La scienza in realtà virtuale

La realtà virtuale è un'alleata preziosa per scienziati e ricercatori: c'è chi la utilizza per entrare dentro le cellule, chi prova interventi chirurgici e chi la usa per scoprire che cosa pensano gli insetti.

La realtà virtuale non è un gioco (o non è soltanto un gioco). Sono infatti tante e diverse le applicazioni che utilizzano visori 3D, caschi e sensori in ambiti diversi dai videogame e spaziano dalla ricerca alla medicina, dall’ingegneria all’industria aerospaziale.

IL NONNO DEGLI OCULUS. Questa tecnologia è sbarcata sul mercato dell’elettronica di consumo (soprattutto giochi) negli ultimi tre anni, ma i primi esperimenti di VR risalgono a più di 50 anni fa: furono condotti da Ivan Southerland e Bob Sproull, che tra il 1966 e il 1968, nei laboratori del MIT, realizzarono il primo visore con il quale simulare una realtà che non esisteva davanti agli occhi dell’utilizzatore.

Era composto da due piccoli schermi a tubo catodico, in pratica due televisori in miniatura, montati su un complicato sistema di specchi. Il tutto si indossava tramite un casco decisamente ingombrante e collegato via cavo a un computer grande come un armadio a 6 ante. Il sistema riusciva a generare, con una grafica primitiva, le pareti di una stanza e alcuni oggetti tridimensionali, come cubi e piramidi.

Girando la testa cambiava la prospettiva, e l’impressione era appunto quella di trovarsi immersi in un ambiente diverso da quello reale.



Oggi un visore per la realtà virtuale costa qualche centinaio di euro, può funzionare con qualsiasi computer o smartphone e permette a medici, scienziati e ricercatori di condurre con pochi clic del mouse studi ed esperimenti che nel mondo vero sarebbero impossibili o troppo costosi.

PAZIENTI DIGITALI. In ambito medico, per esempio, la realtà virtuale viene utilizzata per costruire modelli anatomici 3D dei pazienti che devono essere operati.

I corpi digitali vengono elaborati a partire da risonanze magnetiche, tomografie e altre immagini diagnostiche e permettono ai medici di identificare con precisione i contorni di un tumore, di osservarlo da diverse angolazioni e di simulare più e più volte l’intervento che dovranno eseguire, per arrivare preparati al tavolo operatorio.

All’inizio dell’anno un team di ricercatori canadesi guidati dal Samuel Aparicio si è aggiudicato un finanziamento da 33 milioni di dollari grazie a un’applicazione per lo studio dei tumori al seno in realtà virtuale.

Il sistema permette ai medici di ingrandire le cellule maligne milioni di volte, di camminarci sopra e anche di entrarci per studiarle nei minimi dettagli.

Ogni modello virtuale viene costruito a partire dalle immagini diagnostiche della paziente e consente ai medici di seguire l’evoluzione delle malattia e di prevedere e testare in digitale gli effetti delle terapie.

Alcune applicazioni, come quelle presentate nel video qui sopra, sono progettate per permettere agli studenti di medicina di fare pratica in modo sicuro e incruento, con bisturi, pinze e altri ferri del mestiere.

CURE VIRTUALI, EFFICACIA REALE. L’utlizzo della VR è sempre più diffuso anche in ambito terapeutico: Mindmaze, azienda specializzata in tecnologie per la salute, ha per esempio sviluppato un protocollo di cure in realtà virtuale per la riabilitazione motoria di pazienti colpiti da ictus.

Il sistema fornisce in tempo reale al paziente una guida su come svolgere gli esercizi, all’interno di un contesto giocoso che lo motiva e rende meno faticoso il percorso di recupero.

TERAPIE DA PAURA. La realtà virtuale è utilizzata con successo anche nel trattamento di alcune fobie: per esempio l’acrofobia, ossia la paura dell’altezza. Questa paura reagisce molto bene alla desensibilizzazione, cioè all’esposizione per periodi sempre più prolungati del paziente a ciò che lo intimorisce, in questo caso i luoghi elevati.

La realtà virtuale permette a chi soffre di acrofobia di compiere viaggi digitali su aerei, elicotteri, terrazze e ponti sospesi in assoluta sicurezza. E, secondo gli studi i benefici della terapia elettronica sono paragonabili - se non superiori - a quelli di una psicoterapia tradizionale.

In modo analogo, specifici percorsi terapeutici in VR si sono dimostrati efficaci nel trattare pazienti affetti da paranoie e manie di persecuzione. Il protocollo prevede sempre l’esposizione virtuale del paziente a ciò che teme, sia esso un ragno o qualcuno che secondo lui vuole fargli del male.

L'astronauta Koichi Wakata impegnato in una passeggiata spaziale (EVA, attività extra veicolare) in realtà virtuale. | NASA

Secondo quanto riportato nel British Journal of Psychiatry il sistema si è dimostrato efficace in circa la metà dei casi trattati.

ADDESTAMENTO VIRTUALE.Anche la NASA fa ampio uso della realtà virtuale per preparare le sue missioni.

I ricercatori del Jet Propulsion Laboratory, per esempio, hanno realizzato un sistema che permette di controllare da remoto un braccio robotico, solo con i gesti.

L’operatore indossa un visore per la realtà virtuale che lo immerge nell’ambiente in cui sta operando il robot, per esempio un pianeta sconosciuto, e i suoi gesti vengono trasmessi alla macchina grazie a un Kinect, un sensore di movimento comunemente utilizzato per i videogiochi.

E per prepare gli astronauti allo sbarco su Marte gli scienziati dell’Agenzia spaziale Usa hanno accoppiato un visore per la realtà virtuale a un tapis rulant, per simulare nel modo più realistico possibile una passeggiata sul Pianeta Rosso. L’astronauta "cammina" - come in palestra - e nel frattempo si trova immerso nei panorami marziani mostrati nel visore.

In modo analogo, grazie a repliche digitali della Stazione Spaziale Internazionale, gli astronauti possono prendere familiarità con gli ambienti e provare e riprovare fino a eseguire alla perfezione le manovre che si troveranno a eseguire in orbita.

VR PER GRILLI. Ma non è sempre scontato che i destinatari delle simulazioni in realtà virtuale siano gli esseri umani: un team di ricercatori dell’università di Oulu, in Finlandia, ha realizzato un ambiente digitale, nello specifico un bosco, da utilizzare per studiare in laboratorio i comportamenti degli insetti.

Mikko Vähäsöyrinki e i suoi collaboratori hanno costruito una foresta digitale navigabile nella quale è possibile muoversi in due dimensioni attraverso un controller sferico. Hanno proiettato la simulazione su uno schermo e hanno appoggiato un grillo sulla sfera. L’insetto, camminando sulla pallina, faceva muovere le immagini sul monitor.



Il fatto che il grillo fosse "convinto" di trovarsi in un vero bosco sarebbe dimostrato dal fatto che la maggior parte degli insetti utilizzati nel test tentava, e in molti casi riusciva, ad evitare alberi e altri ostacoli sul loro cammino.

Speciali sensori connessi al sistema nervoso degli insetti hanno permesso agli scienziati di studiarne il funzionamento, cosa che in natura non sarebbe stata possibile.

COME TI CAMBIO LA GEOMETRIA. La realtà virtuale viene utilizzata anche per esplorare "quasi" dal vivo realtà non riproducibili nel mondo concreto, a causa di limiti fisici o matematici.

Un team di ricercatori dell'Oklahoma State University, Stati Uniti, ha realizzato il modello digitale di un mondo curvo nel quale le regole della geometria euclidea non sono più valide.

Nella simulazione degli scienziati dell'Oklahoma Univeristy lo spazio è iperbolico. Clicca sull'immagine per avviare l'animazione.

L'esplorazione di questo universo somiglia a un'allucinazione, ma permette ai matematici di mettere alla prova, in situazioni teoriche, le leggi del mondo che conosciamo, per esempio le teorie di Einstein sulla gravità.

http://www.focus.it/tecnologia/digital-life/la-scienza-in-realta-virtuale

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