EventiLunedì 8 dicembre 201412 Programmi & Progetti

Il Politecnico di Torino è un punto di riferimento nello

sviluppo di materiali innova-tivi e tecnologie per lo smart manufacturing e la life scien-ce, con particolare attenzione alle patologie degenerative.Innovazioni nella conoscen-za e tecnologia costituiscono gli elementi determinanti per lo sviluppo e il benessere della società. Tutti i recenti progressi nelle scienze della vita - salute, alimentazione, ambiente, informazione, ma-teriali ed energia - hanno in comune lo studio e la com-prensione dei fenomeni fisi-ci e biofisici alla nano-scala, vale a dire i sistemi supermo-lecolari, molecole, atomi e strutture atomiche. Uno dei più importanti cen-tri per lo studio delle nano-tecnologie è il dipartimento di Scienza Applicata e Tec-nologia, che offre la sinergia ideale di competenze interdi-sciplinari necessarie per pro-muovere la ricerca avanzata. L’assioma su cui si basano le attività è che non ci sono settori che possono sottrarsi alla comprensione e mani-polazione dei materiali alla nanoscala. Inoltre, tutti i set-tori industriali tradizionali sono fortemente influenzati dalla “rivoluzione nanotec-nologica”, perché micro e na-notecnologie hanno ricadute sulla progettazione e sulle prestazioni dei materiali e dei prodotti. In quest’ottica il Politecnico di Torino ha atti-vi importanti progetti e labo-ratori di ricerca che ne fanno uno dei massimi referenti a livello mondiale nei compar-ti in cui le nanotecnologie possono essere sviluppate o applicate a livello industriale.

Nel “Materials and Processes for Micro and Nanotechno-logies Lab” (X Lab) (www.polito.it/micronanotech), fon-dato nel 1999, si sviluppano materiali e processi per mi-cro e nanotecnologie insieme a prototipi e applicazioni di microsistemi integrati con protocolli di comunicazione e di trasferimento dei dati. Particolare attenzione è pre-stata a materiali innovativi come il grafene e a dispositivi per la produzione e l’imma-gazzinamento dell’energia.Con più di 50 ricercatori e un budget annuo superiore ai 2 milioni di euro, il laboratorio raccoglie conoscenze tecno-logiche interdisciplinari atte alla produzione e caratteriz-zazione di materiali, di pro-cessi, di dispositivi e circuiti per micro e nano-sistemi. Dalle competenze tecniche e scientifiche del laboratorio sono nate due imprese: nel 2006 Microla Optoelectro-nics (sistemi di lettura ottica ed elettronica, sorgenti laser) e nel 2008 Politronica InkJet (inchiostri polimerici, circu-iti stampati per l’elettronica flessibile). Dal 2005 il Politecnico di To-rino coordina Latemar, Labo-ratorio di Tecnologie Elettro-biochimiche Miniaturizzate per l’Analisi e la Ricerca, un centro di eccellenza che svi-luppa dispositivi avanzati per la diagnostica molecolare nei settori biomedico, farmaco-logico, della sicurezza ali-mentare e del monitoraggio ambientale. Altro fattore di eccellenza è il “Master of Science in Nano-technologies for Ict”, che in-tende rispondere alla doman-da da parte dell’industria di tecnici specializzati e ricerca-tori, nato dalla collaborazione con l’istituto di tecnologia Inp di Grenoble e la svizzera Eco-le Polytechnique Fédérale di Losanna. Il Centro Space Human Ro-botics dell’Istituto Italiano di Tecnologia (http://shr.iit.it/) è stato creato nell’ottobre del 2009 attraverso una colla-borazione tra il Politecnico e l’Istituto Italiano di Tecnolo-gia (Iit) per la realizzazione

di un laboratorio di ricerca focalizzato su materiali e dispositivi per la robotica. In particolare le attività del centro sono focalizzate su quattro linee di ricerca. Una linea è focalizzata su dispo-sitivi e sensori neuromorfi e le relative architetture micro e nanoelettroniche sfruttan-do reti di memristor (vedi riquadro).Un altro campo di studio del centro è la Bio-Inspired Energy. L’obbiettivo princi-pale della linea di ricerca è quello di sviluppare una nuo-va classe di generatori elet-trochimici (Fuel Cells) ibri-di (biologici-inorganici), in grado di recuperare in modo diretto ed efficiente energia dall’ambiente mediante im-

piego di substrati organici che fungono da “carburante”. L’obbiettivo finale è l’applica-zione delle Bio-Fuel Cells in

sistemi robotici che mimano le piante per la propria ali-mentazione. Il centro si oc-cupa anche di stampa 3D per

lo sviluppo di nuovi materiali avanzati (metallici e polime-ri) per fabbricare sistemi leg-geri, passando per un design bio-inspired, per sfruttare l’integrazione di rilevamento e azionamento direttamente nelle strutture meccaniche. Infatti, le caratteristiche più interessanti e prometten-ti della stampa 3D sono la capacità di creare parti di oggetti le quali hanno com-plessità nella loro struttura, forma, dimensione, super-ficie, materiali di utilizzo e funzionalità.Infine nel Centro si studia Fisiologia Artificiale per svi-luppare nuove tecnologie per il ripristino di funzioni senso-motorie nelle persone con diversi tipi di disabilità.

Memristor: computer e cellulari emuleranno il cervello umanoGli elettrodi capaci di memoria. Europa e Stati Uniti stanno lavorando intensamente per aprire la strada ai circuiti neuromorfi, capaci di apprendere

Visioni e tecnologie per migliorare la qualità della vita La Smart ManufacturingVerso una produzione di beni ad alto valore aggiunto, che pone al centro l’interazione con la persona

Il memristor, contrazione di memory-resistor, rappresenta l’ultima rivoluzio-

ne tecnologica nel mondo dei computer e dello studio del cervello umano. Si tratta di un dispositivo estremamente semplice, la cui peculiarità consiste nell’essere un elemento passivo (è formato da due soli elettrodi ai lati di un isolante), ma in gra-do di avere memoria. Sebbene sia stato postulato da L.O. Chua fin dal 1971, il memristor è stato realizzato solo nel 2008 presso gli HP Labs, grazie alla capacità di

manipolare ossidi metallici come la titania fino a strati sottilissimi (20 nanometri, cioè venti miliardesimi di metro, circa 50 file di atomi). La capacità del memristor di modificare il proprio stato di conducibilità in base alla propria “storia”, rende questo dispositivo il candidato ideale per implementare in hardware le connessioni e le plasticità si-naptiche tipiche di un cervello biologico. In questo modo, grazie anche a consumi e dimensioni ridotti, sarà possibile apri-

re la strada ai circuiti neuromorfi, cioè a sistemi artificiali dotati di peculiarità tipiche dei cervelli umani, quali l’auto-ap-prendimento, il basso consumo e il multi-tasking. Al di là della ricerca scientifica, il memristor e i sistemi di resistive switching rappresentano già oggi la più promettente alternativa alle attuali memorie non vola-tili nei computer e nei cellulari. Ue e Usa stanno finanziando progetti con lo scopo di catalizzare uno sforzo interdisciplinare senza precedenti.

Le tecnologie smart permettono la cre-azione di strutture produttive di beni

ad alto valore aggiunto, compatibili con alti costi di produzione del mondo occi-dentale, garantendo così grandi benefici in Paesi come ad esempio l’Italia. “Smart Manufacturing” significa la produzione di beni con caratteristiche adatte ai nuo-

vi requisiti del mercato globale, in grado di soddisfare la crescente domanda di in-novatività e miglioramento della qualità della vita.Un prodotto o processo è smart se rispon-de al nuovo paradigma che pone al cen-tro l’interazione tra persone e prodotti. Caratteristica di un prodotto intelligente

è la conoscenza e l’alta tecnologia in esso incorporata, in grado di far fronte alla cre-scente domanda di complessità dei prodot-ti e dell’ambiente moderno. La conoscenza proattiva comprende la disponibilità di informazioni sul prodotto e sul processo stesso (caratteristiche, funzioni, dipenden-ze, uso, ecc.), sul suo ambiente (contesto fi-sico, presenza di altri prodotti intelligenti) e sui suoi utenti (preferenze, abilità, inten-zioni, ecc.). Un prodotto smart è frutto di un’idea, un percorso creativo che valorizza l’intuizione imprenditoriale sfruttando le tecnologie, migliora la qualità della vita, è semplice nel suo utilizzo e si adatta alle esigenze di chi lo possiede, può essere tale dal punto di vista del design, dell’affidabi-lità della multifunzionalità.

■■■ POLITECNICO TORINO / Le eccellenze e i laboratori del dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia sono contraddistinti dalla interdisciplinarietà

Il progresso inizia dall’infinitamente piccoloLo studio delle nano tecnologie apporta vantaggio in ogni branca della scienza, con molte applicazioni industriali all’attivo

X Lab, Latemar, Centro Human Space Robotics

sono le strutture di ricerca attive

Un prototipo di esoscheletro pilotato da segnali elettromiografici sviluppato dalla sede di Torino dell’Istituto Italiano di Tecnologie in collaborazione con aziende del territorio

La camera pulita del

laboratorio X Lab, dove

vengono effettuati molti

dei processi alla micro e nano-scala

Dettaglio di un sistema di processo, in particolare di un microscopio per l’analisi e la caratterizzazione dei processi alla micro-scala