Barbara Mazzolai, Robotikerin am Italienischen Institut für Technologie (IIT) in Genua, schöpft seit Beginn ihrer Karriere ihre Inspiration aus der Natur. Sie vertritt heute einen neuen Ansatz, die Robotik der Nachhaltigkeit, der in einem Manifest vorgestellt wird, das im Juli in Nature Machine Intelligence veröffentlicht wurde.
Vom Leben inspirierte Roboter
Von ihrer Ausbildung her Biologin, wechselte Barbara Mazzolai aufgrund einer unerwarteten Gelegenheit die Richtung und wurde zu einer Pionierin der bio-inspirierten Robotik, die auf den vom Lebendigen entwickelten Lösungen aufbaut. Sie hat Roboter entworfen, die von Kraken, Pflanzenwurzeln und sogar Samen inspiriert sind. „Ich war schon immer fasziniert von lebenden Organismen, von der außergewöhnlichen Vielfalt der Lösungen der Natur, die durch den evolutionären Prozess ausgewählt wurden », erklärt sie.
Nach einem Master in Biologie an der Universität Pisa arbeitet sie ab 1999 als Forschungsassistentin bei Paolo Dario, einem in diesem Bereich anerkannten Robotiker. Sie beginnt mit der Entwicklung von Sensoren, dann von Robotern zur Überwachung von Luft, Wasser und Böden. 2004 wird sie zur Assistenzprofessorin befördert und beteiligt sich an der Konzeption eines weichen Roboters, inspiriert vom Kraken. „Wir haben ihn als Paradigma vorgeschlagen, um diese Idee der weichen Robotik zu lancieren: zu zeigen, dass weich sein können und gleichzeitig eine erhebliche Kraft auf die Umwelt ausüben, wie es das Tier tut », sagt sie.
2009 wird sie Teamleiterin am Center for Micro-BioRobotics des IIT, bevor sie zwei Jahre später, nach Abschluss ihrer Promotion in Mikrosystemtechnik an der Universität Rom Tor Vergata, dessen Leitung übernimmt.
Das Vorbild der Wurzeln
Pflanzen nahmen anschließend einen wichtigen Platz in ihrer Arbeit ein. Mazzolai fühlte sich von der Fähigkeit der Wurzeln angezogen, den Untergrund effizient zu erkunden – eine Fähigkeit, die sie sich auf Maschinen übertragen vorstellt, die für Umweltmodellierung und Präzisionslandwirtschaft eingesetzt werden. Ihrer Ansicht nach bewegen sich Wurzeln nur durch ihre sehr feine Spitze vorwärts, während ihre dickere Basis unbeweglich bleibt, was den Energieaufwand für das Durchdringen der Erde im Vergleich zu einer konventionellen Bohrung, die die gesamte Struktur von der Oberfläche aus vorantreibt, stark reduziert.
Um dieses Prinzip nachzubilden, hat ihr Team einen miniaturisierten 3D-Drucker entwickelt, der an der Spitze des Roboters platziert wird. Er injiziert einen thermoplastischen Filament durch eine erhitzte Düse und baut hinter sich einen schlangenförmigen Körper auf. Die Spitze trägt auch Sensoren, um Hindernissen auszuweichen und in der Nähe Nährstoffe oder Wasser zu erkennen. Die Forscherin betont, dass Pflanzen sich ihr ganzes Leben lang bewegen: „Sie wachsen wirklich ihr ganzes Leben lang. Sie passen ihre Morphologie, ihr Verhalten an die äußere Umwelt an; sie reparieren, sie nehmen wahr, sie kommunizieren. »
Eine nachhaltigere Robotik
Laut Barbara Mazzolai wurden viele moderne Technologien, insbesondere Kunststoffe und Autobatterien, mit wenig Nachdenken über ihre Umweltauswirkungen am Ende ihres Lebenszyklus entwickelt. Sie möchte vermeiden, dass die Robotik denselben Weg einschlägt. Die Robotik der Nachhaltigkeit basiert auf drei Säulen: die Umweltauswirkungen von Robotern zu begrenzen, sie für Menschen aller Länder und sozioökonomischen Bedingungen zugänglich zu machen und sicherzustellen, dass sie „symbiotisch » sind, also sowohl für Menschen als auch für die Natur von Vorteil.
Konkret schlägt sie vor, den Lebenszyklusgedanken in die Konzeption von Robotern zu integrieren, damit diese Maschinen nach Gebrauch wiederverwendet, recycelt oder biologisch abgebaut werden können. Sie ist überzeugt, dass die Mittel dafür existieren und dass diese Vision zukünftige Robotiker inspirieren wird. „Es gibt junge Leute, die wirklich in diesem Bereich arbeiten wollen, weil es die Zukunft ist, ihre Zukunft », schließt sie. Angesichts der Bedrohung durch Umweltzerstörungen „wollen sie etwas entwickeln, das helfen kann ».
