Brain Computer Interface

Brain Computer Interface: l’informatica al servizio del futuro

Continua l’impegno dell’ISII per mettere in contatto gli studenti con il mondo del lavoro, della ricerca, dell’innovazione

Le classi terza, quarta e quinta del corso F hanno incontrato l’ingegner Fabrizio Rovelli, brillante ex allievo del corso di informatica del nostro Istituto, che ha messo a disposizione dei ragazzi la sua esperienza per guidarli alla scoperta del mondo delle interfacce neurali – suo ambito di specializzazione – e per orientarli verso il loro futuro professionale e di studio.

Da sempre appassionato di scienze e computer, dopo la laurea in ingegneria informatica, Rovelli ha lavorato come sviluppatore freelance presso alcuni importanti clienti assumendo, nel corso degli anni, ruoli di team leader e software architect.

Nel 2005 è entrato come socio in un’azienda di sviluppo software e consulenza IT, diventandone poi direttore tecnico. Dopo circa 15 anni ha deciso di vendere l’azienda perché il lavoro era prevalentemente rivolto alla gestione tecnica dell’azienda e il suo ruolo si allontanava sempre più da quello di ingegnere informatico.

Lo spirito pratico, la voglia di “mettere le mani in pasta” e il desiderio di sfidare le nuove frontiere dell’informatica lo hanno portato a fondare nel 2011, partendo dalle prime ricerche in un garage, Farotech, startup principalmente orientata alla ricerca&sviluppo nel campo delle neuroscienze, (tematica da cui è sempre stato affascinato), in particolare nelle tecniche BCI (Brain Computer Interface), che si occupano di integrare il cervello umano con dispositivi elettronici.

 Le sue ricerche sono orientate nel settore medico, per aiutare nel movimento persone con menomazioni o paralizzate con tecniche non invasive, diversamente da quanto realizzato da Neuralink di Elon Musk che ha utilizzato impianti di chip.

I primi esperimenti hanno riguardato l’identificazione dei segnali cerebrali durante i movimenti: attraverso un elettroencefalogramma, con il posizionamento di elettrodi sullo scalpo, è possibile amplificare, interpretare, filtrare le alterazioni cerebrali da inviare a un computer, per capire e classificare alcune attività motorie, grazie ad algoritmi di machine learning dopo attività di training. Ogni volta che un soggetto esegue un movimento genera impulsi dello stesso tipo che possono essere inviati ad un dispositivo.

Il passo avanti nel settore, esito delle sue ricerche, è stato quello di riconoscere questi segnali non in attività motorie vere e proprie ma nei pensieri, in attività immaginarie. Il primo esperimento è stato quello di far muovere un carrello di una stampante associandolo ad un’idea di movimento.

Altri esperimenti hanno coinvolto il trasferimento di pensieri di spostamento (destra, sinistra, avanti e indietro) tra una persona e un animale, in particolare un insetto, la blatta: su di esso viene installato un impianto hardware, collegato alle antenne, che riceve in modalità wireless gli impulsi inviati da un soggetto umano il quale, pensando di muoversi nelle quattro direzioni, trasmette il movimento all’animale che lo compie.

L’idea davvero innovativa però è stata quella di capire che quando si pensa in realtà si parla: analogamente alla tecnica di speech recognition già utilizzata nel parlato, è possibile decodificare i pensieri e le parole che si producono quando la mente lavora (Brain speech recognition)

La prossima frontiera è proprio quella di mappare le attività cerebrali rispetto alle parole della mente. Altre possibili applicazioni potrebbero essere quelle di riconoscere segnali emessi dai sensi che hanno alcuni animali ( antenne, baffi,…) e farli interpretare all’essere umano in modo da comunicare con loro. Futuristica, ma non troppo, la possibilità di comunicare brain-to-brain!

I possibili impieghi della tecnologia BCI sono molteplici e potenzialmente rivoluzionari, e ciò appare evidente se si fa riferimento al settore medico, nel quale queste tecnologie possono avere un impatto notevole sulla qualità della vita degli individui: nel caso di pazienti paralizzati per traumi cerebrali o malattie neurodegenerative, ad esempio, è stato ipotizzato un processo di trasformazione di segnali cerebrali, tramite un dispositivo posizionato sul corpo del paziente, che possa in qualche modo colmare la difficoltà di generare in modo corretto gli impulsi che azionano il sistema motorio verso l’arto paralizzato, con l’obiettivo di tradurre azioni che il paziente riesce a pensare senza difficoltà (ad esempio lo spostamento a destra e sinistra) in azioni del sistema motorio relative all’arto offeso che permettano di muoverlo.

L’esplorazione delle possibili intersezioni tra tecnologie informatiche e ricerca nell’ambito delle neuroscienze impone inevitabilmente all’attenzione questioni di tipo etico: l’incontro ha offerto ai ragazzi anche l’occasione per confrontarsi con il relatore e con i docenti su tematiche centrali nel loro percorso di educazione civica, che meritano una riflessione approfondita in relazione alle sfide che il futuro pone continuamente alla ricerca scientifica e tecnologica.

Nel seguito la registrazione video dell'incontro.