La necessità di una crescente automazione e interazione tra robot e umani nei luoghi di lavoro ha portato all’avvento dei robot umanoidi cognitivi, che già oggi trovano spazio in alcuni settori industriali.
I robot umanoidi cognitivi sono una risposta alla trasformazione del mondo industriale, destinato a contare su un crescente impiego di tecnologie intelligenti e a favorire la relazione e la collaborazione tra uomo e macchina.
Dalla quarta rivoluzione industriale (Industry 4.0), contraddistinta da una forte collaborazione tra uomo e robot, si va verso un ulteriore potenziamento di questa relazione, con l’avvento del concetto di Industria 5.0, incentrato su una visione più umano-centrica e su una più forte interazione e un proficuo co-working tra umani e macchine.
Il sempre maggiore impiego di soluzioni robotiche è richiesto anche per andare a colmare la carenza di manodopera. È un problema avvertito in molti Paesi nel mondo. Nell’Unione Europea, la popolazione in età lavorativa è in forte calo: si è passati da 269 milioni nel 2012 a 264 milioni nel 2021. L’anno successivo, il numero di persone occupate di età compresa tra 20 e 64 anni nell’UE ammontava a 193,5 milioni. Si prevede che la popolazione in età lavorativa dell’UE diminuirà ulteriormente, con la perdita di ulteriori 35 milioni di persone entro il 2050 [fonte: Business Europe].
La carenza di manodopera provoca una maggiore pressione sugli occupati, generando stress. La British Psychological Society è arrivata a definire lo stress correlato al lavoro “un’epidemia moderna” a causa dell’elevato numero di casi di burnout.
Oltre a supplire alla mancanza di forza lavoro, c’è necessità di aumentare il tasso di automazione: attualmente il 60% delle mansioni potrebbe essere automatizzato, comportando trasformazioni e cambiamenti sostanziali sul posto di lavoro per tutti gli occupati [fonte: McKinsey].
Takeaway
Robot umanoidi e cognitivi: connubio tecnologico destinato a crescere
Negli Stati Uniti, le aziende manifatturiere hanno investito in maniera significativa su una maggiore automazione. Le installazioni totali di robot industriali sono aumentate del 12% e hanno raggiunto le 44.303 unità nel 2023. La prima ad adottare questa tecnologia è l’industria automobilistica, seguita dal settore elettrico ed elettronico [fonte: IFR -International Federation of Robotics].
La stessa IFR segnalava, a febbraio 2024, che l’adozione di robot umanoidi, nel comparto industriale e non solo, sarebbe stata una delle cinque principali tendenze del comparto nel corso del 2024, insieme all’impiego congiunto di intelligenza artificiale e machine learning, all’adozione dei cobot in nuove applicazioni, ai manipolatori mobili e al digital twins. La combinazione virtuosa tra umanoidi e cognitive robotics è solo una naturale conseguenza del progressivo sviluppo dei robot intelligenti.
Quello dei robot umanoidi, come previsto da IFR, sarà uno dei trend imperanti. A conferma della previsione, riporta l’esempio della Cina, dove il Ministero dell’industria e della tecnologia dell’informazione ha pubblicato obiettivi dettagliati per produrre in serie di umanoidi entro il 2025. Prevede che essi diventeranno una nuova tecnologia disruptive, in modo analogo a quanto avvenuto con i computer e con gli smartphone, trasformando il modo di produrre beni e, soprattutto, il modo di vivere.
Secondo lo Humanoid Robot Market Outlook 2024 di Morgan Stanley, entro il 2050, il numero di robot umanoidi negli Stati Uniti potrebbe arrivare a 63 milioni di unità, con un impatto sui salari pari a 3mila miliardi di dollari.
Nell’analisi della stessa società di consulenza, si mette in rilievo il già citato problema della carenza di manodopera di cui soffrono anche gli USA, causata da cambiamenti demografici a lungo termine «che potrebbero avere un impatto negativo sulla crescita economica per gli anni a venire».
Nel frattempo, i progressi previsti nei Large Language Models e nella Generative AI «si tradurranno in innovazioni trasformative in settori che vanno dall’assistenza sanitaria alla produzione».
Da qui la previsione che queste tendenze tecnologiche emergenti condurranno allo sviluppo dei robot umanoidi, ovvero robot antropomorfi i cui “cervelli generativi” saranno caratterizzati da un preponderante impiego di sistemi di intelligenza artificiale. L’evoluzione verso robot umanoidi cognitivi è il conseguente, naturale, passo evolutivo.
Cognitive robotics: cos’è, quali sono le sue finalità e l’interesse di mercato
I robot umanoidi cognitivi si possono considerare come una virtuosa combinazione tra i robot umanoidi e soluzioni di robotica cognitiva. Quest’ultima è una disciplina posta all’intersezione tra robotica e scienze cognitive, ovvero lo studio scientifico della mente e dei suoi processi quali percezione, attenzione, pianificazione, memoria, apprendimento e ragionamento.
La cognitive robotics combina intuizioni e metodi tratti dall’intelligenza artificiale (così come dalle scienze cognitive e biologiche) con la robotica, secondo la definizione di Angelo Cangelosi (professore di Machine Learning e Robotica presso l’Università di Manchester e co-direttore e fondatore del Manchester Centre for Robotics and AI) e Minoru Asada (docente di Adaptive Machine Systems presso la Graduate School of Engineering dell’Università di Osaka) riportata nel loro libro “Cognitive Robotics”.
Si tratta di un nuovo approccio alla costruzione di robot intelligenti, alimentati da tecniche di intelligenza artificiale, che trae ispirazione dal modo in cui i sistemi cognitivi naturali, negli esseri umani, negli animali e nei sistemi biologici, sviluppano l’intelligenza, sfruttando tutta la potenza delle interazioni tra corpo e cervello, l’ambiente fisico e sociale.
La finalità è quella di creare robot in grado di percepire, ragionare e agire in modi che imitano da vicino l’intelligenza umana e animale.
A differenza dei robot convenzionali, programmati per compiti ripetitivi, i cognitivi possiedono capacità di percezione, ragionamento e decisionali, simili alla cognizione umana. Sfruttando tecnologie di sensori, algoritmi di machine learning e Natural Language Processing, questi robot interpretano i dati provenienti dall’ambiente circostante, si adattano ad ambienti dinamici ed eseguono compiti complessi con precisione ed efficienza.
L’interesse verso la robotica cognitiva è forte: secondo le previsioni, il valore di mercato raddoppierà nel giro di pochi anni, dai circa 6 miliardi di dollari del 2024 a 12,6 miliardi entro il 2030 [fonte: Market Research Future].
A caratterizzare questa crescita sono molteplici fattori tecnologici: dal ruolo dell’intelligenza artificiale e dalle crescenti opportunità offerte, grazie alle capacità di apprendimento, alla sensoristica, che oggi permette di far muovere un robot in modo decisamente più evoluto rispetto a solo pochi anni fa.
I settori applicativi dei robot umanoidi cognitivi
Oltre alle loro capacità avanzate, i robot umanoidi cognitivi si prestano in maniera ottimale a svolgere lavori ripetitivi e stressanti, potendo agire anche in ambienti pericolosi, evitando così alle persone di operare in contesti a forte rischio per la loro incolumità e sicurezza.
L’interesse verso l’adozione di robot umanoidi in ambito industriale è confermato da alcuni recenti esempi. Nel settore auto, Mercedes-Benz ha stipulato quest’anno un accordo con la società texana Apptronik per impiegare il robot umanoide Apollo nei propri stabilimenti di produzione.
La Casa automobilistica tedesca sta pensando di utilizzarli nella logistica per portare i componenti alla linea di produzione affinché i lavoratori le assemblino, ispezionando contemporaneamente i pezzi. Inoltre, sta ipotizzando un loro impiego nel processo di produzione.
Sempre nell’automotive, il gruppo BMW, attraverso BMW Manufacturing, ha firmato un accordo con la californiana Figure, sviluppatrice di robot umanoidi cognitivi autonomi. Nello specifico, l’azienda sta utilizzando la tecnologia di OpenAI per sviluppare il ragionamento vocale per il suo robot umanoide, Figure 02, in modo da consentirgli di apprendere e di sviluppare nuove competenze nel tempo.
Tra le aziende sviluppatrici di robot umanoidi cognitivi c’è un’altra società statunitense, Agility Robotics, che propone un modello disponibile in commercio, destinato principalmente alla produzione, all’immagazzinamento e alla logistica.
L’interesse per lo sviluppo applicativo di questo tipo di robot è testimoniato anche dai piani di Nvidia, che intende diventare il più importante produttore di componentistica avanzata per robot umanoidi. A primavera del 2024 ha annunciato l’avvio di un modello di base multiuso per humanoid robot, progettato per rendere più agile la loro costruzione.
Una delle realtà che hanno deciso di stringere una partnership tecnologica con le soluzioni Nvidia è la tedesca NEURA Robotics, specializzata in soluzioni di robotica umanoide e cognitiva. Il suo robot umanoide, 4NE-1, è dotato di tecnologia cognitiva proprietaria, che gli consente di comprendere il comportamento umano e di interagire con le persone.
Italia protagonista: il primo robot umanoide cognitivo certificato al mondo è nato in Lombardia
Anche l’Italia è in prima fila nell’ideazione e realizzazione di robot umanoidi cognitivi. Uno dei primi esemplari di sempre lo ha ideato e realizzato l’IIT – Istituto Italiano di Tecnologia, presentandolo ufficialmente nel 2009. iCub è stato progettato per aiutare a sviluppare e testare algoritmi di embodied artificial intelligence.
L’Italia è ancora protagonista con un altro robot di questo genere: Robee. È il primo – e finora unico – robot umanoide cognitivo certificato al mondo. È progettato per uso industriale, per operare in fabbrica a fianco degli individui, in particolare nei lavori pericolosi, rappresentando un prodotto modello per l’Industria 5.0.
A realizzarlo è Oversonic Robotics, startup fondata nel 2020 in Lombardia. Come ha spiegato l’amministratore delegato e co-fondatore, Paolo Denti, sono state sviluppate reti neurali proprietarie per il processo di apprendimento e di attività in azienda, collegandosi in cloud per ottenere informazioni e portare avanti le sue missioni, oltre a interagire a livello cognitivo, rapportandosi con gli umani. Una volta entrato in azienda, Robee si collega in automatico con il software gestionale ERP (Enterprise Resource Planning) e al MES (Manufacturing Execution System).
Si tratta del primo robot umanoide cognitivo made in Italy già sul mercato: «abbiamo già consegnato nove robot, venduti altri 20, contando poi una trentina di ordini in attesa e abbiamo 140 applicazioni sviluppate», ha specificato Denti in occasione della recente presentazione alla stampa.
L’importanza della certificazione è ben evidenziata dall’AD: «essa permette a Robee di essere pienamente operativo. La stessa scelta di muoversi su ruote, anziché essere bipede, è dettata dal fatto che la normativa prevede questo aspetto per contare su un prodotto certificato CE. Non esistono normative per bipedi che camminano. Inoltre, con le ruote può contare su una maggiore autonomia. Robee può funzionare per 8 ore di fila. Oggi i robot che camminano, al massimo arrivano a 90 minuti di autonomia».
Il modello industriale è alto 175 cm, per un peso di circa 80 kg. Inoltre, entro la fine del 2024, verrà ufficializzato un esemplare pensato per l’ambito sanitario.
Nel futuro, come si potranno immaginare soluzioni di robotica umanoide cognitiva? «Se guardiamo al 2040, ci proietteremo su macchine che inizieranno a sperimentare a pieno regime una robotica sociale», prevede Denti, partendo dal presupposto che i robot dovranno essere pensati con la funzione di agevolare l’uomo, evitandogli compiti gravosi, ripetitivi o pericolosi.
Glimpses of Futures
L’avvento dei robot umanoidi cognitivi rappresenterà un cambiamento sostanziale nel mondo industriale, ma anche nella sanità e negli ambiti di interazione sociale, dove essi potranno svolgere svariate mansioni, agevolando il lavoro dell’uomo e cercando di arginare la carenza di manodopera.
Di certo, il loro impiego dovrà essere sottoposto a una rigorosa regolamentazione, in modo da evitare possibili rischi per la sicurezza individuale e ambientale.
Utilizzando la matrice STEPS, proviamo ora ad anticipare possibili scenari futuri, analizzando gli impatti che l’evoluzione dei robot umanoidi cognitivi potrebbero avere su più fronti.
S – SOCIAL: l’adozione dei robot umanoidi cognitivi non è pensata per sostituire l’uomo, ma per fornirgli un aiuto, svolgendo lavori ripetitivi o potenziali causa di stress, potendo entrare in azione anche in luoghi o ambienti pericolosi. È possibile impiegare questi robot per assemblare parti in catene di montaggio o manipolare oggetti pesanti, senza che si stanchino o che commettano errori causati dalla fatica, evitando così di mettere a repentaglio l’incolumità di chi lavora, agendo anche in ambienti pericolosi. È bene considerare che ogni anno oltre un miliardo di lavoratori è esposto a sostanze dannose. Un milione di loro perde la vita ogni anno a causa dell’esposizione a sostanze chimiche pericolose [fonte: International Labour Organization]. Come affermato da Adam Jonas, responsabile della ricerca nel comparto Global Autos e Shared Mobility di Morgan Stanley, nel report già citato, «La commercializzazione dei robot umanoidi dovrà affrontare molte sfide, soprattutto l’accettazione sociale e politica, dato il loro significativo potenziale di sconvolgere una così ampia fetta della forza lavoro globale». Lo stesso ha sottolineato che potrebbero essere colpiti il 70% dei posti di lavoro nell’edilizia e il 67% nell’agricoltura, nella pesca e nella silvicoltura. «Anche se non sono la soluzione migliore, sono una soluzione sempre più necessaria per un mondo che deve affrontare immense sfide di longevità».
T – TECHNOLOGICAL: la robotica cognitiva rappresenta un campo interdisciplinare che cerca di colmare il divario tra la cognizione umana e l’intelligenza robotica. L’obiettivo nella creazione di robot cognitivi è, come detto, di renderli capaci di percepire, ragionare e agire in modi che imitano da vicino l’intelligenza umana e animale. Questo implica un sempre maggiore lavoro di ricerca caratterizzata da un elevato grado di innovazione tecnologica. Nel caso dei robot umanoidi cognitivi, questa caratteristica è ancora più evidente, dato che essi dovranno rapportarsi ancora più sensibilmente con esseri umani, sia perché interagiscono con loro sul posto di lavoro, assistendo anche soggetti fragili in ambito sanitario. Per questo, dovranno essere concepiti con un sempre maggiore impiego di tecniche di intelligenza artificiale che gli permettano di potersi muovere in spazi diversi, riconoscendo quanto gli sta intorno e potendo interagire con le persone presenti. L’adozione di robot umanoidi cognitivi richiede il rinnovamento tecnologico delle aziende e l’adeguamento in strutture rispondenti ai criteri di Industria 4.0 e 5.0. Il loro impiego sarà facilitato dall’adozione di standard di comunicazione wireless 5G e, ancor più, dal 6G.
E – ECONOMIC: l’impatto economico previsto con l’avvento dei robot umanoidi è stato stimato da Morgan Stanley. Entro il 2040 gli Stati Uniti potrebbero avere 8 milioni di robot umanoidi funzionanti, con un impatto di 357 miliardi di dollari sui salari. Entro il 2050, gli analisti prevedono che il numero di robot umanoidi salirà a 63 milioni, influenzando potenzialmente il 75% delle occupazioni, il 40% dei dipendenti e una somma equivalente a 3mila miliardi di dollari in buste paga. Inoltre, stima che l’impiego degli umanoidi potrebbe essere in grado di produrre risparmi sui costi calcolati tra 500mila e un milione di dollari per lavoratore umano in un arco temporale di 20 anni.
P – POLITICAL: le soluzioni di robotica umanoide cognitiva rappresentano una fusione di robotica e intelligenza artificiale. Proprio per garantire il corretto impiego dell’intelligenza artificiale, il riferimento normativo oggi più autorevole è l’AI Act, primo quadro giuridico in assoluto al mondo sull’intelligenza artificiale. Esso nasce per garantire che i sistemi di intelligenza artificiale utilizzati nell’UE siano sicuri, trasparenti, etici, imparziali e sotto il controllo umano, classificandoli in base al rischio. Il settore della robotica e dell’automazione industriale avrà delle implicazioni. L’AI Act e le nuove normative UE richiedono che le aziende valutino e adeguino i loro sistemi per assicurare operazioni sicure. Questo potrà assicurare migliori garanzie per la tutela delle persone che verranno in contatto o interagiranno con robot cognitivi, generando stimoli ulteriori alla ricerca e sviluppo per mettere a punto soluzioni ancora più avanzate e migliorative.
S – SUSTAINABILITY: i robot possono lavorare più ore senza affaticarsi, migliorando la produttività complessiva, soprattutto nei settori ad alta intensità di manodopera come la produzione, la logistica e l’assistenza sanitaria. Questo può avere un impatto significativo a livello di sostenibilità economica, per un’azienda che li adotta. A livello di sostenibilità sociale, dato che molti paesi devono fare fronte all’invecchiamento della popolazione, i robot umanoidi possono aiutare a prendersi cura degli anziani, aiutarli nelle attività quotidiane e offrire compagnia, alleviando la pressione sugli operatori assistenziali e i sistemi sanitari. Nel 2023, un sondaggio svolto negli Stati Uniti ha rivelato che oltre due terzi degli infermieri intervistati hanno dichiarato di provare sintomi tipici del burnout quasi tutti i giorni [fonte: Statista].
