Un ricercatore di Tokio ha da poco realizzato un nuovo sistema per effettuare la scansione digitale dei libri in tempi rapidi. Un volume di 200 pagine può essere acquisito da un computer in meno di 60 secondi. La videocamera utilizzata per le scansioni lavora a 500 fotogrammi al secondo ed è in grado di leggere le pagine mentre vengono sfogliate.

Il sistema legge la pagina sia in maniera tradizionale, tramite un fascio di luce come i comuni scanner, sia attraverso una fonte laser utile per rilevare la posizione nelle tre dimensioni di ogni pagina, correggendo così le possibili deformazioni dovute alla curvatura dei fogli. Il dispositivo realizzato da Masatoshi Ishikawa (University of Tokyo, Giappone) è dunque simile alla soluzione adottata da Google per l’acquisizione dei volumi catalogati nel proprio servizio Books, ma secondo il ricercatore offre maggiori velocità di scansione e una qualità superiore delle riproduzioni digitali.

Lo scanner veloce di Ishikawa è al momento un prototipo e dovrà subire alcune modifiche per essere perfezionato. La strada seguita dall’intraprendente ricercatore giapponese sembra essere comunque molto promettente e potrebbe portare allo sviluppo di soluzioni tascabili, utili per acquisire digitalmente le pagine in mobilità. Una gioia per i topi di biblioteca del nuovo millennio.

Ogni organismo umano ospita diverse centinaia di differenti specie di batteri. Questi microorganismi svolgono spesso alcune importanti funzioni, come la regolazione della digestione, e si trovano sia all’interno che all’esterno dell’organismo. Ognuno di noi ha un mix particolare di batteri, una sorta di impronta batterica unica, che secondo alcuni ricercatori potrebbe essere utilizzata come prova per identificare gli autori dei crimini.

Insieme al proprio gruppo di ricerca, il biologo Noah Fierer (University of Colorado – USA) ha identificato tipologie e caratteristiche delle colonie batteriche che popolano determinate parti dell’organismo umano. Sfruttando una serie di studi precedenti, i ricercatori hanno identificato oltre 20 micro-ecosistemi nel corpo umano. Tali colonie non si trovano solamente all’interno dell’organismo, ma anche sulla pelle e differiscono a seconda delle condizioni ambientali e delle abitudini di chi le ospita.

La composizione di ogni colonia varia dunque da individuo a individuo e si mantiene sostanzialmente stabile nel corso del tempo. Partendo da questo presupposto, il team di ricerca ha concentrato la propria attenzione sulle colonie che crescono in prossimità del palmo della mano e delle dita per verificarne la validità come elemento di prova per la polizia scientifica.

In una prima fase della ricerca, Fierer e colleghi hanno raccolto i batteri presenti sui tasti di tre differenti tastiere per computer. Le sequenze genetiche identificate nei campioni sono state  poi confrontate con i proprietari delle tre tastiere, trovando numerose corrispondenze. Secondo i ricercatori infatti, anche una minima quantità di batteri raccolta da una superficie limitata può condurre alla mano che l’ha depositata sulla superficie stessa.

Per verificare l’attendibilità dei risultati, i ricercatori hanno condotto una successiva serie di test su nove mouse e sui rispettivi proprietari raccogliendo campioni dei batteri presenti sulle mani e sui dispositivi. La raccolta delle informazioni sulle colonie batteriche ha poi interessato altre 270 mani mai venute in contatto con i mouse oggetto dell’analisi. I mix di batteri riscontrati sui nove mouse si sono rivelati sensibilmente compatibili con le sole mani dei proprietari degli stessi, rispetto alle altre 270 mani analizzate. Inoltre, i ricercatori hanno appurato che i batteri depositati sui mouse o sulle tastiere dei computer possono essere utilizzati come prova anche a distanza di due settimane dal momento del contatto tra mani e dispositivi.

Secondo Fierer e colleghi, i batteri vivono negli strati profondi della pelle. Tale caratteristica consente una rapida ripopolazione delle colonie anche dopo un banale lavaggio delle mani: in alcuni casi, in appena cinque ore le colonie sono risultate riformate con le medesime caratteristiche originarie.

Nonostante le evidenze da poco portate alla luce, e pubblicate recentemente sulla rivista scientifica Pnas, un sistema basato sui batteri richiederà ancora molto tempo prima di fare capolino nei laboratori della scientifica. Alcuni detrattori mettono in discussione l’affidabilità della soluzione in sé, mentre altri si chiedono se davvero il mix di batteri sia così univoco da consentire la certa identificazione del proprietario delle tracce batteriche. Per ora, il nuovo sistema sembra essere più vicino a una puntata di CSI che alla realtà al di qua dello schermo.

L’idea alla base del progetto è relativamente semplice e prevede la creazione di un perimetro impenetrabile per le zanzare, una sorta di zanzariera virtuale sorretta da una serie di pali. Su ogni palo viene collocata una fonte di luce LED che lavora nell’infrarosso e illumina un altro palo (alla distanza massima di 30 metri) rivestito da un materiale in grado di riflettere la luce verso lo fonte dove viene colta dall’obiettivo di una videocamera. La telecamera può così cogliere l’eventuale presenza di coni d’ombra nella luce di ritorno creati dalle zanzare in volo.

Quando un insetto volante entra nell’area di azione del dispositivo, il sistema invia un primo debole fascio di luce laser contro l’invasore per valutarne le dimensioni e la velocità del movimento delle ali. Tale soluzione consente di identificare le zanzare e lasciare in pace gli altri insetti innocui per l’uomo. Il livello di precisione è tale da consentire di distinguere anche tra zanzare di sesso maschile e femminile e di concentrare l’azione della contraerea sulle femmine, poiché sono le uniche che mordono l’uomo per rifocillarsi di sangue e trovare le energie per poi deporre le uova.

Identificato il target e appurato il campo libero, il sistema invia un fascio di luce laser maggiormente potente che colpisce la zanzara portandola rapidamente alla morte. L’intera operazione dura meno di un decimo di secondo. Il laser utilizzato è innocuo per l’uomo, ma al momento per precauzione il sistema funziona solamente in presenza dei coni d’ombra minuscoli creati dalle zanzare, mentre si arresta in presenza di ombre più estese come quelle proiettate dal corpo umano.

Il sistema in fase di sviluppo presso l’Intellectual Venture Lab appare forse un poco macchinoso, ma potrebbe rivelarsi un’utile alternativa ai sistemi attualmente utilizzati che prevedono l’impiego di deterrenti e insetticidi chimici o di difese passive spesso poco efficaci come zanzariere e tende. Sviluppato il dispositivo di base, i ricercatori cercheranno ora di ottimizzare i costi per la realizzazione del sistema, sperimentando nuove tipologie di laser per ridurre i consumi di energia e nuove batterie per estendere il più possibile l’autonomia della zanzariera laser.

Per sconfiggere la malaria sterminare le zanzare nei pressi delle aree abitate non sarà sufficiente. Un’altra sezione del laboratorio ha così deciso di mettere a punto una nuova sostanza tale da risultare più appetitosa per le zanzare rispetto al sangue umano. Una volta messa a punto, tale sostanza potrebbe essere inserita in apposite sacche rivestite da un materiale simile alla pelle umana per trarre meglio in inganno i famelici insetti. Il surrogato del sangue umano potrebbe inoltre contenere alcuni composti per rendere sterili le zanzare, riducendo così la proliferazione delle stesse in prossimità delle aree più popolose.

Trasmessa da alcuni vettori come le zanzare appartenenti al genere Anopheles, la malaria causa mediamente un milione di morti ogni anno. Ridurre le possibilità di rimanere preda di questi insetti potrebbe portare a una significativa riduzione delle centinaia di milioni di contagi che avvengono su base annua, specialmente nell’area dell’Africa tropicale.

Insieme ai propri collaboratori, Whitesides ha creato un nuovo sistema per realizzare un’ampia serie di dispositivi a basso costo per gli esami clinici. Sono sufficienti un computer, una stampante a colori e una particolare stampante a cerca termica per avviare una produzione su larga scala dei test desiderati. Su un foglio A4 possono essere stampati 50 dispositivi per le diagnosi al costo di 0,5 centesimi per pagina.

La soluzione ideata da Whitesides potrebbe rivelarsi molto utile per effettuare esami diagnostici in aree particolarmente disagiate, dove la costruzione di un laboratorio vero e proprio si rivela spesso impraticabile. I dispositivi di carta possono aiutare gli operatori sanitari a identificare i casi di AIDS, epatite, malaria e tubercolosi. A seconda della patologia, il dispositivo assume una differente colorazione, con un meccanismo simile a quello delle cartine tornasole, ma naturalmente più elaborato.

Il sistema potrebbe essere utilizzato anche in assenza di un operatore sanitario specializzato. La procedura da mettere in pratica è semplice e a test eseguito, attraverso un telefono cellulare dotato di fotocamera, si potrebbe inviare l’immagine del piccolo quadrato di carta a un centro specializzato per eseguire la diagnosi. L’idea, sulla carta, sembra funzionare…

Il team di ricerca ha analizzato le ragnatele create dai ragni della specie Uloborus walckenaerius, appartenente alla famiglia Uloboridae. Una serie di analisi realizzate al microscopio elettronico ha consentito di scoprire che la ragnatela modifica la propria struttura quando entra in contatto con l’acqua. L’umidità porta le piccole sezioni che costituiscono la trama della ragnatela ad annodarsi tra loro, creando una superficie nodosa discontinua. Le fibre che costituiscono la tela rimangono invece allineate tra un nodo e l’altro, dunque l’acqua vi scorre agevolmente sopra fino ad accumularsi in prossimità dei minuscoli nodi creati dall’umidità.

Scoperto il segreto delle ragnatele, i ricercatori del National Center for Nanoscience and Technology di Pechino (Cina) hanno riprodotto la medesima struttura utilizzando il polimetilmetacrilato, per gli amici plexiglas, che solitamente si combina bene con le molecole d’acqua. La creazione in laboratorio ha dimostrato una efficienza comparabile con quella delle ragnatele in natura.

La nuova soluzione creata dai ricercatori cinesi potrebbe essere ulteriormente sviluppata per realizzare dispositivi in grado di raccogliere l’acqua senza l’utilizzo di energia elettrica, o apparati particolarmente complessi ed elaborati difficili da utilizzare nelle aree rurali dei paesi disagiati. Gli attuali sistemi per la raccolta della nebbia a fini di approvvigionamento idrico utilizzano reti tradizionali poco efficienti rispetto alla nuova ragnatela sintetica realizzata in Cina. Il segreto rubato ai ragni potrebbe dunque rivelarsi più dissetante del previsto.

Come dimostra il filmato, dopo innumerevoli test e prove sul campo, Prahlad è infine riuscito a ottenere il tanto agognato obiettivo.

Il dispositivo sfrutta l’energia elettrostatica per far aderire i propri cingoli alle superfici verticali e scalarle senza particolari problemi. Sul robot è presente un piccolo alimentatore che conferisce la carica elettrica ai cingoli in materiale plastico e ne consente il movimento. I piccoli cingoli inducono una variazione temporanea nella distribuzione di carica del muro e ciò fa sì che si producano cariche opposte (+ e -) che si attraggono tra logo garantendo la tenuta in verticale del dispositivo. Banalizzando molto, muro e cingoli si comportano come i poli di una calamita.

Secondo il suo inventore, il robot in grado di scalare le superfici verticali potrebbe essere utilizzato in un’ampia serie di applicazioni che spaziano dai semplici giocattoli per bambini a dispositivi maggiormente sofisticati per ispezionare in remoto gli edifici lesionati o un’area di guerra. Il sistema, sostiene Prahlad, potrebbe essere anche utilizzato per realizzare schermi e cornici elettroniche… itineranti sui muri di casa.

Rendere potabile l’acqua in numerose aree dell’Africa, per esempio, è impresa sempre più improba: i costi aumentano e le infrastrutture approntate sono spesso distanti decine di chilometri dai villaggi più remoti. Sono così milioni gli africani che ogni anno muoiono per sete e per aver bevuto acque contaminate.

Partendo da questi presupposti e dalle desolanti statistiche dell’ONU sulle vittime della sete, Michael Pritchard ha elaborato un nuovo sistema di filtraggio portatile per le acque. Il dispositivo è grande quanto una comune bottiglia di plastica per l’acqua e sfrutta solamente le nanotecnologie per funzionare, dunque nessun reagente chimico difficile da reperire o particolarmente costoso.

La bottiglia, battezzata con l’eloquente nome Lifesaver, è dotata di una membrana sulla quale sono state ricavate diverse migliaia di minuscoli forellini simili ai pori della pelle. Queste fori hanno un diametro di circa 15 nanometri (15 milionesimi di millimetro) e sono dunque  in grado di precludere la strada ai virus e ai batteri, ma non alle molecole d’acqua.

È sufficiente immergere la bottiglia in una pozza d’acqua sporca e contaminata e attivare, successivamente, una semplice pompa che produce la pressione necessaria per far passare le molecole d’acqua nel fitto reticolo di pori della membrana. L’acqua viene così depurata istantaneamente senza l’utilizzo di sostanze chimiche, che generalmente richiedono anche molto tempo per compiere il loro dovere.

Ogni singolo Lifesaver è in grado di depurare la bellezza di 6.000 litri d’acqua non potabile. Un dispositivo di sicurezza blocca tutti i pori della membrana quando il filtro è ormai saturo, evitando così che la bottiglia possa essere ancora utilizzata. È poi sufficiente sostituire la membrana centrale per utilizzare per altre 6.000 volte il dispositivo.

La via di accesso verso il Cosmo per i voli spaziali privati del futuro potrebbe chiamarsi Spaceport America. Iniziano ufficialmente oggi i lavori di costruzione del primo “spazioporto” concepito esclusivamente per la gestione dei voli oltre l’atmosfera terrestre. Il nuovo centro spaziale sorgerà nel Nuovo Messico e potrebbe costituire un valido supporto per le società private interessate a portare turisti e semplici cittadini nello Spazio.

Spaceport America sarà costruito lungo un’area ampia circa 70 chilometri quadrati a 48 km circa di distanza a est da Truth e a 72 km a nord della città di Las Cruces nel Nuovo Messico. Al progetto partecipa anche Virgin Galactic, la divisione del colosso Virgin posseduto dal magnate Richard Branson, che ha investito circa 300 milioni di dollari per la realizzazione dei nuovi sistemi di lancio da Spaceport America. L’obiettivo è quello di realizzare un modello commerciale sostenibile per offrire gite Spaziali ai semplici cittadini, ovviamente danarosi, sottraendo lo Spazio dal “monopolio” delle agenzie spaziali.

Spaceport America - Schema del terminal (credit: spaceportamerica.com)

Il nuovo spazioporto non sarà solamente utilizzato per la gestione dei voli privati nel cosmo, ma anche per l’invio in orbita di satelliti e altri dispositivi. L’obiettivo è infatti quello di coniugare lo spirito commerciale con quello scientifico, rendendo Spaceport America un centro di ricerca e sviluppo di nuove soluzioni tecnologiche legate alla conquista dello Spazio.

In realtà, la cerimonia di apertura dei lavori di oggi nel Nuovo Messico è principalmente simbolica e di natura  promozionale. I lavori nell’immensa area dello spazioporto vanno ormai avanti da diverso tempo, anche se a rilento. Le strutture principali del nuovo centro spaziale dovrebbero essere pronte entro la fine del 2010, mentre gli altri lavori di adeguamento delle infrastrutture e di finitura saranno probabilmente completati per il 2011, data entro la quale i gestori del progetto sperano di poter aprire al pubblico.

Sulla tempistica influirà molto il progetto parallelo di sviluppo di Virgin Galactic. Il terminal e l’hangar per la società diverranno operativi solamente quando gli ingegneri avranno messo completamente a punto i sistemi di lancio e recupero delle astronavi targate Virgin.

La meta di Spaceport sarà in realtà l’inzio di una nuova avventura.

Gli incidenti automobilistici sono nella maggior parte dei casi causati da guidatori poco attenti, spesso provati dalla stanchezza e da spostamenti eccessivamente lunghi. Una distrazione anche di pochi secondi può portare a una rapida e inarrestabile catena di eventi che, nella peggiore delle ipotesi, può costare la vita a chi viene coinvolto nell’incidente.

Da tempo le principali case automobilistiche progettano nuovi sistemi di sicurezza per prevenire le distrazioni fatali dei conducenti. Tali soluzioni utilizzano alcuni sensori in grado di percepire la distanza dell’automobile dai veicoli e dagli ostacoli che la circondano, ma al momento peccano nel fornire in maniera efficace un avviso al guidatore. Alcuni sistemi utilizzano allarmi sonori, altri segnali luminosi, altri ancora forniscono istruzioni vocali sulla manovra da eseguire per evitare la collisione, ma fino a ora nessuno aveva provato a testare l’efficacia di questi avvisi per trovare la soluzione migliore per la sicurezza.

Determinato a risolvere l’enigma, un gruppo di ricercatori guidato da Robert Gray (Arizona State University – USA) ha chiesto a 32 volontari di sottoporsi a una viaggio in auto spericolato all’interno di un simulatore di guida. I volontari avevano il compito di evitare i pedoni e le altre auto che si presentavano improvvisamente davanti al loro veicolo virtuale intrattenendo nel frattempo una telefonata in vivavoce, il tutto su una strada nebbiosa.

A rotazione, i ricercatori hanno utilizzato diversi sistemi di allarme della durata di 2 o 4 secondi per avvisare i guidatori degli imminenti pericoli. Gli avvisi erano sonori, visivi o tattili (una fascia in grado di vibrare collocata sul braccio) e indicavano la direzione del pericolo oppure la miglior direzione per mettersi in salvo. Un gruppo di controllo non ha invece ricevuto alcun avviso di nessun genere durante l’avventurosa guida nel simulatore.

Ottenuti tutti i dati necessari, i ricercatori hanno aggregato le informazioni raccolte giungendo ad alcune interessanti conclusioni. Gli avvisi tattili si sono rivelati i più efficaci nel mettere in guardia i conducenti per scongiurare un imminente incidente, mentre chi ha ricevuto gli allarmi visivi per evitare i pericoli ha ottenuto risultati del tutto comparabili a quelli del gruppo di controllo. Gli avvisi sonori hanno dimezzato il numero di incidenti rispetto al gruppo di controllo, tuttavia gli avvisi tattili si sono rivelati i migliori e hanno consentito ai conducenti di reagire tre volte più velocemente per mettersi rapidamente in salvo a circa due secondi dall’impatto.

Nonostante i promettenti risultati della ricerca, i sistemi di avviso tattili difficilmente si potranno affermare negli autoveicoli. Il simulatore di guida non è infatti in grado di riprodurre efficacemente le vibrazioni solitamente prodotte da un veicolo in marcia che potrebbero mascherare il segnale di allerta. Infine, secondo i ricercatori, convincere gli automobilisti a indossare una fascia per la trasmissione degli avvisi tattili potrebbe rivelarsi un’impresa molto ardua. Il precedente delle cinture di sicurezza, purtroppo, insegna…

SandBot

Ritrovarsi completamente insabbiati non è una bella sensazione, specie se si è un robot. L’impossibilità di muoversi su terreni particolarmente cedevoli costituisce un grave handicap per gli automi, cui da poco i ricercatori sembrano essere riusciti a porre rimedio.

Un gruppo di ricerca ha infatti realizzato un nuovo sistema di locomozione per i robot ispirato ad alcuni animali del deserto, consentendo così ai droidi di attraversare i terreni sabbiosi senza particolari problemi. Una volta perfezionate, queste nuove soluzioni tecnologiche potrebbero essere impiegate per i robot utilizzati nelle missioni spaziali per esplorare la superficie dei pianeti.

Nonostante siano concepiti per l’attraversamento di zone impervie e di terreni cedevoli, spesso i fuoristrada si insabbiano regalando esperienze non sempre piacevoli ai loro passeggeri. Ciò accade poiché i granelli di sabbia che costituiscono il suolo collassano a causa del peso dei veicoli creando generalmente buche invalicabili per le ruote. A questo si aggiunge l’impossibilità di fare attrito, cosa che impedisce al sistema di trazione degli automezzi insabbiati di riprendere la marcia.

Anche se in misura minore grazie ad alcuni accorgimenti tecnici, come pesi ridotti al minimo e un ampio numero di ruote, la medesima sorte spetta spesso ai robot, come efficacemente testimoniato dalle esperienze della Nasa con i suoi rover inviati su Marte. Per non affondare nel terreno sabbioso, i dispositivi del famoso ente spaziale devono muoversi a velocità molto basse, così da evitare la creazione di buche eccessivamente profonde nelle quali potrebbero rimanere intrappolati.

Partendo da questi presupposti, un gruppo di ricercatori guidato da Daniel Goldman (Georgia Institute of Technology, Atlanta – USA) si è ingegnato per realizzare un nuovo sistema di locomozione maggiormente efficace. Il team di ricerca ha notato come gli arti di numerosi animali del deserto, compresi scarafaggi e lucertole, non si muovano a una velocità costante, ma a precisi intervalli. In pratica, la loro velocità diminuisce quando i loro arti sono a contatto con la sabbia, mentre aumenta rapidamente nel momento in cui staccano le zampe dal suolo e le muovono nell’aria prima di poggiarle nuovamente per il passo successivo. Ciò consente alle specie studiate dai ricercatori di non rimanere insabbiate.

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Scoperto il trucco escogitato dalla Natura, i ricercatori hanno riportato la medesima caratteristica nel loro sistema di locomozione robotizzato, creando un robot dotato di sei arti e chiamato con l’esplicativo nome di SandBot. Le zampe del robot sono animate a coppie con un movimento alternato che è più rapido quando le estremità degli arti artificiali si trovano nell’aria e più lento quando toccano il terreno.

Dopo un anno di tentativi, i ricercatori sono infine riusciti a ottenere un buon mix nella velocità delle zampe del loro robot, portandolo alla considerevole velocità di 30 centimetri per secondo, circa 15 volte più veloce rispetto al più rapido rover finora inviato su Marte. I ricercatori dovranno ora comprendere meglio le dinamiche legate ai granelli di sabbia, così da calibrare ancora meglio il loro robot che forse, un giorno, attraverserà le sconfinate lande del Pianeta Rosso.