Costruire il futuro, strato dopo strato
Per secoli l’umanità ha creato forme ed oggetti per sottrazione: di fronte ad un blocco di pietra lo scultore toglie la materia superflua, finché la figura “esce” dal blocco e prende forma. Non a caso Michelangelo parlava di “arte del levare” in riferimento al gesto dell’artista che libera l’opera d’arte dalla materia grezza in cui è imprigionata.
La tecnologia ha rovesciato la logica di produzione tradizionale, introducendo metodi di creazione che, invece di togliere la materia, procedono per aggiunta di materiale. È quello che fa l’additive manufacturing, la manifattura additiva anche nota come stampa 3D: a partire da un modello digitale, costruisce oggetti aggiungendo materiale strato dopo strato. La stampa 3D apre possibilità nuove, dove i metodi classici di manifattura usano procedimenti difficili o costosi, e aumenta così il numero delle sue applicazioni.
Ma le tecnologie di additive manufacturing devono ancora maturare del tutto per essere adottate su larga scala e uscire completamente dal mondo dei prototipi. Bianca Maria Colosimo, docente di Additive Manufacturing e Quality Data Analysis, presso il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano, si occupa di affrontare queste sfide tecnologiche rendendo le macchine più intelligenti e quindi più efficienti. Con lei abbiamo parlato delle applicazioni più promettenti e delle ricerche che svolge tra il laboratorio del Politecnico e il Massachusetts Institute of Technology (MIT), con cui collabora da anni. Abbiamo anche scoperto un aspetto dell’additive manufacturing, il bioprinting, che applica la tecnologia della stampante 3D a materiale biologico, aprendo così la strada ad una ricerca di frontiera che unisce la manifattura alle scienze della vita.
Raccontaci come sei diventata ricercatrice
Grazie della domanda. È sempre molto bello dedicare un po’ di tempo a guardarsi indietro, provare a “unire i puntini”, perché è più facile vedere le connessioni.
Sono sicuramente “figlia” del Politecnico: è qui che mi sono laureata, è qui che ho fatto il dottorato e sviluppato il mio percorso accademico. Ma sono una figlia che ama viaggiare, guardare la propria famiglia da lontano e portare ogni tanto nuovi “amici”.
Nel mio percorso poi vedo tre elementi che mi hanno sempre accompagnato: le “illuminazioni”, delle intuizioni anche un po’ istintive che hanno guidato i miei interessi e mi hanno portato a scegliere la strada da percorrere anche davanti ad alcuni bivi importanti. Gli “innamoramenti” che in genere seguono le intuizioni: passioni per un nuovo tema o un nuovo ambito da esplorare, innamoramenti… fortunatamente duraturi – altrimenti sarebbe stato un disastro (ride). E poi, fondamentale, la scelta dei giusti compagni di viaggio: collaborazioni e rapporti di lavoro con persone da cui ho imparato moltissimo.
La prima illuminazione nel mio percorso al Politecnico è forse avvenuta da studentessa. Il docente di Sistemi di produzione automatizzati ci porta a visitare una fiera di settore e lì vedo per la prima volta un sistema di manifattura per componenti aerospaziali totalmente automatizzato e robotizzato. Decido di fare la tesi di laurea su questo argomento e, scrivendo la tesi, scopro che fare ricerca mi piace moltissimo: si traduce in libertà e in entusiasmo: trovarsi davanti a problemi che non hanno al momento soluzione o esplorare dimensioni che non sono ancora chiare e rispetto alle quali – con grande umiltà - bisogna provare a fare un po' di luce è una cosa bellissima. Decido così di non rispondere alle numerose domande di colloquio che le società di consulenza, a quei tempi, facevano agli ingegneri neolaureati, con proposte economiche anche molto allettanti. E, nonostante i brontolii di mia madre e di mio padre, che avevano già una figlia “immolata” sull’altare della ricerca e del percorso incerto e poco retribuito di un dottorato in terapia genica, decido anche io di fare il dottorato di ricerca. Ed è qui che scopro la scienza dei dati grazie alla statistica industriale: la seconda protagonista che, insieme alla manifattura, accompagnerà poi sempre il mio percorso di ricerca. La mia tesi di dottorato è sulla statistica bayesiana applicata alla qualità in produzione: i dati osservati, uniti alla conoscenza pregressa del processo di manifattura, possono essere una via molto potente per migliorare la qualità dei prodotti.
Dopo il dottorato, sento di dover approfondire le mie conoscenze di statistica industriale e decido di fare il mio primo periodo all'estero, alla Pennsylvania State University (Penn State), un’università che ai tempi era quarta nei ranking statunitensi di ingegneria industriale, sotto la guida di uno dei massimi esperti di statistica industriale per problemi di qualità, Enrique del Castillo. Enrique da allora diventa un compagno di viaggio di lungo periodo e un amico del Politecnico: è venuto spesso qui anche per lunghi periodi. Con lui sviluppiamo soluzioni che utilizzano strumenti di statistica bayesiana per il controllo e il miglioramento della qualità, con l’obiettivo di evitare scarti, rilavorazioni e sprechi di materiale. Scriviamo anche un libro insieme sull’argomento.
Una volta tornata a Milano, inizio il mio percorso di ricercatrice, poi professoressa associata e infine ordinaria. E durante questi anni, realizzo che i dati stanno diventando ormai sempre più pervasivi, di grandi dimensioni e molto complessi. Mi dico che non possiamo più aspettare di intervenire sul prodotto una volta che è uscito dalla macchina: è troppo tardi. Bisogna anticipare, prevedere le condizioni di degrado e i difetti grazie all’analisi di tutti i dati di processo: segnali, immagini e video. Un potentissimo insieme di informazioni che deve essere analizzato con strumenti di machine learning. Siamo un po’ sulla soglia di quella che poi verrà chiamata Industria 4.0.
Il mio percorso negli Stati Uniti intanto continua in parallelo: vengo nominata Editor in Chief del Journal of Quality Technology dell’American Society for Quality, una rivista che ai tempi rappresentava un riferimento per chi si occupa di statistica industriale per problemi di qualità. E sono molto contenta di essere stata il primo editor non americano (e la seconda donna…). Da allora la rete di conoscenze nel mondo dei ricercatori che si occupano di analisi dei dati per problemi industriali negli Stati Uniti e in Europa cresce e si consolida. Qualche anno fa sono stata orgogliosissima di ricevere la George Box Medal, un riconoscimento che porta il nome di colui che per me è un mito – George Box – uno dei “giganti” che ha gettato le basi di tutti gli strumenti di statistica che conosciamo per il controllo statistico di processo e il miglioramento continuo della qualità.
Poi, più di dieci anni fa una nuova illuminazione e un nuovo amore: i processi di stampa 3D, che inizialmente sono stati sviluppati per la fabbricazione rapida di prototipi, diventano veri e propri processi di manifattura di prodotti finiti (e complessi). E nel Dipartimento di Meccanica, insieme ad alcuni colleghi e al Direttore del Dipartimento che allora era Ferruccio Resta, decidiamo di investire in un nuovo laboratorio, l’AddMe Lab, che si occupa di tecnologie additive per materiali metallici e ceramici. Il laboratorio da allora continua a crescere, dotandosi di tutte le tecnologie più promettenti per la stampa 3D e diventa sempre più sensorizzato e intelligente. Credo che al momento sia uno dei laboratori di riferimento nel panorama internazionale. Solo nell’ultimo anno, grazie a un uso attento delle risorse PNRR attraverso il progetto MICS – Made in Italy Circolare e Sostenibile, abbiamo portato in Polimi e a Meccanica la prima e unica installazione in Italia di un sistema di stampa 3D totalmente sensorizzato in grado di depositare e fondere con fascio laser fino a tre materiali diversi nello stesso strato. Una nuova generazione di prodotti per cui non servono saldature e che possono migliorare le prestazioni è pronto per essere prodotto (se risolviamo tutte le sfide ancora aperte che, come sempre, i nuovi processi portano con sé).
Ed è con la stampa 3D che più di dieci anni fa è nata la collaborazione con il MIT, grazie al progetto Rocca che supporta le collaborazioni Polimi-MIT e a John Hart, esperto di additive manufacturing e ora Direttore del Dipartimento di Meccanica al MIT.
Bianca Maria Colosimo
In questo ambito, di cosa si occupa il tuo gruppo di ricerca?
Il mio gruppo di ricerca sviluppa nuove soluzioni per rendere la manifattura additiva sempre più autonoma. Per usare una metafora medica, dotiamo le macchine di sensori e di intelligenza per conoscere lo stato di salute del processo: quando il processo non sta bene, cerchiamo di guarirlo in tempo reale. Abbiamo appena finalizzato lo sviluppo di un sistema innovativo – ScanIT - che mentre deposita la polvere fa una scansione dell’ultimo strato stampato: una specie di fotocopiatrice montata dentro una stampante 3D. E sviluppiamo nuove soluzioni di Intelligenza Artificiale (IA o AI in inglese) per i dati che vengono raccolti e analizzati in tempo reale.
Al momento stiamo sviluppando soluzioni di “green AI” (AI che non consuma troppa energia durante il calcolo) per portare la stampante intelligente nello spazio (con le agenzie spaziali europea e italiana), sviluppiamo nuove soluzioni per “trasferire la conoscenza” tra laboratori e macchine, (collaborando su questo tema con il MIT) e stiamo provando a usare dati e immagini “sintetiche” (con AI generativa) per ridurre il tempo e il costo che occorre per allenare le reti neurali a riconoscere e classificare i difetti (collaborando su questo tema con il Georgia Institute of Technology- Georgia Tech).
Quali sono i vantaggi dell’additive manufacturing?
Questa tecnologia viene usata perché permette di sfruttare la libertà di progettazione, per fabbricare prodotti ad elevate prestazioni. Per esempio, prodotti che diventano molto leggeri: e la leggerezza è una caratteristica essenziale per applicazioni spaziali, aeronautiche e, in generale, per tutta la mobilità sostenibile. Si riesce a ottenere maggiore velocità o minore consumo di carburante e quindi si riduce l’impatto sul pianeta. L’additive permette poi la personalizzazione dei prodotti a costi contenuti (funzione utilissima in ambito dentale o biomedicale, per le protesi) e permette di ridurre in modo significativo il numero di componenti, con un impatto sulla loro durata (che aumenta) e anche sulle catene di fornitura. Riducendo il numero di fornitori si diventa più resilienti e si riducono i tempi e i costi per arrivare sul mercato con un nuovo prodotto.
Permette infine una democratizzazione e una delocalizzazione della manifattura: almeno in linea di principio, posso produrre dove serve e quando serve. Si tratta di un paradigma completamente nuovo per la manifattura. Purtroppo i costi dell’additive manufacturing sono ancora alti, per cui rimane una tecnologia per prodotti ad alto valore aggiunto (aerospazio, biomedicale, oil and gas ora anche energia e nucleare) ma sono certa che c’è ancora molto da fare per ridurre i costi e scoprire nuove opportunità e nuovi mercati. Soprattutto grazie a attività di ricerca e sviluppo che dai nostri laboratori devono passare poi velocemente in azienda.
Bianca Maria Colosimo con drago in acciaio stampato 3D
Si parla spesso di additive manufacturing applicato alla ricerca in ambito spazio. Qual è il legame tra questi due ambiti?
Leggerezza, riduzione del numero di componenti, possibilità di processare materiali innovativi per ottenere nuovi prodotti ad elevate prestazioni termomeccaniche sono elementi essenziali per sistemi e componenti in ambito spazio. La riduzione della massa dei payload e dei lanciatori è fondamentale per ridurre i costi delle missioni, soprattutto dopo l’avvento dei produttori privati statunitensi, che negli ultimi anni hanno cambiato totalmente lo scenario. L’additive poi permette di realizzare o riparare in situ componenti che magari sono troppo grandi o troppo pesanti per essere trasportati con i lanciatori. Abbiamo appena concluso un progetto con l’agenzia spaziale europea e un produttore italiano di stampanti 3D a elevate dimensioni per creare una stampante 3D intelligente e autonoma per riparare o produrre prodotti in LEO (Low Earth Orbit).
E poi c’è il tema delle basi lunari. Proprio dopo Artemis II si sono riaccesi i riflettori sulla luna. E nei nostri laboratori stiamo da tempo studiando la stampabilità della “polvere di luna”, stampando simulanti di regolite lunare. Abbiamo appena sviluppato un nuovo sistema per depositare polvere molto irregolare, come la regolite, miscelata anche con polvere metallica con l’idea di riciclare anche i rottami che porteremo sulla luna. Insieme all’agenzia spaziale europea stiamo anche sviluppando delle nuove strategie per la stampa della regolite “ridotta”, ossia la polvere che si genera a valle del trattamento di estrazione dell’ossigeno che è contenuto nella regolite e può servire ad altri scopi.
E tutte le soluzioni di AI che stiamo studiando per rendere questi sistemi di stampa autonomi devono consumare poca energia, sia nel calcolo che nell’acquisizione dei dati, perché nello spazio le risorse sono estremamente limitate.
Quello che mi piace di più nella ricerca per lo spazio è che le sfide che affrontiamo sono poi utili per la Terra. Riuscire a stampare polveri riciclate, sviluppare soluzioni di AI intelligente ma non energivore, riparare i prodotti con macchine autonome sono tutte soluzioni che hanno a cuore la sostenibilità e la salvaguardia del pianeta in cui viviamo.
C’è un progetto in cui questo legame tra ricerca per lo spazio e sostenibilità sul nostro pianeta è particolarmente evidente?
Nel progetto PNRR MICS (Made in Italy Circolare e Sostenibile), guidato dal Politecnico di Milano, abbiamo creato un progetto bandiera chiamato “la fabbrica nello spazio” per esplorare tutte le dimensioni di una fabbrica completamente circolare e sostenibile, che minimizza lo spreco di risorse per progettare e produrre prodotti. E in quel contesto, la stampa 3D ha un ruolo essenziale come tecnologia abilitante. In quel progetto abbiamo proprio sviluppato nuove soluzioni di stampanti intelligenti multimateriale a basso consumo energetico per polveri riciclate.
Bianca Maria Colosimo e alcuni membri del team di ricerca - Dipartimento di Meccanica
Veniamo ora al bioprinting. Ci racconti com’è avvenuto il passaggio alla stampa 3D di materiale biologico?
Anche qui tutto è partito con un’illuminazione un po’ casuale. All’interno del gruppo POLIMI 2040, ormai più di sette anni fa, abbiamo iniziato a ragionare di biostampa 3D insieme a Davide Moscatelli, docente del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica "Giulio Natta" che sviluppa materiali polimerici funzionalizzati e biocompatibili per trasportare farmaci nelle zone da trattare. Unendo la sua competenza sulla sintesi di bioinchiostri e la mia esperienza sulle stampanti intelligenti abbiamo iniziato a fare i primi esperimenti investendo in una prima biostampante a estrusione molto semplice, che usa una specie di siringa per depositare un bioinchiostro, all’interno del quale sono depositate le cellule necessarie a realizzare i tessuti biologici. Da lì poi le prime collaborazioni con Humanitas, un progetto Cariplo e poi un progetto europeo con la rete dei Fraunhofer.
Poi, anche in questo caso, la lunga collaborazione con il MIT ha avuto un ruolo importante. Due anni fa John Hart, con cui collaboro da moltissimi anni, è diventato Direttore del Dipartimento di Meccanica e mi ha proposto di andare lì nel 2025 a insegnare il corso di Additive Manufacturing che lui ha sempre insegnato prima di diventare Direttore. Avevo già partecipato da speaker a molte edizioni dei corsi brevi post-laurea che John organizza annualmente al MIT. E durante questi sei mesi al MIT sono entrata in contatto con Ritu Raman, una giovane professoressa associata, che utilizza la biostampa 3D per riprodurre tessuti muscolari per applicazioni di soft robotics: piccoli bio-robot che funzionano come attuatori ma utilizzando tessuti biologici veri e propri.
Cosa differenzia la biostampa dalla stampa 3D più tradizionale?
Entrambe realizzano prodotti dalla geometria complessa aggiungendo materiale strato dopo strato. La biostampa ha però alcune peculiarità. Innanzitutto, la scala del processo: considerando che le cellule hanno dimensioni di poche decine di micrometri, i costrutti che dobbiamo stampare devono avere dimensioni paragonabili. Per dare un’idea, un capello ha un diametro di circa 80 micrometri.
Secondo, il processo utilizza bioinchiostri che hanno un’elevata quantità di acqua, e quindi sono difficili da stampare. Terzo, il processo non deve danneggiare le cellule durante la stampa, quindi le condizioni operative devono essere controllate con attenzione.
In questo ambito di cosa ti occupi in particolare?
Anche in questo caso sviluppiamo soluzioni di biostampa intelligente e autonoma ma affrontando diversi elementi di complessità ulteriori: i bioinchiostri sono spesso trasparenti (e quindi le videocamere fanno fatica a vedere la geometria dello strato depositato), occorre controllare anche la disposizione delle cellule nel bioinchiostro (e magari anche il loro stato di salute) e – come dicevo prima – le dimensioni sono molto sfidanti. Abbiamo però sviluppato e proposto molte soluzioni innovative promettenti: stiamo usando la temperatura per ricostruire la geometria del costrutto appena depositato (grazie al fatto che ha una temperatura diversa da quella dello strato precedente) e abbiamo inserito microscopi a fluorescenza nelle stampanti per vedere le cellule che sono rese fluorescenti grazie a nanoparticelle.
Insieme a Ritu Raman e al suo team, durante il mio periodo da visiting professor al MIT, con un dottorando del mio gruppo finanziato dal progetto Rocca, abbiamo esteso le nostre soluzioni di riconoscimento e classificazione in situ delle geometrie stampate a un processo molto sfidante: il bioprinting a immersione (embedded bioprinting). Siamo stati in grado di sviluppare soluzioni di segmentazione delle immagini in tempo reale durante la stampa, quando il bioinchiostro con le cellule è depositato all’interno di un altro gel che lo sostiene e permette grandi libertà di traiettoria senza che il costrutto collassi per effetto della gravità. La nostra soluzione è stata menzionata su MIT news e da lì stiamo partendo con soluzioni di stampa adattativa, ossia in grado di cambiare i parametri per trovare autonomamente il set di parametri ottimi.
Bianca Maria Colosimo con alcuni studenti del corso Additive Manufacturing al Massachusetts Institute of Technology (MIT)
È possibile produrre dei veri e propri tessuti con questo metodo?
È una sfida ancora aperta perché i tessuti biologici sono anche vascolarizzati per portare il nutrimento alle cellule, mantenerle in vita ed eliminare le scorie e i prodotti tossici. La vascolarizzazione, ossia la creazione di canali interni al costrutto di dimensioni anche molto piccole, è una sfida aperta per la biostampa 3D. Un altro aspetto sfidante è la capacità di biostampare costrutti multicellulari, in cui diverse cellule sono posizionate in zone diverse del costrutto, per riprodurre i tessuti biologici.
Non sorprende che al momento si sia in grado di stampare tessuti biologici molto semplici come cartilagine e pelle: l’unico caso di costrutto biostampato trapiantato sul paziente, a mia conoscenza, è il caso di un paziente statunitense a cui è stato trapiantato un orecchio biostampato.
Ci sono altre applicazioni promettenti della biostampa?
Tra le applicazioni concrete, c’è grande interesse per gli “Organ-on-a-chip”: soluzioni in cui i tessuti biologici sono posizionati e perfusi, ossia nutriti, all’interno di piccole piattaforme che li monitorano per studiare la progressione di malattie o sviluppare nuovi farmaci.
L’impiego di questa tecnologia permetterebbe – tra le altre cose - la riduzione della sperimentazione di farmaci su animali. Molti colleghi in Politecnico studiano e sviluppano soluzioni innovative in questo ambito e la biostampa 3D può supportare queste attività di ricerca.
Si parla di impiego del bioprinting nello spazio?
Ho avuto la fortuna di essere all'interno di un gruppo di lavoro sul bioprinting per applicazioni spaziali dell'agenzia spaziale europea e ho avuto modo di vedere attività di ricerca interessantissime: l'uso del plasma estratto dal sangue degli astronauti come bioinchiostro per le cellule; la biostampa di cellule vegetali; l’uso di microalghe che producono ossigeno grazie alla fotosintesi per supportare la vitalità cellulare durante le lunghe missioni spaziali. Anche nel mio ambito, I’intelligenza delle biostampanti spaziali deve essere “estrema”, per permettere alla biostampante di autoadattarsi a condizioni che non si trovano sulla terra, come microgravità o gravità ridotta. Sulla Terra la gravità domina: le cellule sospese nel bioink tendono a depositarsi sul fondo e le strutture stampate collassano sotto il proprio peso (per questo servono spesso scaffold rigidi o materiali di supporto). In microgravità o gravità ridotta la gravità diventa trascurabile o si riduce moltissimo, e la tensione superficiale — che a Terra è una forza "minore" mascherata dal peso — diventa la forza dominante che governa il comportamento del fluido. Questo significa che le gocce di bioink tendono a formare sfere quasi perfette (minima area superficiale), le cellule restano distribuite in modo più omogeneo, e strutture morbide e complesse possono mantenere la loro forma senza supporti. In questo cambiamento di scenario, le biostampanti intelligenti devono quindi imparare mentre stampano in condizioni mai osservate. Portare questa tecnologia nello spazio è una sfida che porta con sé tantissime dimensioni da esplorare, su cui la ricerca deve ancora dire moltissimo.
Bianca Maria Colosimo durante il suo intervento al TEDx di Belluno
Nella tua carriera accademica hai avuto modo di fare tante esperienze internazionali, soprattutto negli Stati Uniti. Quali differenze hai riscontrato rispetto allo scenario italiano?
Tra il 2024 e il 2025 ho avuto la fortuna di insegnare in tre continenti diversi: in Cina (brevemente), poi negli Stati Uniti, al MIT, e infine di nuovo in Italia, al Politecnico. E ho visto tre mondi a confronto. In Cina, a Xi’an, ho insegnato solo una settimana presso la XJTU-POLIMI Joint School, la scuola nata dalla collaborazione tra Politecnico di Milano e Xi’an Jiaotong University (XJTU). In quel distretto, l’ecosistema industriale sta viaggiando ad una velocità impressionante sulla stampa 3D. Xi’an ospita Bright Laser Technologies (BLT), una delle aziende che produce i sistemi di additive per metallo più grandi al mondo in questo momento, con uno stabilimento dove 1000 stampanti per metallo operano in contemporanea.
Al MIT ho sicuramente osservato una grandissima tensione e una bellissima energia rivolta alla ricerca e all’innovazione. Quando ho chiesto alle ragazze e ai ragazzi in aula perché stessero seguendo un corso di Additive Manufacturing, quasi tutti hanno risposto che il loro principale obiettivo era quello di fondare una start up. E questa risposta mi ha spinto a cambiare in corsa il progetto didattico che avevo in mente: accanto alle lezioni frontali, ho previsto la simulazione di un progetto imprenditoriale, con tanto di pitch finale per convincere gli altri studenti - potenziali investitori - a finanziare la propria proposta di business.
Tornata in Italia, ho posto la stessa domanda agli studenti del Politecnico che frequentavano il mio corso di Additive Manufacturing: 160 ragazze e ragazzi provenienti da diversi corsi di studio (meccanica, gestionale, design e automazione) e solo uno di loro aveva in mente l’idea di una start up sulle tecnologie additive. Devo dire anche che poi, durante il corso, se opportunamente stimolati, i ragazzi hanno risposto positivamente alle sollecitazioni sulle domande di ricerca e innovazione ancora aperte. Sicuramente c’è un tema di mentalità, abitudine, avversione al rischio, contesto di riferimento ma credo che ci sia anche una responsabilità di noi docenti nel trovare il modo di portare la complessità del mondo reale in aula, provando a stimolare creatività, fantasia e immaginazione.
Anche tra i colleghi di Boston la cosa che più mi ha colpito è l’energia vibrante e positiva che si respira attraversando l’“Infinite Corridor” del MIT. Nonostante la confusione creata dall’insediamento di Trump e delle sue politiche di riduzione del finanziamento alla ricerca, ho sempre percepito una grande vivacità e tanta voglia di futuro, in tutte le discussioni strategiche dei board di dipartimento ai quali ho partecipato. La voglia di futuro, la fiducia nei percorsi della conoscenza e una certa attitudine ottimista credo siano dimensioni che dobbiamo coltivare e alimentare anche qui in Italia, con gli studenti, nei nostri laboratori e nelle nostre conversazioni tra colleghi.
Ci sono altri progetti in cantiere con il MIT sul bioprinting?
Sì, attualmente ci sono un paio di progetti attivi.
Il primo progetto prevede di combinare il nuovo sistema MagMix (Magnetic Mixer), sviluppato al MIT per miscelare in modo omogeneo le cellule nel bioinchiostro, con il nostro sistema a fluorescenza in situ, che analizza la posizione delle cellule durante la stampa. Se MagMix funziona male, il nostro sistema in situ può segnalarlo e il miscelatore può modificare i parametri per migliorare la miscelazione.
Il secondo progetto riguarda nuove soluzioni di apprendimento federato e trasferimento della conoscenza tra biostampanti intelligenti: due bioprinter sensorizzate, una al Politecnico e una al MIT si scambiano informazioni (ma non dati) per imparare più rapidamente a biostampare nuovi materiali o nuove geometrie senza fare errori. Su questo progetto abbiamo applicato insieme a un bando di Google: uno dei pochi bandi in cui si può applicare insieme da Europa e Stati Uniti. La competizione sarà elevatissima ma come sempre scrivere progetti è una via molto potente per dedicare tempo a ragionare sui nuovi temi di ricerca.
Credo che questa idea della federazione e del trasferimento di conoscenza tra laboratori di ricerca, superando i confini tra Paesi e continenti, sia la migliore risposta a questo momento storico, in cui anche i luoghi della conoscenza risentono delle tensioni politiche.
Qual è l’esperienza come ricercatrice e docente che ti ha dato maggiori soddisfazioni?
Mi viene in mente un aneddoto divertente della mia esperienza da docente al MIT. Trovandomi in una delle università più prestigiose al mondo, ho progettato la prima prova con un’ansia da prestazione enorme, convinta che sarebbe stata sicuramente troppo semplice per loro. E il risultato è stato… che la verifica era ovviamente impossibile. Ho riscalato i voti, perché mi sono accorta che con quella prova non stavo valutando loro ma stavo solo provando a gestire la mia ansia. Dopo quest’esordio non brillantissimo, ho chiesto loro di svolgere due progetti che sono stati però molto apprezzati. Nel primo ho chiesto di sfidare i chatbot (ChatGPT, claude, ecc.) con domande sull’additive manufacturing per capire fino a che punto questi strumenti possano dare risposte errate o confuse. Il secondo progetto è stato invece il pitch per convincere i colleghi del corso a finanziare la propria proposta di startup immaginaria. E la più grande soddisfazione, anche se un po’ mi imbarazza dirlo, è che la valutazione finale della didattica è stata al massimo del punteggio.
Come ricercatrice sono rimasta colpita molto favorevolmente dal clima generale con cui sono stata accolta. Sicuramente è un’istituzione in cui si respira un forte senso di orgoglio e di appartenenza ma che ha come cifra distintiva la valorizzazione della diversità quando è accompagnata da impegno, serietà e passione come elementi identitari.
E ho ancora una volta apprezzato il valore delle esperienze di mobilità: imparare nuovi stili di riflessione, ripensare criticamente alle abitudini consolidate, guardare al futuro con occhi diversi e nuovi compagni di viaggio. Un’esperienza che ha un profondo impatto per docenti, dottorandi, studenti, rispetto alla quale, anche sforzandomi, non riesco a trovare difetti.
Lezione del corso Additive Manufacturing al Massachussetts Institute of Technology (MIT)
Quali sono gli ambiti di ricerca che ti piacerebbe approfondire in futuro?
Un tema che in questo momento mi appassiona molto riguarda la convergenza sempre più interessante tra intelligenze artificiali, naturali e mondo fisico. Il physical AI è un termine potente che sintetizza la possibilità di avere sistemi fisici, robot o macchine, dotate in qualche modo di “cognizione” ossia della capacità di elaborare i segnali e i dati osservati per sviluppare un nuovo livello di autonomia.
Più in generale penso che sia un momento storico per riflettere sulla riconciliazione tra saperi. Da un lato il linguaggio naturale che ci aiuta a programmare, e più in generale diventa elemento potente in ambito STEM, dall’altro l’AI generativa che diventa argomento di interesse anche per gli umanisti. Ho riletto di recente un vecchio testo di Charles Snow “Le due culture”, che è ancora molto attuale. In quel testo Snow riflette sull’inutile tendenza a definire confini e stabilire classifiche tra cultura umanistica, scientifica e tecnologica. Credo che questo sia un momento storico molto favorevole per “deporre le armi”, e ripensare a nuove riconciliazioni e nuove armonie che possano accogliere la natura intimamente multidimensionale della conoscenza e la dimensione profondamente dinamica dei processi attraverso i quali apprendiamo, ricerchiamo e innoviamo.