Stazione Leopolda, Pisa
Sabato 26 maggio, Auditorium Stazione Leopolda, Pisa
Comitato Organizzatore
Marco Fontanelli, Rossano Massai, Mauro Ferrari, Pericle Salvini, Marcello Mele
Comitato Scientifico
Marco Fontanelli, Cristina Nali, Giuseppe Conte, Francesca Galli, Elisa Pellegrini, Giovanni Rallo
I Robot Umanoidi nell’ Allenamento Cognitivo degli Anziani
In Italia si sta registrando una continua crescita di anziani nella popolazione. Nei prossimi anni è quindi prevedibile una crescente domanda di sostegno di alta qualità per questa fascia di popolazione. L'allenamento cognitivo può assumere molte forme, in genere comporta la pratica ripetitiva di una serie di compiti volti a migliorare abilità cognitive singole o multiple (ad esempio memoria, attenzione, funzioni esecutive). Tuttavia, gli interventi tradizionali richiedono istruttori esperti che potrebbero non essere sempre disponibili. Le tecnologie assistive possono fornire un supporto utile per affrontare questo problema. Possono aiutare gli anziani a mantenere la propria indipendenza durante la routine quotidiana e rappresentano anche uno strumento importante durante la riabilitazione. In questa prospettiva, sta crescendo l’interesse per l’adozione del supporto basato su robot per fornire tale formazione, anche se finora ha ricevuto un’adozione limitata nelle attuali pratiche di assistenza a causa della mancanza di soluzioni specifiche progettate per gli anziani. Esistono molti tipi di robot in termini di forma, funzionalità e capacità di interazione. La presentazione si concentrerà sui robot umanoidi che possono impiegare diverse modalità di interazione. Queste capacità sono essenziali per fornire interazioni più naturali, sociali ed emotive tra i robot e gli esseri umani e potrebbero aumentare la possibilità di fornire supporto in modo più efficace. In effetti, l’aspetto umano di questi robot può aiutare a creare più facilmente connessioni emotive con gli utenti, cosa che può aumentare l’accettazione e la volontà degli utenti di partecipare a sessioni di allenamento, in particolare nei processi di riabilitazione a lungo termine. Poiché gli anziani rappresentano una categoria di utenti molto varia in termini di preferenze, interessi e abilità, sembra utile proporre dei serious game per l’allenamento cognitiva che possano essere personalizzati sfruttando fatti e ricordi della loro vita, e quindi essere più rilevanti per ognuno di loro. Nella presentazione, dopo aver discusso le motivazioni e le possibilità dei robot umanoidi per gli anziani, si presenterà un approccio ai serious games personalizzati per l'allenamento cognitivo con robot umanoidi che sfruttano le memorie personali e il prototipo della piattaforma per supportarli che è in corso di sviluppo nel Laboratorio di Human Interfaces in Information Systems (HIIS) del CNR-ISTI dove sono disponibili due robot Pepper. Si discuteranno anche le esperienze che abbiamo avuto negli studi con anziani con deterioramento cognitivo lieve in collaborazione con l’Istituto di Neuroscienze del CNR.
L’Intelligenza Artificiale: grande opportunità con qualche rischio
L'avvento dell’Intelligenza Artificiale Generativa sta suscitando un grande interesse dell’opinione pubblica verso l'intelligenza artificiale, ma sta anche dando vita a dibattiti riguardanti il suo impatto sugli individui e sulla società nel suo complesso. È evidente che l'impiego dell'intelligenza artificiale comporti benefici significativi in diversi settori (come la robotica, la salute, la sicurezza, ecc.). Tuttavia, è altrettanto vero che un suo utilizzo inappropriato possa provocare danni agli individui e avere considerevoli impatti sociali. In primo luogo, verranno evidenziati i rischi legati all’intelligenza artificiale, soffermandosi sui limiti della tecnologia e sul ruolo fondamentale dell’essere umano nel suo controllo. Quindi, verrà illustrato come tali rischi possano essere mitigati attraverso interventi legislativi, già in corso di attuazione in Europa, che comunque richiederanno un adeguato supporto tecnologico per garantirne l'efficacia. Infine, si descriveranno quali siano le principali ricerche sviluppate dal gruppo di Intelligenza Artificiale del Dipartimento di Ingegneria dell’informazione per realizzare questo supporto tecnologico.
La robotica soft per gli organi artificiali
Negli ultimi anni, la robotica soft trova importanti applicazioni nella bioingegneria e nella medicina, quali quelle della chirurgia minimamente invasiva, della riabilitazione, e degli organi artificiali. Con questo talk vi sveleremo che una nuova e promettente frontiera della ricerca è quella degli organi artificiali robotici e morbidi. Quali sono le tecnologie ed i materiali che vengono utilizzati in un organo artificiale? Quali organi naturali prevediamo di riuscire a replicare con un organo artificiale robotico così efficace e sicuro, tale da poter essere introdotto nella pratica clinica? Risponderemo a queste ed a molte altre domande, raccontandovi quali sono i risultati della nostra ricerca riguardo ad organi artificiale quali il cuore e la laringe.
Protesi bioniche non invasive: affrontare le sfide dell'accoppiamento meccanico con il corpo umano
La robotica indossabile ha reso possibile superare diverse disabilità attraverso l'innovazione tecnologica. Tuttavia, raggiungere una simbiosi fisica e cognitiva tra dispositivi e utenti rimane una sfida aperta. Concentrandosi sull'interazione fisica, un'interfaccia indossabile ideale dovrebbe consentire un'integrazione stabile, sicura e confortevole tra utente e dispositivo; dovrebbe garantire un corretto allineamento con le articolazioni del corpo, una trasmissione sicura delle forze, non limitare le capacità di movimento ed essere confortevole nelle attività della vita quotidiana. Tuttavia, le attuali interfacce fisiche indossabili sono strutture rigide e passive, che causano lesioni cutanee, vesciche, alterazioni della circolazione sanguigna e sudorazione. I cambiamenti fisiologici di volume e forma del corpo nel tempo modificano l'accoppiamento meccanico del dispositivo con l’anatomia dell’utente e alterano le pressioni applicate sui tessuti, compromettendo talvolta l'uso stesso del dispositivo e portando al suo abbandono. Affrontare queste sfide è particolarmente urgente nelle protesi di arto, dove l'interfaccia fisica è costituita dall’invaso protesico, una struttura rigida e passiva che replica la forma dell’arto residuo dell'utente. Infatti, lesioni cutanee dovute all'uso della protesi si verificano nel 63-82% degli utenti, causando un tasso di abbandono del 25-57%. In questo scenario, nuovi invasi protesici smart potrebbero offrire una soluzione non invasiva per il raggiungimento di un’integrazione ottimale tra protesi e arto residuo dell’utente.
Capsule autonome a manipolazione magnetica per l’endoscopia del tratto gastrointestinale
Il cancro al colon è il cancro più comune tra gli uomini e il secondo più comune tra le donne, con centinaia di migliaia di nuovi casi ogni anno in Europa. Il costo sul sistema sanitario cresce in tutto il mondo, in gran parte a causa dei costi dello screening. Nel progetto europeo AUTOCAPSULE, miriamo a sviluppare una tecnologia per la diagnosi precoce della malattia infiammatoria intestinale e del cancro intestinale e per il monitoraggio dell’efficacia del trattamento al punto di cura. La tecnologia si basa su una capsula autonoma manipolata magneticamente con un braccio robotico esterno. La capsula consente di effettuare un’endoscopia in modo più semplice, più economico, e più confortevole per il paziente. Consente in oltre di avere a bordo più tipi di sensori per un rilevamento multimodale e - nella roadmap di sviluppo - prevede una riduzione delle dimensioni della capsula e un funzionamento senza fili per l’esplorazione dell’intestino tenue. Discuteremo i principali risultati, l’impatto clinico a medio termine e le sfide tecnologiche da superare.
Robotica soft per la riabilitazione e l'ausilio delle persone
"Anche se la robotica ha radici antiche e letterarie, la robotica come scienza ingegneristica nasce nelle come strumento prettamente industriale: pensato per la produttività delle fabbriche, copia il gesto tecnico dell’operaio e massimizzandone velocità, riproducibilità ed efficienza, a scapito di elementi quali la sicurezza e la naturalezza del movimento. Il moderno approccio alla progettazione dei robot introduce elementi soft (quindi deformabili) nella struttura rigida della macchina per avvicinarsi alle capacità di interazione con l’atro e con l’ambiente tipiche dei sistemi biologici: Adattabilità, Morbidezza del gesto, ma anche Sicurezza ed Efficienza Energetica. L’intervento racconterà come questi elementi moderni di robotica soft stiano portando a nuovi sistemi tecnologici antropocentrici - come ausili e protesi - che si interfacciano in maniera naturale ed intuitiva con l’uomo, cercando di inserirsi all’interna dello schema mentale e corporeo umano. Verranno presentati esempi di queste tecnologie, come il la Pisa/IIT Soft Hand ed il Softfoot – visibili anche allo stand, raccontando la loro evoluzione, le applicazioni cliniche e la partecipazione alla competizione “CYBATHLON”. "
Con la partecipazione di
Fabio Paternò
“Fabio Paternò è un Dirigente di Ricerca presso il C.N.R.-ISTI di Pisa, dove coordina il Laboratorio sulle Interfacce Umane nei Sistemi Informativi (HIIS). Insegna Progettazione di Interfacce e Valutazione dell’Usabilità al corso di Informatica Umanistica dell’Università di Pisa.
La sua ricerca si concentra principalmente nell’area dell’interazione umana con i computer (HCI), di cui è stato uno dei pionieri in Italia, con l’obiettivo di introdurre il supporto computazionale per migliorare l’usabilità, l’accessibilità e l’esperienza dell’utente in vari contesti. Ha contribuito in modo significativo ad aree quali la progettazione basata su modelli di applicazioni interattive, metodi e strumenti per il supporto automatico della valutazione dell’usabilità, dell’accessibilità, e delle interfacce utente cross-device e migratorie. La sua ricerca ha sempre mirato ad approfondire e intrecciare aspetti innovativi sia teorici che pratici, con attenzione alle possibili implicazioni sociali.
Fabio è appassionato di ricerca che possa avere un impatto che risponda ai bisogni della società e sia condotta in ambienti multidisciplinari. Ha guidato numerosi progetti interdisciplinari nazionali e internazionali, mirando sempre all’integrazione di diverse prospettive per soluzioni efficaci. I suoi attuali interessi di ricerca includono spazi intelligenti interattivi, accessibilità, interazione persone-robot e intelligenza artificiale centrata sulle persone.
La maggior parte della sua attività scientifica si è svolta a livello internazionale. Ha coordinato diversi progetti europei ed anche nazionali. I risultati sono riportati in oltre trecento pubblicazioni in conferenze, libri e riviste internazionali.
Fabio ha ricoperto vari ruoli di leadership nelle principali conferenze internazionali in area human-computer interaction, ed attualmente è co-chair della conferenza ACM Intelligent User Interfaces 2025 .
Tra i vari riconoscimenti è stato nominato ACM Distinguished Scientist, IFIP Fellow, e membro della SIGCHI Academy.
“
Francesco Marcelloni
Francesco Marcelloni è professore ordinario di Sistemi di Elaborazione delle Informazioni presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa, dove insegna “Data Mining and Machine Learning” e “Artificial Intelligence for Security”. È coordinatore del gruppo AI (https://ai.dii.unipi.it/) del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, del laboratorio “Intelligent Techniques for Process Automation and Optimization”, congiunto con la società svizzera LogObject AG, e del laboratorio multidisciplinare “Good AI Lab” dell’Università di Pisa. Da più di 30 anni svolge ricerca su nuovi algoritmi di machine learning che sono stati sperimentati in diversi ambiti applicativi, tra cui recentemente anche in medicina, sentiment analysis, opinion mining and fault detection. I suoi principali interessi di ricerca includono l’intelligenza artificiale spiegabile, l’apprendimento federato, il data mining per big data e data in streaming, gli algoritmi di clustering, la generazione di sistemi a regole dai dati, gli algoritmi evolutivi. Negli ultimi anni ha ricevuto il 2021 IEEE TFS Outstanding Paper award e il 2022 IEEE CIM Outstanding Paper da due delle più prestigiose riviste del suo settore, rispettivamente IEEE Transactions on Fuzzy Systems e IEEE Computational Intelligence Magazine. È stato coordinatore di diversi progetti internazionali e nazionali. Attualmente, è co-PI (Principal Investigator) dello spoke 1 del partneriato esteso FAIR (Future Artificial Intelligence Research) sull’Intelligenza Artificiale e PI per l’Università di Pisa del progetto PRIN “Psychologically-tailored approaches to Debunk Fake News detected automatically by an innovative artificial intelligence approach”, e sta coordinando diversi progetti con aziende.
Lucrezia Lorenzon
Lucrezia Lorenzon è nata a Pisa, Italia, nel 1994. Ha conseguito la laurea magistrale in ingegneria biomedica (con lode) presso il Politecnico di Milano, Milano, Italia, nel 2018. Recentemente, nel 2023, ha conseguito il dottorato in Biorobotica (con lode) presso la Scuola Superiore Sant’Anna, Pisa, Italia. La sua ricerca si è concentrata sullo sviluppo di soluzioni robotiche morbide con applicazioni biomediche, come organi impiantabili, protesi, e dispositivi medici. Attualmente, Lucrezia è Tecnologa presso il Laboratorio di Soft Mechatronics for Biorobotics presso l’Istituto di Biorobotica della Scuola Superiore Sant’Anna, dove fornisce supporto tecnico e scientifico a tutte le attività di ricerca.
Linda Paternò
Linda Paternò è una ricercatrice (RTDa) nell’Area “Surgical Robotics and Allied Technologies” dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. Ha conseguito la Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica nel 2016 e il Dottorato di Ricerca in Biorobotica nel 2020 con una tesi intitolata “Physical Human Machine Interfaces for Lower Limb Prostheses”. La sua attività di ricerca è focalizzata sullo sviluppo di nuovi dispositivi biomedici basati sull’integrazione di attuatori in materiali soft, strutture bio-ispirate e meccanismi a variazione di forma e rigidezza, al fine di ottimizzare l’interazione fisica tra dispositivo e utente.
Giuseppe Iannaccone
Giuseppe Iannaccone è professore di elettronica e prorettore vicario dell’Università di Pisa, fellow della IEEE e dell’APS, le due maggiori associazioni internazionali di ricercatori nel settore dell’ingegneria dell’Informazione e della fisica. Ha coordinato numerosi progetti di ricerca europei e nazionali con ampi partenariati ed è attivo nelle iniziative di trasferimento tecnologico, anche attraverso la spinoff Quantavis. Si occupa di semiconduttori, tecnologie quantistiche e micro-nano elettronica.
Giorgio Grioli
Giorgio Grioli ha conseguito il dottorato di ricerca in Robotica, Automatica e Bioingegneria presso l’Università di Pisa nel 2011, con una tesi sull’identificazione per il controllo di attuatori ad impedenza variabile. È autore di oltre 130 articoli scientifici, pubblicati su riviste scientifiche e atti di convegni internazionali, su attuazione robotica soft, progettazione di mani robotiche, aptica, interazione uomo-macchina. Co-inventore di molti dispositivi robotici, ha contribuito a fondare la società spin-off qbrobotics s.r.l.. Nel corso degli anni ha curato lo sviluppo di altre 40 tesi magistrali nei corsi di Ingegneria Robotica e dell’Automazione e Ingegneria Meccanica e ha supervisionato più di 10 studenti dei dottorati in Ingedneria dell’Informazione, del dottorato Smart Industries e del dottorato di interesse nazionale in Robotica e Macchine Intelligenti. Da settembre 2023 è Ricercatore Senior presso l’Università di Pisa, dove Insegna “controllo robot” per il corso di laurea magistrale di “ingegneria della robotica e dell’automazione” e “controlli automatici” per il corso di laurea magistrale di “ingegneria dei veicoli”.
Pietro Valdastri
Pietro Valdastri è Professor and Chair in Robotics and Autonomous Systems presso l’Università di Leeds, Wolfson Research Fellow della Royal Society e Fellow dell’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Dirige lo STORM lab (Science and Technologies Of Robotics in Medicine) sui robot intelligenti per la cura dei tumori, l’Institute of Robotics, Autonomous System and Sensing (IRASS), e la Robotics at Leeds network. Ha coordinato progetti di ricerca che hanno raccolto grant per più di $24M da parte di NSF, NIH, ERC, EU-H2020, Cancer Research UK, The Royal Society, EPSRC, Innovate UK and industry. Ha recentemente fondato Atlas Endoscopy Limited, per portare ai pazienti la sua piattaforma di coloscopia robotica.