A spasso su Marte con la realtà virtuale della Normale di Pisa

La futura base spaziale su Marte ricostruita in 3d nei laboratori della Normale di Pisa

Il Tirreno nel laboratorio DreamsLab del progetto Smart, dove con la tecnologia tridimensionale si studia come arrivare su Marte e si ritorna nella Magna Grecia. Il tutto grazie a visori ottici, joystick e grotta 3D. Sembra quasi una sala giochi (ma la ricerca cresce anche grazie ai video giochi)

PISA. Orientarsi su Marte è tutt’altro che semplice. Usciti dalla base spaziale, il panorama è alienante. Grossi massi scuri emergono dalla sabbia rossa creata dall’ossido di ferro. Una serie continua di colline si alterna a piccole pianure. È facile perdersi tra i crateri marziani, così come camminare non è faticoso ma tutt’altro che agevole. Molto meglio salire su un “rover” ed esplorare il pianeta sulle quattro ruote dell’astromobile. Dal punto di vista tecnologico è come salire su una Ferrari, ma la velocità è quella di una macchina elettrica per bambini. Del resto, superata l’atmosfera terrestre la cosa più importante è tutelare la sicurezza e la salute degli astronauti. I brividi, a 57.590.630 chilometri da casa, non li dà certo la velocità.

Camminare su Marte sembra una cosa da fantascienza, ma è una realtà più vicina di quello che si pensi. Anzi, è già possibile grazie alla tecnologia 3d e alla realtà aumentata. E per farlo occorre andare all’ultimo piano di palazzo della Carovana, la sede della Normale. Qui, nel laboratorio Smart (Strategie multidisciplinari applicate alla ricerca e alla tecnologia), gli studiosi della scuola superiore di Pisa lavorano al progetto Bmi Focus. Un programma finanziato dalla Comunità Europea e dalla Regione Toscana che vede ricercatori e studenti pisani collaborare con un consorzio di università e imprese italiane a un esperimento congiunto con la Russia per simulare viaggi spaziali verso altri pianeti con equipaggio umano.

Nello specifico, a Pisa si realizza un programma di simulazione virtuale immersiva per allenare gli astronauti all’ambiente che troveranno su Marte. Un tuffo tridimensionale sul modulo spaziale e sul pianeta rosso che la Normale ha svelato in anteprima italiana al Tirreno. Con tanto di prova pratica e passeggiata sul suolo marziano di un nostro giornalista, virtualmente catapultato in un altro corpo celeste per capire cosa si prova ad essere un astronauta in missione nello spazio e nel futuro.

La passeggiata nel pianeta rosso

A spasso su Marte con il DreamsLab della Normale

Per passeggiare su Marte nei laboratori della Normale non serve una tuta spaziale. Occorre indossare un visore ottico 3d, impugnare due joistik che simulano le racchette da trecking e fare click sul programma studiato dai ricercatori della scuola. Pronti via e si è nella navicella spaziale prima e sul territorio di Marte poi. Intorno a te un mondo di immagini digitali: ti giri a destra e a sinistra, guardi in alto e in basso, avanzi verso un punto prima, poi fai una rotazione e vedi ciò che hai alle spalle. L’applicazione Marte, ad esempio, non consente la percezione tattile degli oggetti. Una carenza forse momentanea. Quale sarà il prossimo passo della ricerca scientifica nella Scuola superiore Normale di Pisa è un segreto.

Sembra un videogioco, ma l’ambiente che ti sta intorno è più familiare di quello che potrebbe sembrare. La sensazione è di camminare nei video o nelle foto inviate sulla terra da missioni spaziali diventate famose come Exomars, Insight o Opportunity. Del resto l’ambiente virtuale ricostruito alla Normale su Pisa è figlio dei dati raccolti nel corso degli anni da scienziati e astronomi di tutto il mondo.

Al servizio della scienza

Ma dalla piccionaia di palazzo della Carovana non si va solo su Marte. Anzi, in teoria si può raggiungere qualsiasi meta spaziale e temporale. Se Marte è a un passo, altrettanto facile è tornare indietro nel tempo e passeggiare tra le colonne di Segesta. Si può perfino entrare in una cellula e toccare un neurone. E anche questa non è fantascienza, ma una realtà possibile grazie alla tecnologia 3d studiata, sviluppata e applicata dai ricercatori del laboratorio Smart della Normale e che trova applicazione propria nella mansarda della storica sede della scuola superiore di Pisa.

«Applicazione materiale e pratica – spiega Marcos Valdes, coordinatore dell’area scienze di Visions –. Nei laboratori Smart si parte dalla produzione dei dati scientifici che poi vengono sviluppati su piattaforme di visualizzazione avanzata attraverso software sviluppati da noi. Il tutto è poi usato per la ricerca scientifica ma è a disposizione di tutti grazie al programma Visons: le porte aperte alla Normale con cui circa 3mila persone hanno visitato la scuola».

«Smart sta per Strategie multidisciplinari applicate alla ricerca e alla tecnologia – spiega Monica Sanna della segreteria scientifica dello Smart –. Il laboratori, di cui è direttore Vincenzo Barone, nasce nel maggio del 2016. Ci lavora un gruppo di ricerca formato da circa 40 persone. L’attività è legata principalmente alla chimica teorica computazionale e si sviluppa in diversi campi: scienze della vita e dei materiali, astrochimica e astrofisica molecolare, chimica medicinale, metodi virtuali per la preservazione e il restauro dell’ambiente e dei beni culturali, meta-materiali e dispositivi a basso impatto ambientale con particolare riferimento a fonti energetiche rinnovabili».

Monica Sanna, segreteria scientifica del programma Smart della Normale di Pisa

«All’attività di ricerca “pura”, si affianca quindi l’attività del DreamsLab – prosegue Sanna –. Un laboratorio che, sfruttando tecnologie di visualizzazione avanzate offre un’esperienza interattiva che unisce il mondo reale a quello virtuale e viceversa». Vale a dire trasformare i dati scientifici in una realtà tridimensionali caratterizzate dalla realtà aumentata attraverso software sviluppati all’interno della scuola superiore pisana. Programmi per computer che poi vengono utilizzati con strumenti tecnologici come visori ottici, “Cave 3d” (una grotta, come da traduzione del termine inglese, sulle cui pareti vengono proiettate le immagini tridimensionali), tavolette grafiche e display touch acquistati da ditte esterne. Oppure con strumenti realizzati direttamente a palazzo delle Carovane come gli anelli e i bracciali 3d (del tutto simili ai gioielli ma con delle barrette al cui vertice sono messe delle palline) che dialogano con il software e permettono ai computer di percepire gli spostamenti del corpo umano.

Il DreamsLab, il laboratorio della Normale dove tutto prende forma

Da Segesta al cervello e alle cellule umane

Quello sviluppato dal DreamsLab è del resto un mondo a metà tra il reale e il virtuale che parte dal corpo umano e arriva in un altro pianeta. Il tutto grazie ai dati raccolti negli studi scientifici rielaborati per altri scienziati o per altri professionisti nei campi più svariati.

Il team Smart, come sviluppa un’applicazione per allenare gli astronauti in vista della missione su Marte, allo stesso modo lavora a delle applicazione per altri settori. Come ad esempio gli archeologi. A loro è dedicato il progetto Segesta: una ricostruzione in 3d della città della Magna Grecia, in Sicilia, che consente agli studiosi di “passeggiare” nell’antica Agorà.

L'agorà di Segesta rivive con lo studio 3d della Normale

Ma i viaggi del DreamsLab non hanno confini e vengono incontro anche alla medicina. All’interno del Cave3d si può infatti entrare nel corpo umano partendo dal cervello per arrivare alle cellule e ai neuroni. «Ed è tutto vero – sottolinea Nicolò Albertini dello staff di Smart –, perché partiamo dai dati scientifici ricavati da tac e biopsie». «Un supporto per la ricerca – aggiunge il tecnico assegnista Jacopo Baldini – perché con la tecnologia 3d possiamo vedere cose impossibili da notare con una normale tac o una biopsia da cui, per altro, arrivano i dati che noi riportiamo in forma tridimensionale».

Interaggire col cervello e le cellule neuronali con il 3d

Come grazie a un videogame

Nicolò Albertini e Jacopo Baldini sono due classici scienziati cervelloni. Ma mentre lavorano sembrano e si divertono come due bambini. Vivono tra visori ottici, joystick, caverne per la tridimensionalità, applicazioni di realtà aumentata e sembra che giochino. Ma il ricercatore e l’assegnista del programma Smart della scuola Normale di Pisa usano gli strumenti tecnologici amati dai bambini dei nostri tempi per la ricerca scientifica.

Jacopo Baldini (a sinistra) e Nicolò Albertini, due studiosi della Normale di Pisa che fanno parte del programma Smart

E, anzi, proprio ai videogiochi devono in parte dire grazie: «Lo sviluppo della tecnologia 3d nel campo dei videogiochi è stata decisiva per abbattere i costi degli strumenti», rivelano i due. «Prima del boom dei video giochi, fare ricerca con la tecnologia tridimensionale aveva dei costi altissimi – spiega Monica Sanna –. Spesso dovevi chiedere alle aziende di realizzare prodotti che ancora non esistevano. Oppure dovevi chiedere il permesso di usare degli strumenti che erano ancora in fase di studio. Ora, invece, sul mercato sono presenti strumenti ad un costo relativamente basso, pensati per far giocare i bambini ma perfetti anche per la ricerca scientifica».

Una gioia per Nicolò e Jacopo che, però, hanno a disposizione strumenti che i bambini sognerebbero di avere nelle loro case. Il loro “gioco” speciale è il Cave 3d ossia, tradotto dall’inglese, “Grota 3d”.  Ma la grotta non è l’unica meraviglia che si trova all’ultimo piano di palazzo della Carovana. In una delle stanze si trova un “tavolo touch”: uno schermo posizionato a mo’ di scrivania in cui non si usano carta e penna, ma le dita umane. Nulla di rivoluzionario, si può pensare, ma questo particolare strumento è pensato per i restauratori e permette di confrontare immagini di opere d’arte su più livelli, sovrapporle l’una con l’altra e ingrandirle quanto necessario. In più il tavolo riconosce gli oggetti memorizzati: basta poggiarci sopra un’opera d’arte e lui la riconosce e fornisce tutte le informazioni che servono agli studiosi dell’arte.

Il tavolo touch studiato dalla normale di Pisa che permette agli archeologi di studiare i reperti archeologici su più dimensioni

«Sembra tutto un gioco, ma non lo è», concludono Nicolò e Jacopo. Cervelloni al momento non in fuga dall’Italia come tanti altri loro colleghi. Anche, e forse soprattutto, grazie a questi “giocatoli” messi a disposizione loro e di tutta la ricerca scientifica alla scuola Normale di Pisa.

Tutto a disposizione di tutti

Ricerca, dunque, ma anche divulgazione scientifica. Una cosa che si fa tanto con libri e pubblicazione, quanto aprendo le porte della Normale a tutti. Ieri (giovedì 14 marzo) 25 pisani sono entrati nella scuola superiore per conoscere dal vivo cosa si fa a palazzo della Carovana. Il tutto grazie a “Visions”, il nuovo programma di divulgazione delle discipline umanistiche e scientifiche della scuola Normale superiore. Attraverso visite guidate alle strutture di ricerca e ai laboratori, incontri e dibattiti pubblici che coinvolgono scienziati e letterati, economisti e sociologi, viene presentato il mondo della ricerca e della cultura per far emergere le storie e le passioni alla base delle carriere dei protagonisti.

Come con le conferenze “Le meraviglie del possibile”: i prossimi appuntamenti sono il 10 aprile con Marc Mézard, fisico, direttore dell’École normale supérieure; il 13 maggio con Helena Janeczek, scrittrice, Premio strega 2018; il 27 maggio con Paola Marini, direttrice Gallerie dell’accademia di Venezia; e il 10 giugno con Chiara Saraceno, docente di Scienze sociali ed economiche dell’Università di Torino. E poi le visite guidate su richiesta al patrimonio artistico, culturale e scientifico della Normale, aperte a scuole, gruppi e cittadini. Prossime visite 21 e 28 marzo (prenotazioni su https://www.sns.it/it/visite-alla-sns).

Un'opportunità per vivere nel presente della Normale di Pisa e nel futuro della scienza.