This presentation summarizes Luca Ascari’s vision of artificial perception, his research activities at Scuola Superiore Sant’Anna and the rationale of Henesis srl. This talk was given in 2010 at Boretto Theater (Italy) and targeted at an audience of teenagers. The aim was getting the audience interested in these topics, motivating them to this kind of research, also by showing the tight link between artificial perception in robotics and possibile application to humans.

1. La percezione artificiale
al servizio dell’uomo
Luca Ascari

2. La percezione artificiale
al servizio dell’uomo
Luca Ascari

3. di cosa parliamo?

4. di cosa parliamo?
• percezione artificiale

5. di cosa parliamo?
• percezione artificiale
• cosa ho fatto, cosa faccio, cosa farò da
grande?

6. di cosa parliamo?
• percezione artificiale
• cosa ho fatto, cosa faccio, cosa farò da
grande?
• scelte, dubbi, domande... e (forse) qualche
risposta

7. La percezione
PI
EM
ES

8. La percezione
PI
EM
ES

9. La percezione
PI
EM
ES

10. La percezione
PI
EM
ES

11. La percezione
PI
EM
ES

12. La percezione
PI
EM
ES

13. Dove percepiamo?

14. Dove percepiamo?
• Nella neocorteccia

15. Dove percepiamo?
• Nella neocorteccia

16. Dove percepiamo?
• Nella neocorteccia

17. Dove percepiamo?
•
• Nella neocorteccia
Un solo algoritmo per tutto!

18. Dove percepiamo?
•
• Nella neocorteccia
Un solo algoritmo per tutto!
• Gerarchia

19. Dove percepiamo?
•
• Nella neocorteccia
Un solo algoritmo per tutto!
• Gerarchia

20. Dove percepiamo?
•
• Nella neocorteccia
Un solo algoritmo per tutto!
• Gerarchia

21. Dove percepiamo?
•
• Nella neocorteccia
Un solo algoritmo per tutto!
• Gerarchia

22. Dove percepiamo?
Percezione = corrispondenza
fra input sensoriale vero ed
atteso
•
• Nella neocorteccia
Un solo algoritmo per tutto!
• Gerarchia

23. Modelli di studio
Modello ultimo: uomo

24. Modelli di studio
Modello ultimo: uomo
Alta complessità:
sensing ed elaborazione
Limitazioni
tecnologiche

25. Modelli di studio
Modello ultimo: uomo
Alta complessità:
sensing ed elaborazione
Limitazioni
tecnologiche
Semplificazione

26. Modelli di studio
Modello ultimo: uomo
Alta complessità:
sensing ed elaborazione
Limitazioni
Validazione di
tecnologiche
modelli e
principi
Semplificazione
con approccio
innovativo:
• tecnologia
• elaborazione

27. Modelli di studio
Modello ultimo: uomo estensione e
densità maggiori
Alta complessità:
sensing ed elaborazione
Limitazioni
Validazione di
tecnologiche
modelli e
principi
Semplificazione
con approccio
innovativo:
• tecnologia
• elaborazione

28. Modelli di studio
Modello ultimo: uomo estensione e
densità maggiori
Alta complessità:
sensing ed elaborazione
sensi di relazione:
Limitazioni tatto e visione e ... Validazione di
tecnologiche
modelli e
principi
Semplificazione
con approccio
innovativo:
• tecnologia
• elaborazione

29. Il sistema circale
esempio di strategie difensive grazie ai meccanocettori

30. Il sistema circale
esempio di strategie difensive grazie ai meccanocettori

31. Il sistema circale
esempio di strategie difensive grazie ai meccanocettori

32. Un naso per vedere, un
naso per sentire?
• 22 appendici mobili
• 17.000 meccanocettori
(organi di Eimer)
• densità variabile (foveata)
• tatto ~ visione

33. Muoversi per vedere
• meccanismi di
percezione attiva
• tatto ~ visione

34. Muoversi per vedere
• meccanismi di
percezione attiva
• tatto ~ visione

35. Muoversi per vedere
• meccanismi di
percezione attiva
• tatto ~ visione

36. A cosa serve ?

37. Uomo e Robot
Man
Modelli biologici per il
progetto di robot biomimetici
Nerves
Brain Limbs
Interfaccia fra
Bio e Robot
Robot
• Robot come piattaforme per
validare modelli biologici
Artificial Electric Artificial
Brain wires limbs

38. Percezione in Robotica

39. Percezione in Robotica
Interazione

40. Percezione in Robotica
Interazione
Autonomia

41. Percezione in Robotica
Interazione
Autonomia
Locomozione

42. Il mio percorso

43. La visione in Robotica: neuroendoscopia

44. La visione in Robotica: neuroendoscopia

45. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D

46. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D

47. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D

48. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D

49. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D

50. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D

51. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D

52. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D

53. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D

54. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D

55. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D navigazione 3D

56. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D navigazione 3D

57. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D navigazione 3D

58. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D navigazione 3D Validazione

59. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D navigazione 3D Validazione

60. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D navigazione 3D Validazione
Dispositivo

61. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D navigazione 3D Validazione
Dispositivo

62. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D navigazione 3D Validazione
Dispositivo

63. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D navigazione 3D Validazione
Dispositivo

64. La visione in Robotica: neuroendoscopia
visione 2D modellazione 3D navigazione 3D Validazione
Visione in ambiente difficile
Dispositivo MINOSC
Controllo condiviso uomo-robot
EU-FP6
Meccanismi di percezione specifici project
•U. Bertocchi, L. Ascari, C. Stefanini, C. Laschi, and P. Dario, “Sensory feedback exploitation for robot-assisted exploration of the spinal cord,” in Robotics and
Automation, 2006. ICRA 2006. Proceedings 2006 IEEE International Conference on, pp. 601–606, May 15-19, 2006.
•U. Bertocchi, L. Ascari, C. Stefanini, C. Laschi, and P. Dario, “Human-robot shared control for robot-assisted endoscopy of the spinal cord,” in The first IEEE /
RAS-EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, BioRob, 2006
•L. Ascari, U. Bertocchi, C. Laschi, C. Stefanini, A. Starita, and P. Dario, “A segmentation algorithm for a robotic micro-endoscope for exploration of the spinal cord,”
in Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), (New Orleans), 2004.
•L. Ascari, C. Stefanini, A. Menciassi, S. Sahoo, P. Rabischong, and P. Dario, “A new active microendoscope for exploring the sub-arachnoid space in the spinal
cord,” in Proceedings of the 2003 International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2003.

65. Tatto
© Scuola Superiore San’Anna
© Scuola Superiore San’Anna
activities @ SSSA

66. Tatto
© Scuola Superiore San’Anna
© Scuola Superiore San’Anna
activities @ SSSA

67. Tatto
AI
CNN
© Scuola Superiore San’Anna
© Scuola Superiore San’Anna
activities @ SSSA

68. Sogni
Attraverso la tecnologia aiutare l’uomo, vicino e lontano
• Macchina intelligente
• Pelle tattile per la prostetica
• Microendoscopia per tutti

69. Sogno se resta tale

70. Sogno se resta tale
=

71. Sogno se resta tale
=
Inutile

72. Sogno se resta tale
=
Inutile

73. Proviamo a realizzare i
sogni

74. Proviamo a realizzare i
sogni
Sistemi di
percezione
artificiale

75. Proviamo a realizzare i
sogni
Sistemi di
percezione
artificiale
Progetti di ricerca
finanziati

76. Proviamo a realizzare i
sogni
Sistemi di
percezione
artificiale
• Pelle tattile
Progetti di ricerca
• Marie Curie
finanziati
• Ricerca
Industriale

77. Ora: Henesis e SSSA
• gestione attività • Tomografia ottica per
• ricerca applicazioni cardiache

78. Ricerca industriale

79. Ricerca industriale
GPRS/3G
INTERNET
Strong
integration
Analysis
INFORMATION with
Web
portal Internet
Remote
Access
Henesis servers

80. Ricerca industriale

81. Ricerca industriale
Primi prodotti:

82. Ricerca industriale
Primi prodotti:
• piattaforma monitoraggio remoto
• monitoraggio remoto pantografi treni

83. MIBISOC: Medical Imaging Using Bio-
inspired and Soft Computing
• 2 studenti di Dottorato di Ricerca stranieri
• 6 anni uomo, da luglio 2010
• tema 1: endoscopia robotica in ginecologia
• tema 2: sistemi esperti in ausilio alla riabilitazione

84. La pelle tattile
activities at SSSA

85. La pelle tattile
activities at SSSA

86. La pelle tattile
activities at SSSA

87. La pelle tattile
activities at SSSA Sensitive skins
Open issues:
wiring
stretchability
bandwidth
resolution

88. La pelle tattile
activities at SSSA Sensitive skins inspiration 2 prototype
Open issues:
wiring Scaling rules
stretchability
bandwidth
resolution

89. La pelle tattile
activities at SSSA Sensitive skins inspiration 2 prototype
Open issues:
wiring Scaling rules
stretchability
bandwidth
resolution
Processes
Hybrid, based on:
photolithographic
nanostereolitho-
graphic

90. La pelle tattile
activities at SSSA Sensitive skins inspiration 2 prototype
Open issues:
wiring Scaling rules
stretchability
bandwidth
resolution
Processes
A new sensitive skin!
sensing elements size: 100-200 um Hybrid, based on:
stretchable photolithographic
no electrical power nanostereolitho-
simplified wiring (1 wire per sensor) graphic
spike-based coding
high bandwidth (both sensors and skin)
SW suite for signal processing
biocompatible signaling

91. La pelle tattile
activities at SSSA Sensitive skins inspiration 2 prototype
Open issues:
wiring Scaling rules
stretchability
bandwidth
resolution
Progetti italiani ed
europei sottomessi
Processes
A new sensitive skin!
sensing elements size: 100-200 um Hybrid, based on:
stretchable photolithographic
no electrical power nanostereolitho-
simplified wiring (1 wire per sensor) graphic
spike-based coding
high bandwidth (both sensors and skin)
SW suite for signal processing
biocompatible signaling

92. per farci cosa?
© Virgilio Mattoli
Protesi cibernetica con pelle neuromorfa

93. Fantascienza?

94. Fantascienza?
Non proprio!

95. Fantascienza?
Non proprio!

96. Fantascienza?
Non proprio!

97. Fantascienza?
Non proprio!

98. Scelte...

99. Scelte...

100. Scelte...

101. Scelte...

102. Scelte...

103. Scelte...

104. e nello zaino ...

105. e nello zaino ...

106. e nello zaino ...

107. e nello zaino ...

108. e nello zaino ...

109. e nello zaino ...

110. e nello zaino ...

111. grazie a tutti
ascari@ascariluca.eu
www.ascariluca.eu
www.henesis.eu