L'Istituto Italiano di Ricerca (IIT), istituito nel 2003 e operativo dall'ottobre 2005, rappresenta un'entità all'avanguardia nel panorama scientifico nazionale e internazionale, con una particolare focalizzazione sulla robotica, le neuroscienze e le tecnologie cognitive. L'IIT si pone l'ambizioso obiettivo di condurre progetti in grado di produrre applicazioni concrete e di impatto nella vita reale, fungendo da catalizzatore per l'innovazione e il trasferimento tecnologico.
L'Istituto di Scienze e Tecnologie della Cognizione (ISTC): Radici e Evoluzione
L'Istituto di Scienze e Tecnologie della Cognizione - ISTC nasce nel 2011, evolvendosi da una struttura preesistente e ampliando il proprio raggio d'azione. La sua organizzazione attuale è caratterizzata da una notevole fluidità, con una singola "sezione" principale e tre sedi distaccate strategicamente posizionate a Roma, Padova, Trento e Catania. Ogni sede assolve a specifici compiti gestionali-amministrativi e relazionali, contribuendo a una rete operativa efficiente e distribuita sul territorio nazionale.
L'ISTC articola le proprie attività attraverso una molteplicità di forme organizzative, tra cui gruppi di ricerca, progetti specifici, laboratori tematici e aggregazioni che mirano a interazioni e ricerche interne di alto livello, oppure a occupare nicchie strategiche competitive in ambito nazionale, europeo e internazionale. Questa flessibilità organizzativa consente all'Istituto di rispondere prontamente alle sfide della ricerca contemporanea e di adattarsi ai rapidi sviluppi scientifici e tecnologici.
Aree di Ricerca e Laboratori d'Avanguardia
Il panorama di ricerca dell'ISTC è vasto e interdisciplinare, abbracciando diverse aree chiave delle scienze cognitive e del sistema nervoso. Tra i laboratori e i gruppi di ricerca attivi, spiccano:
Laboratory of Artificial Life and Robotics (LARAL) e Laboratory of Computational Embodied Neuroscience (LOCEN): Questi laboratori sono dedicati allo studio dei sistemi artificiali ispirati alla vita e ai processi biologici, con un focus particolare sulla robotica evolutiva e sulla comprensione dei meccanismi neurali alla base del comportamento e della cognizione. Le ricerche mirano a sviluppare agenti artificiali capaci di apprendere, adattarsi e interagire in modo autonomo con l'ambiente.
Language and Communication Across Modalities Laboratory: Questo laboratorio si occupa dello studio approfondito dei rapporti tra sviluppo cognitivo e linguistico, con un'attenzione specifica ai bambini affetti da diverse patologie e/o ritardi di sviluppo. Vengono sviluppati criteri e strumenti per la valutazione precoce del linguaggio e per l'individuazione di bambini a rischio, offrendo un contributo fondamentale alla diagnosi e all'intervento precoce.
Gesture and Language Development Lab - Laboratorio "Gesti e Sviluppo del Linguaggio": Il ruolo del gesto nello sviluppo comunicativo e linguistico è al centro delle ricerche di questo laboratorio. Vengono analizzati profili di sviluppo tipici e atipici nei bambini, nonché l'influenza dell'input linguistico sull'acquisizione delle capacità comunicative e linguistiche.
Laboratorio sui Processi di Lettura e Lessico: Dedicato allo studio dei meccanismi cognitivi sottostanti la lettura e l'elaborazione del lessico, questo laboratorio contribuisce alla comprensione dei processi di apprendimento e delle eventuali difficoltà associate.
LABSS - Laboratory of Agent-Based Social Simulation: Questo laboratorio utilizza la simulazione basata su agenti per studiare fenomeni sociali complessi. Attraverso la creazione di modelli computazionali di agenti autonomi, si analizzano le dinamiche emergenti dalle interazioni individuali e il loro impatto sui sistemi sociali.
LOA - Laboratorio di Ontologie Applicate (UOS di Trento): In collaborazione con la Provincia di Trento, il LOA si concentra sullo sviluppo e l'applicazione di ontologie formali per la rappresentazione della conoscenza. La ricerca mira a migliorare la comprensione e l'elaborazione delle informazioni da parte dei sistemi informatici, con applicazioni in diversi settori, tra cui la gestione della conoscenza e lo sviluppo di sistemi intelligenti.
Psicologia delle Relazioni Interpersonali: Questo gruppo di ricerca indaga le complesse interconnessioni tra aspetti emotivi, cognitivi e culturali nelle relazioni di coppia, genitoriali ed educative. Particolare attenzione è rivolta ai processi di discriminazione nei confronti di categorie vulnerabili (donne, bambini, disabili) in diversi contesti sociali.
SMCL - Speech and Multimodal Communication Laboratory: Le ricerche in questo laboratorio spaziano dall'analisi delle caratteristiche articolatorie, acustiche e percettive del parlato, alla micro e macro-bimodalità uditivo-visiva. Si studiano la gestualità co-verbale, la "visual prosody", la trasmissione bi-modale delle emozioni, nonché l'analisi, la sintesi e il riconoscimento uni-modali e bi-modali del parlato.
STLab - Laboratorio di Tecnologie Semantiche: Questo laboratorio si dedica alla ricerca e allo sviluppo di applicazioni della semantica formale e linguistica su piattaforme web e all'interno di organizzazioni, con l'obiettivo di creare sistemi in grado di comprendere e processare il significato del linguaggio naturale.
Sviluppo Umano e Società: Questo ambito di ricerca abbraccia diverse iniziative, tra cui il Laboratorio di Psicologia della Partecipazione Infantile, che promuove il progetto internazionale "La Città dei Bambini". Questo progetto, con Roma come città capofila, coinvolge una rete di città italiane, spagnole e argentine, mirando a rafforzare il protagonismo dei bambini nelle amministrazioni pubbliche e nella riprogettazione urbana.
Unit of Cognitive Primatology and Primate Center: Questo centro di ricerca si dedica allo studio comparato dei processi cognitivi e comportamentali tra primati e esseri umani. L'obiettivo è comprendere l'evoluzione dei processi adattivi nelle diverse specie e le basi biologiche della cognizione.
Planning and Scheduling Team (PST): Il PST si focalizza sullo sviluppo di tecniche automatiche e interattive per la risoluzione di problemi di pianificazione e scheduling. Il contesto generale della ricerca è la progettazione e realizzazione di architetture intelligenti integrate, con applicazioni in ambiti come la robotica e la logistica.
Laboratory of Electrophysiology for Translational neuroScience (LETS): Questo laboratorio utilizza tecniche elettrofisiologiche per studiare le funzioni cerebrali e le loro implicazioni in ambito clinico. L'obiettivo è tradurre le scoperte neuroscientifiche in applicazioni pratiche per la diagnosi e il trattamento di disturbi neurologici e psichiatrici.
Approcci alla Ricerca e Valutazione Scientifica
L'ISTC promuove un pluralismo di approcci nel dibattito scientifico sul cognitivismo, incoraggiando il confronto tra prospettive neurali e simboliche, rappresentazionali e dinamiche. Vengono attivamente stimolate ricerche e iniziative comuni attraverso contatti tra i vari gruppi e sezioni. La valutazione della qualità scientifica avviene secondo i criteri adottati dalla comunità internazionale, includendo:
- Pubblicazioni in riviste internazionali con elevato impact factor.
- Ruoli e riconoscimenti scientifici prestigiosi.
- Attrattività dei progetti e delle iniziative.
- Valutazioni da parte di esperti esterni.
Le risorse per la ricerca ordinaria e i riconoscimenti vengono assegnati selettivamente sulla base del merito scientifico.
Siamo davvero liberi? La risposta della neuroscienza | Paolo Nichelli | TEDxMirandola
Collaborazioni e Finanziamenti
L'ISTC ha goduto e continua a godere di significativi finanziamenti esterni, che rappresentano circa il 60% del suo budget. Questi provengono da diverse fonti, tra cui l'Unione Europea, accordi internazionali, il MIUR, l'Agenzia Spaziale Italiana, enti locali (EE.LL.) e altre Pubbliche Amministrazioni.
L'Istituto ha incrementato le attività con potenziali ricadute a livello di trasferimento tecnologico, pur mantenendo uno stretto legame con la ricerca di base. Sono state inoltre potenziate le attività di alta formazione, promozione, consulenza e divulgazione scientifica. In questi ambiti, sono stati realizzati progetti e ottenuti risultati di rilievo per il loro impatto e riconoscimento.
Tra le collaborazioni e i progetti degni di nota si annoverano:
Servizi per l'infanzia: In collaborazione con enti locali, l'ISTC è coinvolto in attività di formazione, progettazione, supervisione e valutazione della qualità dei servizi per l'infanzia (nidi, scuole materne).
"La Città dei Bambini": Come già menzionato, questo progetto promuove il protagonismo dei bambini nelle amministrazioni e la riprogettazione urbana in funzione delle loro esigenze, in collaborazione con l'ANCI e numerose città italiane e straniere.
Progetto di educazione contro la violenza: Questo progetto mira a contrastare la violenza attraverso interventi educativi mirati.
"Le società multiculturali: implicazioni economiche, sociali, sanitarie, istituzionali": Un progetto coordinato dall'Agenzia 2000 CNR, con un focus sugli aspetti cognitivi e comunicativi della convivenza multiculturale in Italia, in particolare per i bambini stranieri.
Educazione scientifica: In collaborazione con scuole, MIUR, enti locali e il Museo di Zoologia, vengono sviluppati progetti per promuovere l'educazione scientifica.
Osservatorio per la valutazione e la qualità dei servizi regionali: Questo osservatorio promuove la cultura della valutazione come processo trasformativo e favorisce lo sviluppo di un'idea complessa di qualità.
L'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e le sue Piattaforme di Ricerca
L'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), istituito nel 2003, si distingue per la sua missione di condurre ricerche in grado di produrre applicazioni concrete nel mondo reale. Uno dei suoi successi più noti è lo sviluppo del robot umanoide iCub. Il piano strategico dell'IIT si è evoluto nel tempo, passando da un'enfasi sulla robotica umanoide a un'espansione verso nuove piattaforme di ricerca.
Il piano strategico 2009-2011, ad esempio, ha mirato a consolidare le capacità acquisite dall'IIT, sviluppando nuove piattaforme per avvicinare ulteriormente i robot agli esseri umani. Queste includono lo sviluppo di fonti di energia portatili ad alta efficienza, materiali intelligenti con caratteristiche biomimetiche, e l'indagine sull'interazione tra nanosistemi artificiali ed entità biologiche.
Le aree di ricerca principali dell'IIT si articolano in diverse piattaforme:
- Energy: Ricerca su fonti di energia portatili, celle solari, accumulo di energia e tecnologie a celle a combustibile.
- EHS (Environment, Health, Security): Studio dell'interazione di nanosistemi con entità biologiche, con applicazioni in farmacologia, terapie e ambienti umani.
- Smart Materials: Sviluppo di nanocompositi leggeri, superfici biocompatibili intelligenti, interfacce tra sistemi viventi e inorganici, e ingegneria tessile.
- 4D (Diagnostic, Drug-Delivery Development): Estensione e completamento delle piattaforme esistenti per la scoperta e lo sviluppo di farmaci.
L'infrastruttura di ricerca dell'IIT a Genova è imponente, con oltre 500 staff provenienti da 30 paesi, operanti in una struttura di 25.000 mq dotata di laboratori distribuiti in dipartimenti di robotica, neuroscienze e tecnologie cerebrali, e scoperta e sviluppo di farmaci. Le strutture condivise includono camere bianche per la nanofabbricazione, laboratori di scienza dei materiali, chimica, biochimica, strutture per animali, microscopia elettronica e officine meccaniche ed elettroniche.
Centri di Ricerca all'Interno dell'IIT
All'interno della rete dell'IIT operano diversi centri di ricerca specializzati:
- Center for Convergent Technologies (CCT): La più grande infrastruttura di ricerca dell'IIT, dedicata a tecnologie convergenti.
- Center for Robotics and Intelligent Systems (CRIS): Il centro genovese dell'IIT focalizzato sulla robotica e i sistemi intelligenti.
- Center for Synaptic Neuroscience and Technology (NSYN): Adotta un approccio multidisciplinare allo studio delle funzioni cerebrali e delle patologie correlate.
- Center for Nano Science and Technology (CNST): Ha come missione l'innovazione attraverso la scienza e la tecnologia a livello nanometrico.
Innovazione nella Neurostimolazione e Apprendimento
Un esempio concreto dell'innovazione prodotta dall'IIT proviene da un progetto sviluppato in collaborazione con l'Università degli Studi di Trento e la Fondazione Bruno Kessler, con il supporto della Provincia Autonoma di Trento. La ricerca si è concentrata sullo sviluppo di tecniche per potenziare l'apprendimento individuale in modo rapido e non invasivo, intervenendo sulle aree cerebrali deputate all'analisi dell'informazione visiva attentiva.
I ricercatori hanno impiegato una nuova forma di stimolazione transcranica, la stimolazione a correnti dirette con frequenze casuali (tRNS), un metodo indolore che stimola i neuroni attraverso correnti alternate a bassa intensità. Lo studio ha coinvolto 72 soggetti adulti sani sottoposti a stimolazione in diverse aree cerebrali durante l'esecuzione di compiti di attenzione visiva.
I risultati hanno evidenziato che la stimolazione delle aree parietali, coinvolte nell'analisi temporale, migliorava significativamente la capacità dei soggetti di identificare l'ordine di successione di immagini presentate a intervalli molto brevi. Questo indica un aumento della capacità attentiva e una maggiore precisione nella risoluzione temporale. La procedura di stimolazione, della durata di soli 20 minuti e una singola seduta, fornisce indicazioni promettenti per lo sviluppo di tecniche riabilitative più efficaci, specialmente se associate alla neurostimolazione.
Biblioteca "Raffaello Misiti": Un Polo Culturale e Scientifico
La biblioteca dell'ISTC, intitolata a "Raffaello Misiti" dal 2002, svolge un ruolo fondamentale non solo come archivio di conoscenze, ma anche come centro di promozione culturale e scientifica. L'obiettivo è incrementare la sua apertura esterna, rivolgendosi a studiosi e dottorandi in scienze cognitive, studenti di psicologia, linguistica, intelligenza artificiale e altre discipline affini.
In questa ottica, sono stati organizzati seminari in collaborazione con l'Istituto di Neurobiologia e Medicina Molecolare del C.N.R. su temi legati a "Scienza e Società", promuovendo il dialogo tra diverse aree del sapere e favorendo lo scambio di idee e la nascita di nuove collaborazioni.
Supporto Tecnico-Amministrativo e Riorganizzazione
Le attività di supporto tecnico-amministrativo svolte dall'ISTC sono state molteplici e sempre più complesse. Nel corso degli anni, è stata attuata una profonda revisione e riorganizzazione di queste attività, sia nelle procedure che nei compiti e nei ruoli del personale, al fine di ottimizzare l'efficienza e rispondere al meglio alle esigenze della ricerca.
L'ISTC, attraverso la sua struttura poliedrica e le sue diverse sedi, si configura come un centro nevralgico per la ricerca nelle scienze cognitive e del sistema nervoso, con un impatto significativo sulla produzione scientifica, il trasferimento tecnologico e la formazione di nuove generazioni di ricercatori.