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Lenti a contatto smart!

20 Gen

Diversi giornali in questi ultimi giorni hanno pubblicato una notizia veramente interessante e che merita di essere analizzata meglio. Come forse avrete letto, Google ha reso noto uno dei suoi progetti per il futuro. Si tratta di una lente a contatto intelligente dotata di sensori per la rivelazione del glucosio.

A cosa serve?

Misurazioni di questo tipo divengono dei veri e propri salva-vita per le persone affette di diabete. Questa e’ ormai una patologia diffusissima a livello mondiale, con un numero di persone diabetiche che sfiora i 20 milioni. Come saprete, nei casi piu’ gravi e’ richiesto un continuo monitoraggio degli zuccheri nel sangue necessari per impedire conseguenze che possono essere anche molto gravi.

Prima osservazione, chi ha sviluppato questa speciale lente? Come avrete letto, il progetto viene direttamente dai laboratori chiamati Google-X. Si tratta di una divisione ricerca di Google strettamente top secret e di cui non si conosce neanche l’esatta ubicazione. I progetti curati da questo laboratorio, molti sulla robotica, sono gestiti direttamente dai fondtori di Google. Nei nostri precedenti articoli, abbiamo gia’ parlato di alcune invenzioni provenienti da questi laboratori. Esempio noto a tutti sono i Google Glass:

Realta’ aumentata. Quella virtuale e’ gia’ preistoria!

cosi’ come il progetto per portare la connessione internet nei luoghi piu’ isolati del pianeta mediante palloni sonda:

Internet dalla stratosfera

Cosa possiamo dire invece per queste lenti?

Prima di tutto, vi segnalo la pagina ufficiale di Google in cui viene anunciata l’invenzione:

Google, smart lens

Come vedete, si tratta di una speciale lente composta da un doppio strato. All’interno di questo sandwich viene alloggiato uno speciale circuito dotato di sensori per la misura del glucosio nella pellicola lacrimale. Nello strato interno viene infatti previsto uno speciale forellino per permettere il passaggio del liquido all’interno dove viene analizzato. Sempre nel circuito sono presenti sensori wireless per il collegamento ad un dispositivo remoto di lettura e dei led che possono essere utilizzati per inviare un segnale di allarme direttamente nell’occhio del paziente. Quest’ultimo sistema non e’ affatto non rilevante. Molto spesso infatti le persone possono dimenticarsi di controllare il livello di glucosio rischiando di avere conseguenze. Avere un led di pericolo sicuramente visibile non puo’ che aumentare la sicurezza del monitoraggio.

Ecco il circuito contenuto all’interno delle speciali lenti:

Le lenti a contatto realizzate da Google per la misura del glucosio

Le lenti a contatto realizzate da Google per la misura del glucosio

Per quanto riguarda i vantaggi di questa invenzione, non credo che sia necessario spendere molte parole poiche’ sono evidenti a tutti, in special modo a coloro che soffrono di diabete. Inoltre, tenete conto che oggi, i dispositivi di controllo maggiormente utilizzati prevedono un’analisi del sangue compiuta con continui e fastidiosissimi buchetti ai polpastrelli.

Come dichiarato anche da Google pero’, questo dispositivo e’ ancora in fase molto prototipale. Per prima cosa c’e’ da dire che non e’ assolutamente certo che la misurazione del glucosio mediante lo strato lacrimale sia affidabile e precisa. Ovviamente, le lecrime hanno un notevole contenuto di zucchero. Quello che ancora deve essere valutato, soprattutto perche’ dal punto di vista medico ci sono risultati in contrapposizione, e’ la correlazione tra le percentuali nelle lacrime e quelli nel sangue. Inoltre, deve essere studiata molto bene l’efficacia della misura sullo strato lacrimale. Sistemi alternativi prevedono un incremento della lacrimazione in modo artificiale, ma questo comporterebbe a sua volta una diluizione delle concentrazioni ricercate.

Concludendo, quello delle lenti intelligenti per diabetici e’ un progetto molto interessante ma ancora in fase prototipale. La stessa Google cerca collaborazioni con soggetti esperti del campo per verificare la bonta’ di questa intuizione. Dal punto di vista medico, la societa’ lavora anche a stretto contatto con la FDA americana e, gia’ oggi, e’ partita una sperimentazione su un uomo per valutare alcuni di questi punti oscuri ancora prsenti nel progetto. A questo punto, non resta che attendere gli sviluppianche perche’ Google prevede di poter mettere sul mercato questo prodotto entro 5 anni.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Un vetro spesso solo due atomi

18 Set

Come sappiamo bene, la storia della ricerca e della scienza in generale e’ piena di scoperte avvenute in modo del tutto casuale. Spesso, queste scoperte si rivelano di fondamentale imporanza per l’uomo e quello che contribuisce ancora di piu’ alla notorieta’ della scoperta e’ la non intenzione di base di arrivare a questi risultati.

Perche’ avviene questo?

Non potendo dare una risposta provata, mi limitero’ ad esporre un mio personale pensiero. In questo caso, a mio avviso, quello che rende cosi’ affascinanti queste scoperte per i non addetti ai lavori e’ proprio la casualita’ della scoperta. Questi meccanismi rendono la ricerca scientifica piu’ umana e vicina alle persone comuni. Pensare ad uno sbadato scienziato che lascia i suoi campioni fuori posto o senza pulirli e poi, tornando il giorno dopo, trova la scoperta che lo rendera’ famoso, e’ qualcosa che avvicina molto i ricercatori alle persone comuni, tutte con le loro distrazioni, pensieri e cose piu’ “terrene” da fare.

Se ci pensiamo, la stessa cosa e’ avvenuta per Flemming con la scoperta della penicillina. Come sicuramente sapete, anche in questo caso, la scoperta fu del tutto fortuita. Lo scienziato lascio’ alcuni batteri su cui stava lavorando in una capsula di cultura e parti’ per una vacanza. Al suo ritorno si accorse che all’interno della capsula vi era una zona in cui i batteri non erano cresciuti ed in cui era presente una muffa. Proprio da questa muffa si arrivo’ poi, anche se in diversi passi nel corso del tempo e perfezionando i metodi di produzione, alla penicillina, quell’importante salvavita che tutti conosciamo. Se vogliamo, la bravura del ricercatore e’ nell’interpretare e nell’accorgersi di avere tra le mani qualcosa di importante e non un risultato sbagliato o della sporcizia lasciata per caso.

Perche’ ho fatto questo cappello introduttivo?

Come potete immaginare, vi voglio parlare di una scoperta fortuita, forse meno “vitale” della penicillina, ma sicuramente molto affascinante e con importanti risvolti per il futuro. Si tratta, come forse avrete letto su molti giornali, della produzione del vetro piu’ sottile al mondo, appena due atomi.

Andiamo con ordine, parlando proprio di come ‘e stata fatta questa scoperta.

Un team di scienziati stava lavorando alla produzione di fogli di grafene, una struttura atomica composta di carbonio, spessa appena un atomo, ma con importanti prorieta’ sia chimiche che meccaniche. La produzione di questo grafene era fatta utilizzando ovviamente atomi di carbonio ma anche fogli di quarzo utilizzati per la deposizione.

Osservazione al microscopio della zona impura del grafene

Osservazione al microscopio della zona impura del grafene

Osservando al microscopio uno di questi fogli, gli scienziati si sono accorti che in una piccola parte era presente una regione di colorazione diversa rispetto al resto. Proprio mediante l’osservazione al microscopio e’ stato possibile determinare che si trattava di una struttura diversa da quella del grafene e composta di Silicio e Ossigeno. Questa non era una struttura casuale, ma gli atomi erano disposti in modo ordinato e formavano un foglio spesso appena due atomi.

Caratterizzando la struttura del foglio, gli scienziati si sono accorti che quello che stavano osservando era un vetro. non un vetro qualsiasi, ma il piu’ sottile vetro mai realizzato.

Dov’e’ la casualita’ della scoperta?

Ovviamente, nel laboratorio si stava producendo grafene che, come detto, e’ composto da atomi di carbonio. Da dove sono usciti Silicio e Ossigeno per il vetro? La risposta e’ quantomai banale ma affascinante. Secondo i ricercatori, una fuga d’aria all’interno della camera di produzione ha causato l’ingresso dell’ossigino e la conseguente reazione con il rame e con il quarzo contenuto all’interno per la produzione di grafene. Risultato, in una piccola zona del grafene si e’ formato un sottilissimo strato di vetro comune.

Come anticipato, parliamo di una scoperta affascinante ma che sicuramente non puo’ combattere con quella della penicillina. Perche’ pero’ e’ importante dal punto di vista scientifico?

Per prima cosa, il fatto che si tratti del piu’ sottile vetro mai realizzato e’ stato certificato inserendo questa scoperta nel libro dei Guiness dei Primati.

Oltre a questo, tornando invece a parlare di scienza, la struttura del vetro non e’ molto facile da capire. Come sapete, questo puo’ allo stesso tempo essere considerato sia un liquido che un solido. Detto questo, se si osserva un vetro al microscopio, non si riesce a distinguere bene la sua struttura atomica. Nella struttura amorfa della sostanza, si evidenziano sottoinsiemi disordinati di atomi, senza poter descrivere in dettaglio il posizionamento ed i legami che intercorrono tra di essi.

Nel caso dl vetro di cui stiamo parlando invece, proprio lo spessore cosi’ ridotto consente di poter distinguere chiaramente la posizione dei diversi atomi e quindi di avere una mappa delle posizioni di Ossigeno e Silicio. Come potete immaginare, dal punto di vista scientifico questa evidenza e’ di fondamentale importanza per poter classificare e comprendere a fondo i materiali amorfi a cui anche il vetro appartiene.

Oltre a questo, sempre gli scienziati coinvolti nella ricerca si sono accorti che la struttura ottenuta era molto simile a quella ipotizzata ben 80 anni prima, nel 1932, dal fisico norvegese Zachariasen. Costui dedico’ gran parte della sua carriera allo studio dei vetri e proprio nel 1932 pubblico’ l’articolo “The atomic Arrangement in Glass”. In questo articolo Zachariasen inseri’ alcuni suoi schemi relativi al posizionamento degli atomi all’interno del vetro. Come potete immaginre, si trattava di disegni ottenuti da considerazioni scientifiche personali. Bene, a distanza di oltre 80 anni, e’ stato possibile osservare direttamente la struttura del vetro e confermare le supposizoni fatte da Zachariasen.

Se vogliamo, fino a questo punto abbiamo mostrato il fascino della scoperta. La prossima domanda che potrebbe invece venire in mente e’: cosa ci facciamo con questo vetro?

Dal punto di vista applicativo, questa scoperta potrebbe avere negli anni a venire importanti ripercussioni su diversi campi. Per prima cosa, un vetro cosi’ sottile e’ praticamente privo di impurezze. Questo lo rende particolarmente appetibile per applicazioni di precisione su scala micrometrica, dove una minima variazione della struttura potrebbe comportare errori sistematici non prevedibili.

Inoltre, strutture come questa ottenuta, sono importantissime per la realizzazione di sistemi elettronici miniaturizzati. Anche qui, la purezza e’ uno dei requisiti fondamentali richiesti. Oltre a questa, un vetro cosi’ sottile puo’ essere pensato per applicazioni di microtrasmissione dei segnali, fondamentali, ad esempio, nei transistor.

Grazie a questa scoperta, possiamo dunque pensare di avere un metodo di produzione per spessori infinitesimali. I risultati di questa produzione potrebbero essere utilizzati per aprire la strada ad una miniaturtizzazione ancora piu’ spinta dei dispositivi elettroni che trovano largo uso in tantissimi “gadget” tecnologici che ci portiamo dietro.

Concludendo, la scoperta del vetro piu’ sottile al mondo e’ avvenuta quasi per caso. Dico “quasi” perche’ ovviamente stiamo parlando di scienziati seri e che erano impegnati su lavori molto importanti e di chiara importanza. Durante questi studi, si e’ evideniata la formazione fortuita di una zona vetrosa composta da ossigeno e silicio. Come visto nell’articolo, questa scoperta potrebbe avere importanti ripercussioni su tantissimi settori diversi che vanno dalla microelettronica, alla tramissione dei segnali, fino anche, perche’ no, ad applicazioni di fisica delle alte energie per lo studio e la realizzazione di rivelatori sempre piu’ innovativi.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Realta’ aumentata. Quella virtuale e’ gia’ preistoria!

20 Mag

Quando ero adolescente, si parlava con insistenza di realta’ virtuale, cioe’ di un ambiente ricostruito elettronicamente, in cui l’utente poteva interagire con oggetti, persone e visitare luoghi, tutto opportunamente ricostruito da un elaboratore. Questi ambienti, per quanto realistici e fedeli, erano sempre un artificio elettronico che si andava a sostituire alla realta’.

Oggi, non si parla piu’ di realta’ vituale, bensi’ di “realta’ aumentata”. Cosa significa?

Ciascuno di noi vive in uno spazio popolato da persone e oggetti, interagendo tramite i suoi 5 sensi: vista, udito, olfatto, gusto e tatto. Al contrario della realta’ virtuale, la realta’ aumentata si esplica nel mondo reale ma i sensi dell’essere umano vengono potenziati mediante un elaboratore.

Perche’ parlo di questo? Semplice, questo e’ un blog di divulgazione e molto spesso ci siamo trovati a parlare dell’interazione e del rapporto che l’uomo ha o dovrebbe avere con l’ambiente che ci circonda. La realta’ aumentata dovrebbe, almeno sulla carta, potenziare notevolmente questa nostra interazione.

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Sicuramente, avrete sentito parlare dei Google Glass, questi misteriosi occhialini che promettono cose strabilianti e che, ancora non usciti sul mercato, sono gia’ divenuti un oggetto di culto per molte persone.

Cosa sarebbero questi occhiali?

Come potete capire, si tratta semplicemente di un dispositivo elettronico in grado di fornire informazioni specifiche, inviate mediante la rete, a seconda di quello che stiamo osservando o che vogliamo sapere in un preciso istante.

Mi spiego meglio.

Supponete di essere davanti al duomo di Milano. I vostri occhi possono ammirare la sua imponente costruzione e limitarsi a vedere l’architettura, la forma, il colore, ecc. Ora, vivendo in una realta’ aumentata, mentre vedete il duomo di Milano, a fianco vi scorrono tutte le informazioni riguardo la sua storia, i dati tecnici di costruzione, orari di visita, costo del biglietto, ecc. Bene, questa e’ la realta’ aumentata.

Quello fatto e’ ovviamente solo un esempio. Ovviamente, essendo basata sulla rete, tutto cio’ che potete fare nella realta’ aumentata sarebbe possibile anche con un portatile, ma il vero vantaggio di questi occhiali e’ che potete indossarli, hanno un peso irrisorio, e soprattutto potete ottenere le informazioni che cercate semplicemente guardando quello che vi interessa e interagendo a voce con il sistema, dunque senza utilizzare le mani.

Per darvi un’idea dell’utilizzo degli occhiali, vi riporto un video:

Essendo un appassionato di tecnologia, gia’ da tempo seguo gli sviluppi di questi sistemi. Dal punto di vista tecnico, si tratta di dispositivi veramente all’avanguardia anche se, trattandosi di un primo prodotto, ci saranno sicuramente sviluppi molto interessanti.

Per darvi qualche numero, gli occhiali di Google hanno una fotocamera da 5Mpx, un display da 25 pollici a due metri di distanza, sono comandati vocalmente e possono registrare video a 720p.

Come anticipato, l’interazione con i glass avviene mediante comandi vocali e, a titolo di esempio, vi riporto il link di google che mostra alcune situazioni tipiche di utilizzo:

Google Glass, esempio

Come e’ facile immaginare, i colossi dell’informatica si sono gia’ mossi per supportare il progetto e gia’ sono state create le applicazioni piu’ note per i glass: facebook, linkedin, flickr, google+, ecc.

Ovviamente, grande utilizzo in sistemi di questo tipo e’ per il sistema di localizzazione GPS. Mediante queste informazioni e’ infatti possibile ottenere informazioni specifiche, conoscere strade e percorsi, oltre ovviamente a poter incontrare altre persone dotate di occhiali.

Nei mesi scorsi, molto si e’ parlato anche di violazione della privacy per i Google Glass. Il motivo di questo sarebbe la possibilita’ di inquadrare, registrare e fotografare persone inconsapevoli mediante sistemi poco visibili. Inoltre, i soliti hacker hanno anche dimostrato come sia possibile “bucare” il sistema operativo e scaricare tutti i dati sensibili di un utente. Personalmente, credo che notizie del genere non abbiano fatto altro che incrementare la pubblicita’ per questi sistemi.

Non ci credete?

Il video che vi ho riportato prima, ha piu’ di 21 milioni di visualizzazioni su youtube. Le richieste per provare in anteprima i Glass negli Stati Uniti sono state decine di volte maggiori dei posti diponibili. Capite bene che, ancora prima di uscire sul mercato, questi sistemi sono gia’ richiestissimi.

Nota dolente, il prezzo. I Glass arriveranno sul mercato, probabilmente il prossimo anno, alla cifra di 1500 dollari.

Da appassionato di tecnologia, trovo questi sistemi interessanti anche se, a mio avviso, lo e’ gia ‘di per se la realta’ aumentata. Sul mercato esistono gia’ dei concorrenti per Google, come, ad esempio, gli occhiali della Recon Instruments che saranno venduti a 600 euro ma che sono pensati per gli sportivi in generale, fornendo informazioni riguardo alla propria attivita’ agonistica o amatoriale. Dai presupposti, credo che sistemi di questo tipo saranno soltanto il prossimo oggetto del desiderio di tante persone che, purtroppo, conoscono poco la tecnologia, ma tanto la moda.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.