. Grazie all'Internet of Things, sono ora disponibili nuove fonti di dati provenienti da milioni di oggetti connessi: dai frigoriferi alle lampadine, ai cardiofrequenzimetri, fino ai sensori remoti come droni, telecamere, stazioni meteorologiche, satelliti e telescopi. Esistono già più di 6 miliardi di dispositivi connessi che generano decine di exabyte di dati ogni mese, con un tasso di crescita che supera il 30% all'anno. Dopo aver adeguatamente digitalizzato informazioni, transazioni commerciali e interazioni sociali, ora abbiamo avviato la digitalizzazione del mondo fisico.
Nell’arco dei prossimi cinque anni, useremo software e algoritmi di apprendimento automatico che ci aiuteranno a organizzare le informazioni relative al mondo fisico, per poter visualizzare e comprendere i vasti e complessi insiemi di dati raccolti da miliardi di dispositivi. Ibm identifica tutto ciò con la parola “macroscopio” però, a differenza del microscopio che ci serve per vedere tutto ciò che è di piccole dimensioni o del telescopio che ci serve a visualizzare gli oggetti molto lontani, questo è un sistema di software e algoritmi progettato per riunire dati complessi relativi all'osservazione della terra nei suo complesso e dei suoi sistemi fisici per analizzarne il significato.
Ad esempio, grazie alla possibilità di aggregare, organizzare e analizzare i dati sul clima, sulle condizioni del terreno e sui livelli idrici in relazione alle attuali pratiche di irrigazione, una nuova generazione di agricoltori avrà a disposizione informazioni preziose per determinare le specie più adatte per il raccolto, il punto più indicato per la coltivazione e le modalità più idonee per una resa ottimale, salvaguardando nel contempo preziose risorse idriche.
In futuro, le tecnologie di macroscopia potrebbero gestire anche la complessa indicizzazione e correlazione dei vari strati e volumi di dati raccolti dai telescopi, in modo da prevedere le collisioni tra asteroidi e darci nuove informazioni sulla loro composizione.

IL CHIP CHE SALVA LA VITA. La diagnosi precoce delle malattie è un aspetto cruciale. Nella maggior parte dei casi, quanto prima la patologia viene diagnosticata, tanto più alta è la probabilità di guarigione o comunque quella di poterla tenere sotto controllo. Tuttavia, malattie come le neoplasie o il morbo di Parkinson possono essere di difficile rilevazione e rimanere occulte all’interno del nostro corpo finché non compaiono sintomi rivelatori macroscopici. Molte informazioni sullo stato della nostra salute possono essere ricavate da minuscole bioparticelle contenute nei fluidi corporei come saliva, lacrime, sangue, urina e sudore. Le tecniche scientifiche attuali non sono ancora completamente adeguate per catturare e analizzare queste bioparticelle, che sono migliaia di volte più piccole del diametro di un capello.
Nell’arco dei prossimi cinque anni, nuovi dispositivi di analisi biologica e medica “on a chip” fungeranno da “detective” della nostra salute sfruttando le nanotecnologie. Questi dispositivi permetteranno di identificare indizi, attualmente invisibili, presenti nei nostri fluidi corporei consentendo, ad esempio, di sapere immediatamente se è opportuno rivolgersi a un medico. L'obiettivo è quello di organizzare in un unico chip di silicio tutti i processi necessari per l’analisi di una patologia che normalmente richiederebbe esami di biochimica di laboratorio su vasta scala.
La tecnologia lab-on-a-chip potrebbe in ultima analisi essere concentrata in un comodo dispositivo palmare, per permettere alle persone di misurare rapidamente e regolarmente la presenza di vari biomarcatori contenuti in piccole quantità di fluidi corporei e di inviare queste informazioni in streaming sul cloud, stando comodamente a casa propria. Queste informazioni potrebbero quindi essere combinate con i dati provenienti da altri dispositivi IoT, come quelli per il monitoraggio del sonno e degli smart watch, per essere analizzati da sistemi di intelligenza artificiale nella ricerca di informazioni utili. Complessivamente, questi insiemi di dati ci offriranno una visione approfondita della nostra salute e ci daranno i primi segnali di allarme, aiutando a fermare le malattie prima che progrediscano.

SENSORI ANTI ANTINQUINAMENTO. La maggior parte degli agenti inquinanti sono invisibili all'occhio umano, fino a quando i loro effetti li rendono impossibili da ignorare. Il metano, ad esempio, è il componente principale del gas naturale, comunemente considerato una fonte di energia pulita; se però il metano si disperde nell’aria prima di essere utilizzato, può contribuire al riscaldamento dell’atmosfera terrestre. Si ritiene che il metano sia la seconda causa del riscaldamento globale dopo il biossido di carbonio (CO2).
Nei prossimi cinque anni, nuove ed economiche tecnologie di rilevamento, collocate in prossimità dei pozzi di estrazione di gas naturale, delle strutture di stoccaggio e lungo le condotte di distribuzione consentiranno a questo settore di individuare in tempo reale perdite oggi invisibili. Reti di sensori Internet of Things connesse al cloud in modalità wireless permetteranno un monitoraggio continuo delle vaste infrastrutture di estrazione del gas naturale, consentendo di rilevare eventuali perdite nel giro di pochi minuti invece di settimane, riducendo l'inquinamento e la quantità di rifiuti, così come la probabilità del verificarsi di eventi catastrofici.