Ari Requicha

Professore, Informatica e Ingegneria Elettrica
Cattedra Gordon Marshall in Ingegneria
Università della California del Sud
Los Angeles, California, Stati Uniti

Formazione scolastica:

• Lauree, Ingegneria Elettrica, Università di Lisbona, Portogallo
• Master, Ingegneria Elettrica, Università di Rochester, NY, USA
• Dottorato di ricerca, ingegneria elettrica, Università di Rochester, NY, USA

Focus del lavoro:

Requicha è professore di informatica e ingegneria elettrica presso l'Università della California del Sud, dove si concentra sulla nanorobotica.

Consigli agli studenti:

“Consiglierei allo studente medio delle scuole superiori di imparare il più possibile la matematica, la fisica e la chimica. Ma se sei davvero molto intelligente, e trovi che il liceo sia noioso, puoi provare a metterti in contatto con qualcuno che fa ricerca, durante l'estate o fuori orario, e andare a fare qualcosa nei laboratori, o lavorare in teoria.

Collegamenti:

  – Università della California del Sud

Colloquio:  

D: Quando hai scoperto per la prima volta che il tuo percorso professionale si concentrava sulle nanotecnologie?
Requicha: Nel 1994 ero stanco di quello che stavo facendo e non pensavo che quello che stavo facendo avrebbe avuto un impatto sufficiente, quindi ho cercato un cambio di direzione. Ho incontrato un amico che era nella stessa situazione, che ha detto "C'è questa cosa chiamata nanotecnologia". Entrambi lavoravamo in aree legate alla robotica, quindi abbiamo letto qualcosa sulla nanotecnologia e abbiamo deciso di provare qualcosa nella robotica su scala nanometrica. Poi, per fortuna o serendipità, la USC ottenne qualche milione di dollari da un gentiluomo di nome Mike Markkula, che fu uno dei fondatori di Apple. Ha dato all’università il denaro da utilizzare per sostenere alcuni sforzi interdisciplinari ad alto rischio e ad alto rendimento. L'università ha lanciato un invito a presentare proposte e quasi tutti hanno risposto. La nostra proposta era di fare nanorobotica….e la nostra proposta è stata accettata. In realtà si trattava di fare qualcosa che ancora non è stato fatto, 17 anni dopo. Avremmo preso il DNA e lo avremmo immaginato con i microscopi a forza atomica, quindi lo avremmo tagliato e modificato. Non siamo riusciti in questo, ma siamo riusciti in molte altre cose.   

D: A quali attuali applicazioni della nanotecnologia stai lavorando?  
Requicha: Ho trascorso 16 o 17 anni a gestire un grande laboratorio, chiamato Laboratorio di Robotica Molecolare, e alla fine mi sono stancato di cercare di mantenerlo finanziato e ho deciso di passare la direzione a un ragazzo più giovane. Ora sto lavorando su un'area correlata: supponiamo che tu sia in grado di costruire i nanorobot come dispositivi autonomi. Sto esplorando cosa faresti con loro o, più precisamente, come li programmeresti dato che un robot non sarebbe in grado di fare gran parte di nulla. Te ne servirebbero migliaia o forse milioni! Come si programma un milione di robot? In linea di principio, ciò potrebbe essere fatto su qualsiasi scala, ma nessuno costruirà un milione di robot con dimensioni pari a un metro. Ma se lavori su scala nanometrica, probabilmente vorrai costruirne un gran numero. Quindi sto lavorando sull'auto-organizzazione degli sciami di robot. È molto difficile lavorare sulla programmazione degli sciami a meno che tu non abbia un compito specifico. Il compito che sto indagando è costruire forme. 

Allora perché mi sono coinvolto in questa cosa? Innanzitutto perché prima di questo ho studiato molta geometria computazionale, quindi sono interessato a molte cose geometriche e alla progettazione computerizzata. Le potenziali applicazioni pratiche sarebbero la produzione di cose, artefatti di quella scala. Vorrei costruire un qualche tipo di dispositivo con una forma particolare, ma è difficile farlo su scala nanometrica. Tuttavia, potrebbe essere possibile convincere un intero gruppo di robot a creare quella forma e, una volta che i robot saranno disposti in quella forma, potresti in qualche modo incollarli tutti insieme e dire che è quello che vuoi. Oppure, in alternativa, i robot dovrebbero avere qualche tipo di attacco inserito al loro interno, e poi, una volta creata la forma, utilizzare la forma come modello o come impalcatura, e poi gettare qualcosa sopra di essa, come particelle, e queste particelle sarebbero attaccali ai punti che hai designato in ciascun robot, quindi potresti lasciar andare i robot e usarli per qualcos'altro. 

In realtà, tutto è iniziato perché le mie ginocchia e le mie anche non sono più quelle di una volta, e continuavo a pensare che se uno potesse prendere un sacco di robot, iniettarli nell'articolazione, dire loro in qualche modo che la forma che dovrebbe avere è un ginocchio, non importa cosa c'è, coprilo e fai in modo che il risultato abbia la forma giusta, allora sarebbe molto carino. Si potrebbe pensare che queste impalcature siano destinate all'elettronica, o alla costruzione di organi, o alla riparazione di ossa e organi, e cose del genere. Questa è la potenziale applicazione, ma non siamo neanche lontanamente in grado di farlo. In realtà non disponiamo di robot fisici su quella scala, quindi abbiamo lavorato in simulazione e abbiamo mostrato alcune cose molto interessanti nella simulazione. In realtà abbiamo dimostrato che è possibile costruire forme arbitrarie in modo praticamente automatico, ad eccezione di piccoli dettagli nella simulazione. Questo è il tipo di lavoro che sto facendo in questi giorni.     

D: Qual è la cosa più gratificante nel lavorare con la nanotecnologia?
Requicha: Ecco, ho sempre lavorato su cose che hanno due caratteristiche. Il primo è che devono essere intellettualmente interessanti. L’altro è che, se ci riesci, dovrebbe avere un impatto.

D: C'è un esempio che puoi fornire che mostra come qualcosa su cui hai lavorato ha avuto un impatto positivo sul mondo?
Requicha: Sì, ho lavorato sulla modellazione geometrica - modellazione solida - ed è stato matematicamente interessante, e ha avuto anche un grande impatto perché il lavoro che abbiamo svolto è ora utilizzato da tutti. Tutti gli ingegneri meccanici utilizzano la modellazione solida, che è ciò su cui ho lavorato. Adesso tutto è in 3D. Per quanto riguarda il mio lavoro nel campo delle nanotecnologie, penso che sia troppo presto per avere un impatto importante.    

D: Qual è secondo te l'impatto più grande che la nanotecnologia ha avuto finora sul mondo?  
Requicha: Il mio non ha ancora avuto un grande impatto. Ma un esempio di nanotecnologia che sta cominciando a essere utilizzato e che avrà un impatto molto presto è la somministrazione mirata di farmaci. In un certo senso si tratta di un'applicazione “semplice”, ma se riesci a fare qualcosa che sia anche solo leggermente migliore di quello che viene fatto oggi – ad esempio la cura del cancro – salverai molte vite. Al momento, penso che ci siano molte persone che vengono uccise dalla cura. Fondamentalmente quello che si fa per curare il cancro è dare alle persone un veleno sgradevole, che uccide le cellule tumorali, ma uccide anche le altre. Quindi, se si riesce a mirare alla somministrazione dei farmaci, si tratta di un miglioramento e sta cominciando a funzionare.  

D: Per favore, fornisca un esempio di ciò che prevede che le applicazioni nanotecnologiche porteranno in futuro. 
Requicha: La mia visione a lungo termine, e il motivo per cui mi sono interessato all'area della nanorobotica, era questa visione secondo cui sarai in grado di costruire sciami di queste cose e inserirle nel corpo. Quello che fai è costruire una rete di attuatori di sensori molto ampia. Avrai questi sensori in tutto il corpo e saranno continuamente alla ricerca di un sacco di cose, infezioni, batteri, cose cattive - è quasi come avere un altro sistema immunitario, alla ricerca di qualcosa che non gli appartiene. E poiché ne hai molti e sono sparsi per tutto il corpo, il sistema sarà molto sensibile. Scoprirai, ad esempio, che quando c'è qualche infezione, troverai l'infezione quando c'è solo un numero molto piccolo di batteri. Quello che fai oggi è aspettare che ci siano milioni di batteri, poi vai dal dottore e dici “Oh, mi sento malissimo”. E il medico dice "Sì, hai una grossa infezione, prendi questi antibiotici" e una settimana dopo stai bene, si spera. Se avessi la capacità di rilevare le malattie molto presto disponendo di una rete di sensori e i tuoi dispositivi potessero non solo percepire ma essere in grado di attivarsi, fare qualcosa, come uccidere i batteri molto presto, avresti sostanzialmente cambiato l’attuale paradigma medico , ovvero aspetti che le persone si sentano malissimo e poi dai loro dei farmaci pesanti. Con i nanosensori e i nanoattuatori, se avessi dei batteri nel tuo corpo, il sistema li troverebbe e li ucciderebbe, ma non sapresti mai che lo stai attraversando. Siamo piuttosto lontani da questo obiettivo, ma credo che sia possibile.    

D: Ti ritrovi a lavorare di più in una situazione di squadra o più da solo?
Requicha: La nanotecnologia è molto interdisciplinare, il che è positivo e negativo. Personalmente trovo il lavoro interdisciplinare molto gratificante perché impari un sacco di cose di cui non avevi idea e che non avevi mai studiato attentamente, ma le impari dai membri del tuo team. Ma non abbiamo più gente rinascimentale, le cose sono diventate troppo complicate. Hai bisogno di una squadra!     

D: Se lavori di più in squadra, quali sono le altre aree di competenza dei membri del tuo team?   
Requicha: Bene, nel mio laboratorio avevo me e un altro ragazzo, entrambi siamo esperti di robotica e informatica, e c'era un chimico, uno scienziato dei materiali, un altro chimico e un ingegnere elettrico, quindi abbiamo una grande varietà di competenze, e loro sono tutti necessari. E non c'è una persona nel team che abbia davvero una profonda conoscenza di tutti questi aspetti. Il lavoratore interdisciplinare, a mio avviso, è qualcuno con una profonda conoscenza in un campo particolare, ma con una conoscenza superficiale del resto di ciò che sta accadendo. Nessuno può approfondire tutte queste discipline, ma devi essere in grado di capire cosa dicono gli altri, interagire con loro e adattarti alla loro cultura. Non è solo conoscenza, ci sono cose culturali. 

D: La tua formazione universitaria ti ha aiutato nel tuo lavoro sulle nanotecnologie?
Requicha: Sì e no. Innanzitutto quando andavo a scuola le nanotecnologie non esistevano, il che si può dire molto per altre cose; non esisteva nemmeno la modellazione geometrica. E la maggior parte delle cose interessanti su cui le persone stanno lavorando adesso probabilmente non esistevano quando andavo a scuola. La mia università mi ha preparato con molta matematica, fisica e scienze di base. Ed è proprio quello che dico alle persone che mi chiedono "come posso prepararmi a lavorare nel campo delle nanotecnologie?" Basta procurarsi un po' di scienza di base seria. Ho conseguito la mia prima laurea in ingegneria elettrica in Portogallo, un corso di sei anni. Sto cercando di ricordare se c'è qualcosa nelle cose tecniche che ho imparato, che ho mai usato. Eravamo una specie di paese arretrato; stavamo imparando l'elettronica con le valvole termoioniche. Quando mi sono laureato, non c'era un tubo a vuoto in vista, tutto era allo stato solido. I professori non erano riusciti a cambiare i loro corsi per insegnare lo stato solido. Quindi, quando si entra nel campo della tecnologia, di per sé, la tecnologia può invecchiare molto rapidamente. 

Ora, la matematica non invecchia molto facilmente, e nemmeno la fisica. Ma alcune discipline sono cambiate in modi sorprendenti, l’esempio migliore è probabilmente la biologia. Pensate a tutte queste cose che oggi le persone danno per scontate, al DNA e ai geni, e al dogma fondamentale della genetica. Quando ho imparato la biologia al liceo, non esisteva; la gente non sapeva nulla di tutto ciò. Ma la matematica, ad esempio, sì, continua ad evolversi, ma le cose di base ci sono e, credimi, potresti aver bisogno di tutte quelle cose. Ed è molto difficile dire se avrai bisogno di questa parte e di quella no.    

D: Hai un mentore? Lo hai fatto durante gli anni del college?
Requicha: Sì, ne ho avuti diversi, alcuni hanno avuto un impatto più diretto di altri. I tuoi professori e mentori hanno un effetto molto profondo su di te e la cosa curiosa è che, quando ho iniziato a fare qualcosa, non sapevo mai cosa avrei fatto. È un processo in evoluzione: inizi a fare qualcosa e forse ti piace, forse no, evolvi mentre lo fai. E se ci penso, penso che ho sempre finito per spostarmi in ambiti dove c'era un professore o qualche mentore che mi piaceva, che aveva la conoscenza e la passione per fare qualcosa. E dici a te stesso: "oh, sembra interessante". Ci sono altre aree che in astratto potrebbero essere più interessanti, ma non ti esponi ad esse, oppure ti esponi con qualcuno che ti spegne davvero. Il mio rapporto con i tutor è sempre stato abbastanza distante, ad eccezione del mio relatore di tesi, con il quale ho avuto un rapporto molto stretto.  

D: Se dovessi rifare tutto da capo, ti concentreresti ancora sulle applicazioni delle nanotecnologie?
Requicha: Sì, è interessante perché l'impatto potenziale è sconcertante. Mi piace la storia del fisico che stava lavorando su una teoria o su un'altra e ne parlava a uno dei suoi amici. Ha detto: "questo non funzionerà mai... ma se funzionasse!"  

D: Che consigli hai per gli studenti pre-universitari?
Requicha: È difficile immaginare cosa fare nel campo delle nanotecnologie a livello di scuola superiore. E c’è una vasta gamma di capacità nelle persone. Consiglierei allo studente medio delle scuole superiori di imparare il più possibile la matematica, la fisica e la chimica. Ma se sei davvero molto intelligente, e trovi che il liceo sia noioso, puoi provare a incontrare qualcuno che fa ricerca, durante l'estate o fuori orario, e andare a fare qualcosa nei laboratori, o lavorare in teoria.