Area di progetto

1. I.T.I.S “Leonardo Da Vinci”
12/03/15 Classe IIE2
A.S. 2014/2015

2. Io Robot
DISCIPLINA Introduzione Abbruzzese
ITALIANO La letteratura di Asimov
Tremante-Mozzillo-Di
Frenna
FISICA Intelligenza artificiale Abbruzzese-Boussed
INGLESE A.I. intelligenza artificiale Biancardi-Provenzano
MATEMATICA Il linguaggio della robotica Esposito-Gasparro-Guida
BIOLOGIA Robotica Medica Morra-Boussed-Zaccone
STORIA
La quinta rivoluzione
industriale
Abbruzzese-Sodano
SCIENZE
APPLICATE
Una applicazione di Arduino
per la robotica
Cordua-Cucciniello-Vozzella
CHIMICA Nano-robot Aversano-Guida-Vozzella
DIRITTO Il Diritto alla Robotica
Luongo-Pinto

4. Isaac Asimov, nato a Petroviči il 2
gennaio 1920, morto a New York il 6
Aprile 1992, è stato un biochimico e scrittore russo
naturalizzato statunitense.
Le sue opere sono considerate una pietra miliare sia nel
campo della fantascienza sia nel campo della divulgazione
scientifica. È autore di una vastissima e variegata
produzione, stimata intorno ai 500 volumi pubblicati,
incentrata non solo su argomenti scientifici ma anche
sul romanzo poliziesco, la fantascienza umoristica e
la letteratura per ragazzi.
ITALIANO Prof.ssa Lucia Carrano

5. Nello stesso periodo in cui Asimov era impegnato nella stesura della
serie della Fondazione, egli scrisse anche i primi dei suoi racconti
sui robot positronici. Asimov per primo rinnovò il concetto di robot,
trasformandolo da versione futuristica del mostro di
Frankenstein tipico della fantascienza precedente a creatura versatile e
realizzata su scala industriale per fungere da aiutante o sostituto,
dell'uomo.
ITALIANO

6. Tale concetto sarà poi ripreso da altri, si pensi ai film Il
pianeta proibito, a Guerre stellari e soprattutto a Star Trek
The Next Generation in cui uno dei protagonisti è un robot
umanoide, il tenente comandante Data.
Nelle opere sui robot, raccolte poi nelle antologie: Io
robot, Il secondo libro dei robot, Antologia del
bicentenario e Tutti i miei robot (che riunisce alcuni racconti
delle tre precedenti edizioni), Asimov enunciò le sue
celebri tre leggi della robotica che hanno ispirato esperti
di robotica, intelligenza artificiale e cibernetica.
•Prima Legge.
Un robot non può recare danno a un essere umano, né può permettere che, a causa del suo
mancato intervento, un essere umano riceva danno.
•Seconda Legge
Un robot deve obbedire agli ordini impartiti dagli esseri umani, a meno che questi ordini
non contrastino con la Prima Legge.
•Terza Legge
Un robot deve salvaguardare la propria esistenza, a meno che questa autodifesa non
contrasti con la Prima o la Seconda Legge.
ITALIANO

7. Un robot non può danneggiare l'Umanità, né può permettere che, a
causa del suo mancato intervento, l'Umanità riceva danno;
Con l'introduzione di questa nuova legge, le tre precedenti
vengono conseguentemente modificate: a tutte le leggi viene
aggiunta la postilla "A meno che questo non contrasti con la
Legge Zero". Insomma, la Legge Zero si pone come la più
importante delle leggi, ed è significativo il fatto che questa legge
sia coniata proprio dai robot (più precisamente, viene formulata
da R. Daneel Olivaw nel romanzo I Robot e l'Impero).
ITALIANO

8. ITALIANO

9. Con la locuzione di intelligenza artificiale si
intende, generalmente, l'abilità di un
computer di svolgere funzioni e
ragionamenti tipici della mente umana
FISICA Prof. Vincenzo

10. • nel XVII secolo Blaise Pascal inventò la
Pascalina. Essa era in grado di eseguire
automaticamente addizioni e sottrazioni.
• In età vittoriana Charles Babbage
creò macchine calcolatrici a rotelle che
riusciva a compiere calcoli
differenziali.
FISICA

11. Un punto di svolta della materia si ha con un famoso articolo di Alan
Turing nel 1950. Nell'articolo viene indicata la possibilità di creare un
programma al fine di far comportare un computer in maniera
intelligente.
Il test di Turing - così viene chiamata la condizione che la macchina
dovrebbe superare per essere considerata intelligente - è stato più volte
superato da programmi e più volte riformulato, tanto che queste teorie
hanno ricevuto diverse confutazioni.
Nello stesso anno dell'articolo di Turing sull'omonimo test per le
macchine pensanti, Arthur Samuel presenta il primo programma capace
di giocare a Dama, un risultato molto importante perché dimostra la
possibilità di superare i limiti tecnici per realizzare sistemi capaci di
risolvere problemi tradizionalmente legati all'intelligenza umana.
Nel 1956 viene mostrato un programma che segna un'altra importante
tappa dello sviluppo dell'IA. Il programma LT di Allen Newell, J. Clifford
Shaw e Herb Simon rappresenta il primo dimostratore automatico di
teoremi.
FISICA

12. dopo il 1962 l'IA cambia le sue priorità: essa dà minore
importanza all'apprendimento, mentre pone l'accento sulla
rappresentazione della conoscenza e sul problema ad essa connesso
del superamento del formalismo finora a disposizione e liberarsi
dalle costrizioni dei vecchi sistemi.
I punti cardine di questa ricerca sono gli studi di Minsky sulla
rappresentazione distribuita della conoscenza, quella che viene
chiamata la "società delle menti", e il lavoro di John McCarthy
sulla rappresentazione dichiarativa della conoscenza. Quest'ultima
viene espressa formalmente mediante estensioni della logica dei
predicati e può quindi essere manipolata facilmente. Con i suoi
studi sul "ragionamento non monotono" e "di default", McCarthy
contribuisce a porre gran parte delle basi teoriche dell'IA.
Minsky
McCarthy
FISICA

13. L'elaborazione del linguaggio naturale sembra essere
un campo destinato a un rapido sviluppo. La
traduzione diretta di testi porta però ad insuccessi
che influenzeranno per molti anni i finanziamenti in
tale campo. Malgrado ciò, viene dimostrato
abbastanza presto che si possono ottenere buoni
risultati in contesti limitati.
I primi anni settanta vedono lo sviluppo dei sistemi di
produzione, ossia dei programmi che sfruttano un
insieme di conoscenze organizzate in base di dati,
attraverso l'applicazione di regole di produzione, per
ottenere risposte a domande precise. I sistemi esperti
hanno sostituito i sistemi di produzione per via delle
difficoltà incontrate da questi ultimi, con particolare
riferimento alla necessità di fornire inizialmente la
conoscenza in forma esplicita e la poca flessibilità
delle regole di produzione.
Questi sistemi, di cui Dendral è il più
rappresentativo, mostrano le enormi possibilità
offerte da un efficace sfruttamento di (relativamente)
poche basi di conoscenza per programmi capaci di
prendere decisioni o fornire avvisi in molte aree
diverse. In pratica l'analisi dei dati è stata
razionalizzata e generalizzata
FISICA

14. A.I. - ARTIFICIAL INTELLIGENCE
A.I. - Intelligenza artificiale è un
film del 2001 diretto da Steven
Spielberg, basato su un progetto
di Stanley Kubrick.
INGLESE Prof.ssa Assunta Mitrano

15. The film is set in a future where the
world is devastated by global
warming. Monica and Henry are
losing their only son, Martin after a
serious accident. Months went by and
the child has less and less chance to
live like Henry, unable to bear the
pain of his wife decides to adopt a
child mecha, programmed to love.
When the family has completely
accepted David, the boy robot and
proceed with the imprinting, Martin,
their real son finally wakes up.
Between Martin and David creates a
strange relationship because the
small human nourishes envy for his
brother, taking him around and trying
to get them hurt.
Il film è ambientato in un futuro in cui
il mondo è devastato dal
riscaldamento globale.
Monica e Henry stanno perdendo il
loro unico figlio, Martin dopo un grave
incidente. Passano i mesi e Henry,
incapace di sopportare il dolore della
moglie, decide di adottare un
bambino mecha, programmato per
amare. Quando la famiglia ha
completamente accettato David, il
ragazzo robot e procede con
l'imprinting, Martin, il figlio naturale
finalmente si sveglia. Tra Martin e
David si crea un rapporto strano,
perché il piccolo umano nutre invidia
per suo fratello, prendendolo in giro e
cercando di fargli male.
INGLESE

16. One day Martin falls in the pool and in
danger of drowning and the fault is
immediately given to David. Monica
and Henry then decided to bring it
back to the factory where it will be
destroyed, but she decides to leave
him in the middle of a forest with his
teddy bear robot, near the factory of
mecha. It's been two thousand years
humans are extinct and David is
found to be of very advanced mecha,
seeking information on mankind
discovering that his emotions decide
to fulfill his desires, but unfortunately
can not turn it into a real boy.
David so he wants to clone Monica
through a strand of hair preserved
into the teddy but the clone will live a
single day. The child accepts and that
was the best day of his life, which
ended with their deaths, hand in hand
with the beloved mother.
Un giorno Martin cade in piscina e
rischia di annegare e la colpa viene
immediatamente data a David.
Monica e Henry decidono di riportarlo
alla fabbrica dove sarà distrutto, ma
lei decide di lasciarlo in mezzo a una
foresta con il suo robot orsacchiotto,
vicino alla fabbrica di mecha. In
mecha vive una lunga serie di
avventure in contrando diversi
personaggi tra cui in suo inventore.
Sono passati circa 2.000 anni, gli
esseri umani sono estinti e David si
trova ad essere un mecha molto
avanzato, alla ricerca di informazioni
sul genere umano, scopre di essere
in grado di provare sentimenti ma
purtroppo non è in grado di
trasformarsi in un bambino vero.
David così decide di clonare Monica
attraverso una ciocca di capelli
conservati nell'orsetto, ma il clone
vivrà un solo giorno e questo sarà il
giorno più bello della sua vita, che si
concluderà con la loro morte.
INGLESE

18. MATEMATICA Prof. Aniello

19. I sistemi elettronici sono in grado di riconoscere 2
stati fisici: acceso e spento, la tensione di un
conduttore elettrico (alta o bassa), lo stato di
polarizzazione magnetica di una superficie (positivo
o negativo), lo stato di luminosità in una fibra ottica,
passaggio o assenza di tensione elettrica …
Sfruttando questa caratteristica dei dispositivi siamo
in grado di rappresentare 2 soli stati possibili in un
elaboratore elettronico.
MATEMATICA

20. Il sistema elettronico utilizza il sistema
binario per rappresentare
l’informazione.
Il BIT (binary digit): l’informazione
elementare è gestita dal calcolatore
mediante lo stato di un dispositivo
fisico che può assumere solo 2
posizioni.
Qualunque informazione rappresentata
all’interno del calcolatore è quindi
rappresentata da una sequenza di
BIT più o meno lunga, a seconda
del tipo di informazione.
Questo abbinamento tra informazione e
sequenza binaria è detta codifica.
MATEMATICA

21. MATEMATICA
E’ opportuno osservare come l’ordinaria rappresentazione dei numeri in un qualsiasi
sistema di numerazione sia costituita da coefficienti moltiplicativi delle potenze
successive della base.
Esempio: Se scriviamo 3458 stiamo indicando 3 migliaia, 4 centinaia, 5 decine, 8 unità.
In pratica:
3458= 3x1.000 + 4x100 + 5x10 + 8x1, che , scritto in una forma matematicamente più corretta,
assume la seguente espressione:
3x103 + 4x102 + 5x101 8x100.
Allo stesso modo, se nel sistema binario scriviamo 100011011 stiamo scrivendo:
1x28 + 0x27+ 0x26 + 0x25 + 1x24 + 1x23 + 1x21 + 1x20= 1x256 + 0x128 + 0x64 + 0x32 + 1x16 + x8
+ 0x4 +1x2 + 1x1= 283

22. MATEMATICA
• Dividere il numero decimale per due
• Assegnare il resto come valore del BIT
• Dividere il quoziente e assegnare il resto fino a
quoziente zero
• Scrivere i risultati partendo dall’ultimo

23. MATEMATICA
• Moltiplicare il valore di ogni BIT per le potenze di 2 della posizione,
partendo da destra
• Sommare i risultati

24. Prof.ssa Assunta Carullo

25. I rapidi sviluppi della robotica degli ultimi decenni
hanno dato un forte impulso alla progettazione di
sistemi robotici utili per la chirurgia, la diagnosi, la
riabilitazione e l’assistenza rivolta a persone
diversamente abili e anziani:
nell’ambito della chirurgia, la robotica consente di
ridurre il grado di invasività degli interventi chirurgici
e di avere una precisione elevata, perfino superiore a
quella umana.
in ambito diagnostico sono in uso sistemi robotici per
esplorare parti del corpo umano difficilmente
accessibili alleviando lo stato di disagio fisico e
psicologico del paziente.
BIOLOGIA

26. nell’ ambito della
riabilitazione, i sistemi
robotici sono
strumenti per terapie
riabilitative più
efficaci e per ridurre la
fatica del personale
che le somministra in
relazione, soprattutto,
all’esecuzione di
compiti ripetitivi.
BIOLOGIA

27. In particolare, la chirurgia
robotica consente di praticare
un intervento chirurgico
manovrando a distanza un
robot capace di eseguire le
manovre comandate dal
chirurgo che, distante
fisicamente dal campo
operatorio, siede ad una
consolle e comanda il
movimento dei bracci robotici
ai quali sono stati fissati i vari
ferri chirurgici, come pinze e
forbici.
BIOLOGIA

28. I bracci meccanici hanno il vantaggio di
consentire una visione tridimensionale con
un'immagine più ferma, e di rendere le
manovre più delicate e fini. Questo tipo di
approccio, rispetto alla chirurgia tradizionale
fornisce vantaggi ai pazienti quali minore
dolore, un ridotto periodo di convalescenza,
e minori danni estetici. Il sistema robotico
usato è il “da VINCI” commercializzato da
una società statunitense.
BIOLOGIA

29. Un’ altra importante ed innovativa
applicazione della robotica , di
grande aiuto in quei soggetti che
abbiano subito danni al sistema
nervoso centrale o periferico con
conseguente limitazioni del controllo
dei movimenti, è la mano robotica.
Essa è capace di prendere gli oggetti
e di percepirne la ruvidità, la
consistenza e la forma come se fosse
un mano vera, poiché riesce a
trasmettere al cervello tutte le
sensazioni in tempo reale, proprio
come fa naturalmente il sistema
nervoso.
BIOLOGIA

30. Tutto ciò è stato reso possibile grazie ai
ricercatori che hanno progettato degli
elettrodi sottilissimi che, collegati alla mano
“bionica” e inseriti in due nervi del braccio
amputato, hanno il compito di restituire al
cervello le sensazioni dell'arto artificiale. Una
seconda serie di elettrodi, applicati sulla
superficie del braccio, servono a trasmettere
all'arto meccanico le “intenzioni” del
cervello. Due specifici programmi
matematici hanno permesso di far dialogare
i segnali digitali e gli stimoli elettrici nelle
due direzioni.
BIOLOGIA

31. LA NUOVA RIVOLUZIONE
INDUSTRIALE
STORIA Prof.ssa Lucia Carrano

32.  Yale University Press riassume con sei
caratteristiche fondamentali. Questa nuova
rivoluzione industriale in cui la manifattura,
dopo essere stata trascurata, diventa
nuovamente il motore di crescita.
STORIA

33.  La prima caratteristica consiste in quella che l'autore definisce
"networked manufacturing" citando come esempio Luxottica
che distribuisce i suoi oltre 200 designers in Italia, USA, Cina,
Giappone e Brasile vista la necessità di seguire velocemente i
trend di questi prodotti.
 La seconda deriva dalla accelerazione tecnologica. Le imprese
stanno diventando più abili sia nel miglioramento delle singole
tecnologie che nel loro utilizzo combinato.
STORIA

34.  La terza è quella che definisce "democrazia industriale" e
porterà ad avere un numero maggiore di paesi protagonisti
accanto al ruolo guida che sarà mantenuto dalla Cina. Questo
perché è cresciuto il numero di paesi capaci di produrre e
sviluppare articoli di massima qualità.
 La quarta invece si riferisce alla produzione personalizzata, e
sottolinea la tendenza a realizzare prodotti in piccoli lotti su
misura per il cliente, magari anche uno alla volta.
STORIA

35.  La quinta descrive lo spazio crescente che stanno occupando
quelle che sono delle vere e proprie boutique produttive,
aziende dove è elevata l'enfasi sul design e sulla qualità dei
prodotti e dove si capitalizzano tutti i cambiamenti nella
tecnologia.
 Ed infine l'ultima componente riguarda l'imperativo ambientale
per vendere di più e per scoprire nuovi prodotti con uno
sviluppo economico più rispettoso dell'ambiente.
STORIA

36.  Siamo di fronte a un grande cambiamento
che riporta al centro l'importanza della
manifattura in un contesto rivoluzionato e
che ci costringe ad affrontare il tema del
lavoro e dell'occupazione in una prospettiva
nuova. Tutto questo grazie al massiccio uso
di tecnologie robotiche.
STORIA

37. ARDUINO
Arduino è una scheda elettronica di piccole
dimensioni con un microcontrollore e
circuiteria di contorno, utile per creare
rapidamente prototipi e per scopi hobbistici e
didattici.
Il nome della scheda deriva da quello di un bar
di Ivrea (che richiama a sua volta il nome
di Arduino d'Ivrea, Re d'Italia nel1002)
frequentato da alcuni dei fondatori del
progetto.
SCIENZE APPLICATE Prof. Pasquale Perri

38. PER QUANTO RIGUARDA I DETTAGLI DELLA
SCHEDA ARDUINO RIMANDIAMO ALL’AREA DI
PROGETTO DELLA CLASSE 2E1.
NOI CI SIAMO OCCUPATI PIU’ IN DETTAGLIO DELLE
APPLICAZIONI ROBOTICHE.
NEL VIDEO SUCCESSIVO VEDREMO UN
APPLICAZIONE CHE ABBIAMO REALIZZATO IN
LABORATORIO
SCIENZE APPLICATE

39. SCIENZE APPLICATE

40. Prof.ssa Marcella de Champdorè

41. Per Nano-robot si intende un
qualsiasi sistema capace di
compiere modifiche all'ambiente
circostante, in maniera
controllata e prevedibile, avente
dimensioni assimilabili a quelle
molecolari o addirittura
atomiche.
CHIMICA

42. I Nano-robot sono dei dispositivi la
cui grandezza varia, tipicamente,
da 0,1 a 10 micrometri, essendo
costituiti da componenti
molecolari il cui ordine di
grandezza ricade nelle
Nanoscale. Attualmente, non
essendo ancora stato creato
alcun Nano-robot non biologico,
l'idea di realizzarne qualcuno
rimane altamente speculativa.
CHIMICA

43. CHIMICA
La rivista britannica New Scientist, nel numero del 28 febbraio 2004, ha
annunciato che il ricercatore americano Carlos Montemagno, insieme ai suoi
collaboratori dell'Università della California a Los Angeles, ha messo a punto
un nano-robot a carburante glucosico la cui propulsione è stata realizzata
partendo da un frammento del muscolo cardiaco di ratto. Il dispositivo,
costituito da un filo di silicio arcuato, al disotto del quale sono impiantate le
fibre miocardiche, non è più spesso di un capello umano. La «macchina» è
stata in grado di serpeggiare a una velocità dell'ordine dei 40 micrometri al
secondo, grazie all'energia fornita al miocardio dal glucosio. Il movimento
avviene grazie alla tensione e al rilascio della parte arcuata, dovuta alla
contrazione e al rilassamento delle fibre muscolari, collegata.

44. CHIMICA
Uno dei prevedibili campi di
applicazioni è quello medico. Il
sistema spinto da fibre
muscolari potrebbe aiutare i
pazienti i cui nervi frenici sono
danneggiati, con conseguente
dolore nel respirare,
nell'utilizzare le proprie fibre
cardiache, forzando il loro
diaframma a contrarsi. Inseriti
nel corpo umano, questi bio-
robot potrebbero flettere un
materiale piezoelettrico piuttosto
che un filo di silicio: l'emissione
di scariche elettriche
conseguenti alla flessione,
dovute a differenze di
potenziale dell'ordine di qualche
millivolt, potrebbe funzionare da
stimolo per i nervi frenici.

45. Diritto della Robotica e Robolaw
Il ‘Diritto della robotica’ è una materia
ancora agli inizi di cui l’Italia sta
ponendo le basi in Europa, grazie al
progetto RoboLaw
L’obiettivo del “Diritto della Robotica” è
di arrivare a regolamentare gli aspetti
della coesistenza che ci vedrà sempre
più condividere gli spazi con le
macchine autonome.
DIRITTO Prof. Ercole Arcone

46. Molte tecnologie emergenti stanno avendo grande
impatto sociale.
Pensiamo, ad esempio, a macchine come:
• Veicoli autonomi
• Protesi e gli Esoscheletri (scheletro esterno)
• Robot chirurgici
• Robodomestici
Ecco perché sono state suggerite alcune
raccomandazioni sul modo in cui l’Unione
Europea potrebbe intervenire per una loro
regolamentazione.
DIRITTO

47. Bisogna, però, essere
consapevoli che la
regolamentazione di un
ambito così ampio e in
continua evoluzione come
quello della robotica non
potrà mai essere definito una
volta per tutte.
Proprio per questo, la prima indicazione
fornita è che non ha senso definire
soluzioni uniformi, da utilizzare per
l’intero settore.
DIRITTO

48. Le norme attualmente in vigore non
appaiono efficaci nell’aumentare la
sicurezza dei prodotti (Robot) e, al
contrario, potrebbero ritardarne lo
sviluppo.
Per evitare che ciò accada, Robolaw ha
perciò suggerito di separare la funzione di
incentivo alla produzione di beni con alto
standard qualitativo (e, per questo,
considerati sicuri) rispetto al risarcimento
del danno subito dall’utilizzatore.
In tal senso Robolaw ha anche
ipotizzato la nascita di un’
autorità con specifiche
competenze tecniche sulla
sicurezza robotica.
DIRITTO

49. Comunque, oggi la sicurezza dei robot e
dei sistemi robotizzati è fissata nella
norma di prodotto UNI EN ISO 10218-1,
che specifica:
- i requisiti e le linee guida per la sicurezza
integrata nella progettazione;
- le misure protettive e l’informazione per
l’uso dei robot industriali.
Questa norma descrive i pericoli di base
associati a tali robot e fornisce i requisiti
per eliminare, o ridurre adeguatamente, i
rischi associati a tali pericoli
DIRITTO

50. Bisogna infine precisare che nelle applicazioni
industriali ancora maggiore importanza riveste la
norma UNI EN ISO 10219-2 che riguarda le
cosiddette isole robotizzate (insiemi di macchine
che comprendono uno o più robot industriali).
Questa normativa è stata appositamente
introdotta per i particolari pericoli che derivano
dall’ integrazione di robot industriali nelle linee
produttive ed identifica una serie di requisiti
minimi di sicurezza che devono essere rispettati
da qualsiasi parte coinvolta, per eliminare o
ridurre adeguatamente i rischi associati a questi
sistemi
DIRITTO

51. Presentazione a
cura di:
Prof. Vincenzo
Marotta
Si ringrazia il
Dirigente
Scolastico
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