Si è conclusa lo scorso 31 Luglio, la smart future minds exhibition, mostra di dodici progetti sul tema ‘Il futuro della città’, culminata nello smart future minds award, concorso che ha premiato il progetto che meglio ha interpretato lo spirito lungimirante, dinamico, eco-sostenibile e creativo della mostra stessa. Nel corso del mese di programmazione, la mostra è stata accompagnata dagli smart open source, appuntamenti, incontri, tavole rotonde, aperitivi e workshop organizzati da giovani realtà creative italiane, tutti dedicati al futuro vivere in città.

I progetti selezionati nella mostra, hanno suggerito visioni e stimoli di un futuro possibile che, combinando utopia e fattibilità, fantasia e scienza, hanno proposto soluzioni innovative per la vita di tutti i giorni, in equilibrio tra sviluppo tecnologico e spirito ecologista. La mostra ha assunto i contorni di un confronto dialettico tra i vari curatori - e i progetti - sulle future aree urbane, in cui la ricerca e la comunità sono punti centrali nello sviluppo di un domani eco-sostenibile.

Ancora una volta Digicult ha seguito da vicino lo smart urban stage, con un ulteriore intervista a uno dei curatori della smart future minds exhibition: il professor Paolo Mataloni (curatore della sezione "Explore - Scienza"). Paolo Mataloni insegna Ottica Quantistica Non-Lineare al Dipartimento di Fisica dell’Università ‹Sapienza› di Roma. I suoi principali campi di ricerca sono stati l’ottica non lineare, la fisica laser e i fenomeni ottici ultraveloci. Attualmente sta lavorando sull‘informazione quantistica che usa tecniche ottiche: a riguardo porta avanti esperimenti sulla generazione di stati ‹entangled› di fotoni costruiti su molti qubit e le loro applicazioni per la realizzazione di protocolli per la comunicazione e computazione quantistica.

Uno dei progetti da lui presentati nella mostra, Bacterial Microcars di Roberto Di Leonardo & Luca Angelani, si è classificato al terzo posto nel concorso smart future minds award e ha ricevuto in premio l’uso per un anno dell'innovativa smart fortwo electric drive, che sarà introdotta sul mercato solo nel 2012. Bacterial Microcars si basa sulle ricerce compiute dal Dipartimento di Fisica dell'Università La Sapienza di Roma, di cui Luca Angelani ha fatto parte, che ha costruito per la prima volta in Italia un vero e proprio motore a batteri, basandosi sulle ipotesi di un gruppo di ricercatori Giapponesi che avevano affrontato per la prima volta queste teorie nel 2006. Un video divulgativo, mostra come una minuscola ruota dentata di plastica, immersa in un bagno di microgranismi, possa infatti ruotare in modo regolare sotto l'effetto del moto caotico dei batteri stessi.

Il progetto Bacterial Microcars quindi, non solo ha evidenziato come l'osservazione del mondo micrometrico che ci circonda può avere effetti e ricadute sulla nostra vita di tutti i giorni, ma ha di fatto dimostrato che un oggetto di dimensioni micrometriche, ideato con un’appropriata forma asimmetrica, può essere usato per convertire il moto caotico dei batteri in un movimento prevedibile. I batteri infatti, sono macchine automotrici che ottengono la propulsione in un mondo privo di inerzia facendo girare (circa cento volte al secondo) flagelli elicoidali per mezzo di un nano-motore rotante. La forma delle ruote dentate asimmetriche delle Bacterial Microcars, è pensata quindi in modo che i batteri, nuotando al loro interno, scivolino alla fine di un dente della rotella e s’incastrino nel suo angolo. I batteri incastrati esercitano così una forza che muove la ruota dentata circolarmente, finché questi ultimi non si liberano. Basandosi su questi risultati, i due giovani scienziati prevedono una tecnologia completamente nuova ed eccitante, grazie alla quale delle micro-macchine potrebbero essere avviate semplicemente, con una goccia di fluido batterico attivo.

Marco Mancuso: Paolo Mataloni, può presentarci i progetti scelti nel suo progetto di curatela. Quale l’idea, il concept portante, e quale soprattutto la possibile correlazione della sua idea curatoriale e i suoi campi di studio e di interesse, relativi allo studio e all’osservazione della generazione di stati “entangled” dei fotoni costruiti su qubit (lo stato quantico di un atomo) e le loro applicazioni per la realizzazione di protocolli per la comunicazione e computazione quantistica?

Paolo Mataloni: Nella scelta dei progetti ho cercato di individuare quelli con un forte impatto comunicativo verso un pubblico di non specialisti. Nella scelta era necessario privilegiare progetti capaci di evocare un’immagine forte, basata su metodologie e tecniche sperimentali molto avanzate. In questo senso la scelta di progetti, uno nell’ambito dell’informazione quantistica, l’altro basato sulle moderne nanotecnologie, due campi con enormi potenzialità di impatto sulla vita di tutti i giorni delle prossime generazioni, ma i cui primi effetti sono già rilevabili oggi, in particolare nel caso delle nanotecnologie. Parlando in dettaglio dei due progetti, il primo, QuLife, prendendo spunto dai bizzarri comportamenti del mondo microscopico, così diversi da quello macroscopico, si propone di trasferire le nuove tecnologie del mondo quantistico dagli esperimenti di laboratorio alla vita di tutti i giorni. Nel caso del progetto in questione, le particelle microscopiche sono i fotoni, i quanti elementari di luce, sul cui comportamento conosciamo molto grazie a una serie di studi ed esperimenti condotti negli ultimi anni in vari laboratori del mondo. QuLife si prone di usare i fotoni per condurre misure ed analisi ad altissima sensibilità, trasmettere informazioni sicure e inviolabili ed elaborare l’informazione per mezzo di processori e computer che per funzionare sfruttano le leggi della meccanica quantistica. Il secondo progetto, Bacterial Microcars, dimostra la possibilità di sfruttare l’agitazione caotica di microrganismi autopropellenti, quali i batteri, per la propulsione di strutture realizzate con processi di microfabbricazione, caratterizzate da un’opportuna geometria. In questo caso si dimostra come una ruota dentata asimmetrica, di diametro pari a circa 0,05 mm, venga messa in moto dal solo movimento dei batteri.

Marco Mancuso: Al di là della necessità di rimanere aderente all’ambito tematico per il quale è stato chiamato come curatore, le domando quali parametri estetici, tecnologici o quali linee guida hanno guidato le sue scelte e la selezione delle opere.

Paolo Mataloni: Come ho già detto, i due progetti si inseriscono in due filoni scientifici con forti potenzialità di rivoluzionare la nostra vita di tutti i giorni. Oltre a questo, come fisico sono fortemente affascinato dall’aspetto creativo di una scoperta, anche al di là delle sue immediate applicazioni, quando ci sono. L’idea nuova, la soluzione brillante di un problema, sono belle e gratificanti in quanto tali.

Marco Mancuso: Per quelli che sono i nostri studi tramite Digicult e le esperienze dei nostri critici sulla rivista Digimag, la teoria dell’Informazione afferma che esiste un elemento fondamentale, il “bit” - una variabile binaria - che è la base di tutta la comunicazione. Come risulta, questo “bit”, un'entità discreta indivisibile, è la componente essenziale sia del codice dei computer che delle particelle quantistiche. Sia la realtà fisica che quella digitale sono composte quindi dagli stessi “bit” binari quantizzati di informazione. La realtà, a prescindere dal suo contenuto, non è quindi altro che l'informazione che trasmette. Le domando quindi, sulla base della sua esperienza come ricercatore e docente, se non proprio come curatore, come entra in relazione la creatività (artistica, progettuale, comunicative) dell’uomo contemporaneo nei confronti delle nuove tecnologie e queste teorie che sembrano così astratte e che invece hanno una ricaduta diretta sulle nostre vite?

Paolo Mataloni:L’astrattezza di queste teorie, che come tutta la scienza si esprimono attraverso l’uso del linguaggio matematico, è dovuta in gran parte alla loro contro-intuitività. La meccanica quantistica ci permette di descrivere il comportamento delle particelle microscopiche (atomi, molecole ioni, elettroni, fotoni, ….). La cosa sorprendente per noi è che per comprendere e descrivere la natura a livello microscopico dobbiamo abbandonare gran parte dei paradigmi che derivano dalla nostra percezione del mondo macroscopico. In particolari condizioni un elettrone può essere al tempo stesso nel suo stato fondamentale e in uno stato eccitato, cioè in uno stato di sovrapposizione dei due; il comportamento di un fotone può essere quello di una particella o di un’onda e allora, nel secondo caso, dà luogo a fondamentali effetti di interferenza. I comportamenti del mondo microscopico ci appaiono sfuggenti ed evasivi. Attraverso la meccanica quantistica riusciamo ad avere gli strumenti per prevedere come andrà un certo fenomeno e quindi anche a provare a utilizzarlo per possibili applicazioni, per comprendere altri fenomeni, ecc.

La possibilità di creare, trasmettere e codificare informazione attraverso l’uso e la manipolazione dei fotoni rappresenta una sfida difficile e al contempo esaltante. Non sappiamo ancora come e quando sarà operante il primo computer quantistico, ma possiamo dire con certezza che mettendoci su quella strada siamo in grado di comprendere tanti nuovi aspetti della realtà fisica.

Marco Mancuso: La Teoria dell'Informazione è considerata inoltre un ponte tra la Relatività e la Meccanica Quantistica. L’informazione, in altre parole, è considerata “corretta” solo dal punto di vista di un “dato” osservatore. Questo spiega perché gli spettatori, nell’osservare uno stesso avvenimento, possano percepire cose differenti. Un evento accade solo dalla tua prospettiva, quando l’informazione derivante da questo avvenimento arriva a te. Afferma Charles Seife: “un evento non accade realmente fino a quando l’informazione (che viaggia alla velocità della luce) non ti raggiunge. La percezione è realtà”. Quale è la sua interpretazione del fenomeno e soprattutto quale il suo pensiero in relazione non solo all’uso propagandistico dei mass media nell’Italia Berlusconiana degli ultimi 20 anni, ma più in generale allo studio da parte governativa delle potenzialità in questo senso rappresentate dai nuovi strumenti digitali e locativi?

Paolo Mataloni: Se ho ben capito, vuoi stabilire un parallelo tra l’indeterminatezza del mondo microscopico, la sua inscindibilità dall’atto della misura che effettuiamo nell’osservarlo e la manipolazione della realtà che passa attraverso la propaganda televisiva e l’uso delle sempre più raffinate tecniche di comunicazione. Come scienziato non sono abituato a fare collegamenti del genere, preferisco parlare di quei fenomeni per i quali è possibile procedere attraverso un metodo di indagine scientifico. Non escludo tuttavia che collegamenti di questo tipo possano essere fatti, ma con tutta evidenza non è questo che può fare la scienza. Questo è compito di altre discipline e di altri studiosi, con diverso background culturale.

Vorrei però dire anche che, come cittadino italiano, sono fortemente preoccupato, della grave condizione di declino culturale e morale del nostro paese. La manipolazione sistematica della realtà che passa attraverso l’informazione televisiva ha rappresentato lo strumento principale del dominio Berlusconiano degli ultimi anni e ha determinato l’addormentamento delle coscienze di tanti di noi. Ci vorrebbe una politica sana, di cui non c’è traccia oggi in Italia. Possiamo però individuare almeno un elemento di speranza: non tutti i mezzi di informazione sono manipolabili, ad esempio internet, per come è nato e si sviluppa, è uno strumento intrinsecamente democratico che non può essere manipolato.

Marco Mancuso: La meccanica quantistica afferma che l’informazione è “reale” come qualsiasi altra proprietà che diamo agli atomi come il moto rotatorio, la velocità, o la massa. Poiché il “bit” di informazione viene considerato un vero elemento fisico, l’osservazione, la trasmissione e la ricezione di informazioni, costituiscono un vero scambio fisico. Per vedere qualcosa è necessario far rimbalzare un fotone su di esso. Questo modifica ciò che si sta osservando. Allo stesso modo, il trasferimento di informazioni comporta uno scarto di qualcosa: un bit di informazione. Questo bit di informazione penetra nel nostro sistema nervoso e si unisce al flusso infinito di informazioni diretto al cervello. Citando sempre Charles Seife: “Noi esseri umani memorizziamo le informazioni nel nostro cervello e nei nostri geni così come i computer memorizzano le informazioni nei loro hard disk”. Questo bit quantico, noto come qubit, viene memorizzato nel vostro cervello, in modo tale da avere conseguenze misurabili sulla materia fisica nel vostro cranio. Pensa che nel futuro prossimo questa compenetrazione tra la nostra struttura fisica e la strumentazione tecnologica della quale ci serviremo per comunicare, lavorare, divertirci, integrarci socialmente, andrà aumentando o diminuendo? E nel caso, quali le possibile conseguenze, positive o negative, sulle nostre vite?

Paolo Mataloni: Vorrei prima fare una precisazione. In una delle precedenti risposte ho fatto l’esempio di un elettrone che si trova contemporaneamente nei suoi stati fondamentali e eccitato. L’esempio potrebbe essere esteso ad altri tipi di particelle e a molte altre situazioni fisiche. Se la particella in questione viene utilizzata per definire l’unità elementare di informazione, essa conterrà contemporaneamente i due valori 0 e 1 e darà luogo a un qubit (quantum bit). Un qubit è quindi una sovrapposizione degli stati della particella individuati dai valori logici 0 e 1. Come tale, se misurato, il qubit potrà assumere uno solo dei due valori, ciascuno con la propria probabilità. Alla luce di quanto detto, non è esatto dire che il qubit viene in quanto tale memorizzato nel cervello. L’atto di memorizzazione è preceduto da un processo di misura, dovuto alla nostra percezione sensoriale, che fa collassare il qubit in uno dei due valori sopra citati.

Tornando alla domanda, onestamente non sono in grado di dire se nel futuro assisteremo a una compenetrazione maggiore tra la nostra struttura fisica e la strumentazione che useremo per comunicare. Esistono studi teorici di valenti scienziati sulla natura quantistica dei nostri processi di apprendimento. Si tratta di un argomento di estremo interesse ed è possibile che si arrivi prima o poi a una qualche verifica sperimentale di questa intuizione, anche se non so dire quando.