Dalle mappe cerebrali ai ponti viventi: le innovazioni destinate a rimodellare la vita nel 2025 / From brain maps to living bridges: the innovations set to reshape life in 2025
Dalle mappe cerebrali ai ponti viventi: le innovazioni destinate a rimodellare la vita nel 2025 / From brain maps to living bridges: the innovations set to reshape life in 2025
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
I ricercatori finanziati dall'UE continueranno a spingersi oltre i limiti nel 2025 con progressi a vantaggio della società e dell'ambiente.
Chi pensa che la ricerca non sia entusiasmante potrebbe avere una sorpresa. Nel 2025, potremmo assistere alla decodificazione genetica del cervello umano, raccogliere energia solare nello spazio e camminare su un ponte costruito con funghi controllati elettronicamente.
Decifrare la genetica del cervello con l'aiuto dell'intelligenza artificiale
Le mappe dettagliate del cervello umano elaborate dal progetto Human Brain Project, finanziato dall'UE, sono pronte per essere utilizzate e dovrebbero cominciare a prendere forma nel 2025.
Queste mappe aiuteranno scienziati e dottori a orientarsi verso nuovi trattamenti per pazienti con malattie cerebrali, secondo la Prof. ssa Katrin Amunts, neuroscienziata tedesca presso l'Università di Dusseldorf ed il Forschungszentrum Jülich in Germania. Ha guidato la storica esplorazione decennale del cervello umano che ha generato l'atlante del cervello umano, le mappe più dettagliate delle aree cerebrali e della loro architettura cellulare mai realizzate, con nuovi sviluppi in arrivo per aiutare a sfruttarne appieno il potenziale.
"L'intelligenza artificiale ci aiuta con il cervello. Il cervello ha 86 miliardi di cellule nervose, ciascuna con fino a 10.000 connessioni con altre cellule, quindi è una rete incredibilmente complessa. I nostri computer più grandi oggi fanno fatica a gestirla."
"Nel 2025, avremo un'enorme potenza di calcolo quando una delle più grandi macchine AI, JUPITER, verrà avviata a Jülich. Riunendo i dati con l'AI, saremo in grado di eseguire scenari di esperti virtuali sugli effetti di alcune terapie sul cervello".
"Vorrei davvero che gli atlanti cerebrali che abbiamo sviluppato fossero utili a più pazienti. Vorrei davvero che fossero uno strumento utile per informare la diagnosi e l'intervento chirurgico, ad esempio, sulla località di un tumore".
"I nostri colleghi in Francia hanno appena terminato il primo studio clinico sulla chirurgia dell'epilessia, utilizzandolo per prevedere dove i chirurghi potrebbero rimuovere il tessuto dai pazienti. I chirurghi vogliono rimuovere il più possibile per avere un paziente senza crisi, ma il meno possibile per evitare danni inutili. Ora aspettiamo i risultati. Questi nuovi sviluppi mi entusiasmano davvero. Ecco perché ho studiato medicina: per aiutare le persone".
"Una svolta che vorrei vedere è nella comprensione del funzionamento del cervello a livello cellulare. Conosciamo molti tipi di cellule, profili molecolari ed i loro geni, ma non in ciascuna delle 86 miliardi di cellule nervose. A volte vediamo gli alberi, ma non vediamo la foresta. Spero che nel 2025 potremo colmare alcune lacune tra la nostra conoscenza della relazione tra cellule cerebrali, i loro geni e le malattie a diverse scale, dalle cellule alle reti, all'intero cervello".
L'energia solare riceve un aiuto dallo spazio
La combinazione di dati satellitari con l'intelligenza artificiale offre nuove sorprendenti opportunità in cui "il cielo è il limite", afferma Effie Makri, ingegnere elettronico e vicepresidente della ricerca e dell'innovazione presso la società tecnologica greca Future Intelligence.
Makri guida il progetto RESPONDENT finanziato dall'UE, che combina la potenza dell'intelligenza artificiale, delle osservazioni satellitari e delle mini-stazioni meteorologiche per potenziare le previsioni di energia immessa nella rete da un impianto solare. Makri prevede che il 2025 vedrà un maggiore utilizzo dei dati satellitari, a volte in aree inaspettate delle nostre vite.
"I programmi satellitari Galileo e Copernicus sono incredibili e l'Europa dovrebbe essere molto orgogliosa di queste tecnologie. Ci sono così tante aree in cui faremo uso futuro dei dati satellitari. Sono lì per essere utilizzati, dall'agricoltura all'energia, al settore bancario od al tempo libero. Speriamo di adattare la nostra soluzione tecnologica all'energia eolica. I dati satellitari possono anche essere utilizzati per selezionare il luogo migliore in cui installare un parco solare fotovoltaico".
"Un numero maggiore di dati raccolti in tempo reale verrà combinato con dati storici per addestrare meglio i modelli di intelligenza artificiale. Ciò può quindi aiutare ad elaborare più velocemente le immagini dai satelliti ed, ad esempio, tracciare meglio i cambiamenti climatici. Monitoreremo meglio i ghiacciai o la deforestazione, o miglioreremo le nostre previsioni sulla diffusione degli incendi boschivi. Il cielo è davvero il limite".
“Un altro potenziale sviluppo che prevedo è l'energia basata sullo spazio. Ciò vedrebbe la raccolta di energia solare nello spazio, che verrebbe poi trasmessa in modalità wireless alla Terra [tramite microonde o laser]. Questo è un campo di energia che probabilmente diventerà sempre più interessante.”
"Vorrei che l'IA venisse usata per fare del bene, tuttavia. Ci sono stati molti sentimenti contrastanti riguardo all'IA. Sono molto emozionato di vedere nuovi sviluppi che offrono benefici alla società, ma non vorrei essere coinvolto in una tecnologia che viene sfruttata per fare del male. La Commissione Europea è stata fantastica nel tenere a mente queste cose e nello sviluppare normative".
Makri guida il progetto RESPONDENT finanziato dall'UE, che combina la potenza dell'intelligenza artificiale, delle osservazioni satellitari e delle mini-stazioni meteorologiche per potenziare le previsioni di energia immessa nella rete da un impianto solare. Makri prevede che il 2025 vedrà un maggiore utilizzo dei dati satellitari, a volte in aree inaspettate delle nostre vite.
"I programmi satellitari Galileo e Copernicus sono incredibili e l'Europa dovrebbe essere molto orgogliosa di queste tecnologie. Ci sono così tante aree in cui faremo uso futuro dei dati satellitari. Sono lì per essere utilizzati, dall'agricoltura all'energia, al settore bancario od al tempo libero. Speriamo di adattare la nostra soluzione tecnologica all'energia eolica. I dati satellitari possono anche essere utilizzati per selezionare il luogo migliore in cui installare un parco solare fotovoltaico".
"Un numero maggiore di dati raccolti in tempo reale verrà combinato con dati storici per addestrare meglio i modelli di intelligenza artificiale. Ciò può quindi aiutare ad elaborare più velocemente le immagini dai satelliti ed, ad esempio, tracciare meglio i cambiamenti climatici. Monitoreremo meglio i ghiacciai o la deforestazione, o miglioreremo le nostre previsioni sulla diffusione degli incendi boschivi. Il cielo è davvero il limite".
“Un altro potenziale sviluppo che prevedo è l'energia basata sullo spazio. Ciò vedrebbe la raccolta di energia solare nello spazio, che verrebbe poi trasmessa in modalità wireless alla Terra [tramite microonde o laser]. Questo è un campo di energia che probabilmente diventerà sempre più interessante.”
"Vorrei che l'IA venisse usata per fare del bene, tuttavia. Ci sono stati molti sentimenti contrastanti riguardo all'IA. Sono molto emozionato di vedere nuovi sviluppi che offrono benefici alla società, ma non vorrei essere coinvolto in una tecnologia che viene sfruttata per fare del male. La Commissione Europea è stata fantastica nel tenere a mente queste cose e nello sviluppare normative".
Sta creando materiali compositi realizzati con funghi che potrebbero essere utilizzati in futuri arredi per la casa, parti di aeroplani e persino in grandi progetti di costruzione come i ponti. I funghi sono una risorsa rinnovabile ed alcune specie possono essere coltivate su prodotti di scarto provenienti dall'agricoltura o dalla silvicoltura.
"Abbiamo realizzato compositi con segatura e pezzi di legno, che sono legati insieme da funghi. Gli ingegneri usano già fibre rinforzate da una matrice, nello stesso modo in cui vengono rinforzati gli alberi. Ma ciò che ci siamo persi sono tutte le interessanti capacità disponibili quando il tuo materiale è vivo. Sto realizzando pezzi simili ai Lego costituiti da cellule fungine, che vengono assemblate insieme da un robot per costruire un piccolo ponte. Anche altri membri della comunità scientifica si stanno unendo a questo obiettivo per rendere materiali e strutture viventi una realtà".
"Abbiamo in programma di mettere degli elettrodi in questo materiale, così da poter ascoltare i segnali di stress meccanico dai funghi. Vogliamo anche inviare segnali ai funghi in risposta alla riparazione dei danni od al rinforzo locale di alcune aree, qualcosa che le ife [filamenti] dei funghi possono fare. Di recente un gruppo negli Stati Uniti ha costruito un robot deambulatore morbido usando i funghi e ha inviato segnali ai funghi per controllare il movimento. Quindi questa è un'area davvero entusiasmante in cui mi aspetto di vedere molte nuove innovazioni nel 2025".
Il vantaggio delle strutture fatte di organismi viventi potrebbe essere che i materiali sono in grado di percepire, segnalare ed adattarsi alle sollecitazioni, rinforzandosi solo dove serve materiale. Immagina una bicicletta od un ponte che potrebbe ripararsi da solo!
Un futuro migliore per le api e la natura in Europa
Le api sono le visitatrici più frequenti dei fiori negli habitat naturali in tutto il mondo ed impollinano circa la metà di tutte le colture. Eppure non se la passano bene, afferma il professor Dirk de Graaf, biologo presso la Ghent University, in Belgio.
“L'impollinazione delle colture e dei fiori selvatici da parte delle api mellifere è più preziosa di tutto il miele che producono, e di gran lunga. Eppure, in media, ogni anno un terzo delle nostre colonie in Europa viene perso. Ciò significa che per alcuni apicoltori, tutte le loro api sono morte.”
Tuttavia, tornando alla natura, con l'aiuto della tecnologia, la situazione delle api europee migliorerà nel 2025 ed oltre. De Graaf guida un progetto sostenuto dall'UE che studia le api chiamato B-GOOD, che cerca di ripristinare la loro armonia con la natura.
"La stragrande maggioranza delle api mellifere che abbiamo in Belgio e nell'Europa settentrionale sono state importate, quindi non abbiamo la razza adattata al nostro clima. Invece, la nostra apicoltura si è concentrata completamente sulle api che erano buone per la produzione di miele e la calma delle api. In futuro, ci sarà la necessità di selezionare api che possano resistere meglio ai parassiti come l'acaro varroa, piuttosto che affidarsi a sostanze chimiche per uccidere questi parassiti".
"Dovremmo puntare negli anni a venire a non interferire troppo con i nostri alveari. Possiamo farlo utilizzando la tecnologia sviluppata in Europa, come i sensori posizionati su un alveare per tracciare l'attività e la temperatura a distanza. Uno studio recente ha scoperto che circa il 21% degli apicoltori in 18 paesi europei ha già una raccolta dati automatizzata.
“Il vero valore aggiunto si avrà quando svilupperemo algoritmi più intelligenti che interpretano i dati ed inviano avvisi all’apicoltore, in modo che trascorra meno tempo a lavorare con le api e che le sue api siano più sane”.
"Prevedo che l'adozione continuerà a crescere, soprattutto tra i giovani apicoltori che sono così abituati a controllare i loro smartphone. Si divertiranno a controllare le loro api da remoto ed a lasciarle in pace".
Città più verdi e pulite che giovano a tutti
Le nostre città future saranno più verdi, genereranno meno emissioni di carbonio e saranno più belle, prevede la dott. ssa Annemie Wyckmans, architetto presso la Norwegian University of Science and Technology di Trondheim. Come leader del progetto CRAFT finanziato dall'UE, riunisce gruppi artistici e culturali per contribuire ad accendere un cambiamento sostenibile nelle strade cittadine. Queste trasformazioni saranno portate avanti principalmente dalle comunità locali.
"In questo momento, abbiamo molti cambiamenti in politica e molta attenzione nei media è rivolta a tutti gli aspetti negativi. C'è una crisi energetica, una crisi alimentare ed una crisi sanitaria. Può sembrare senza speranza. Eppure molte persone hanno trovato speranza nel poter fare qualcosa a livello locale e nel fare davvero una differenza tangibile nelle loro comunità, quartieri e città".
“Ad esempio, abbiamo visitato molti orti urbani in città come Zagabria e Sarajevo. Non ne avevo mai sentito parlare, ma è un punto di forza della regione. Permette alle persone di coltivare la propria frutta e verdura. Questo è importante perché spesso le persone potrebbero non avere abbastanza soldi per acquistare cibo sano, locale e sostenibile: può essere più costoso del fast food e difficile da trovare in alcuni posti. Eppure è facile dare alle persone accesso ad un pezzo di terra per coltivare il proprio cibo, consentendo loro di incontrare altre persone che fanno lo stesso e di aiutarsi a vicenda.”
"Tali cambiamenti positivi spesso non fanno notizia. Non costano molto, non devono aspettare grandi decisioni politiche e sono facilmente trascurati. Spero che nel 2025 questo tipo di movimento sarà troppo grande per essere ignorato, perché raggiungerà una massa critica ed esploderà in superficie, attirando l'attenzione di politici, investitori ed altri".
Il gruppo CRAFT trae ispirazione da un'iniziativa dell'UE per portare il Green Deal europeo nei luoghi in cui vivono le persone. Chiamata New European Bauhaus, o NEB, vuole che la vita quotidiana e gli spazi abitativi delle persone traggano ispirazione dall'arte e dalla cultura, siano in armonia con la natura e comportino interazione sociale.
Accanto a CRAFT, progetti come Re-Value, Bauhaus Bites e NEB-STAR lavorano per raggiungere gli stessi obiettivi, coinvolgendo complessivamente più di 100 città e comunità in Europa.
Come il movimento Bauhaus in Germania un secolo fa, il NEB mira a fondere progetto urbano, scienza, tecnologia, arte e spirito comunitario per superare le principali sfide sociali. L'arte stessa può essere una forza trainante perché è ampiamente esposta nelle città e ha il potere di galvanizzare le persone.
ENGLISH
From solar energy beamed from space to genetic brain maps and live self-repairing bridges, research in 2025 is promising. And we may see more changes that make cities greener and cleaner.
EU-funded researchers will continue pushing the boundaries in 2025 with advances to benefit society and the environment.
Whoever thinks research is not exciting might be in for a surprise. In 2025, we could witness genetic decoding of the human brain, collect solar energy in space, and walk across a bridge built of electronically controlled fungi.
Cracking the brain’s genetics with AI’s help
Detailed maps of the human brain drawn up by the EU-funded Human Brain Project are ready for prime time and should start to come into their own in 2025.
These maps will help scientists and doctors navigate towards new treatments for patients with brain disease, according to Prof. Katrin Amunts, a German neuroscientist at the University of Dusseldorf and Forschungszentrum Jülich in Germany. She led the landmark 10-year exploration of the human brain that has generated the human brain atlas – the most detailed maps of brain areas and their cellular architecture ever made – with new developments on the way to help exploit their full potential.
“AI is helping us with the brain. The brain has 86 billion nerve cells, each with up to 10 000 connections to other cells, so it is an unbelievably complex network. Our biggest computers today struggle to deal with that.”
“In 2025, we will have enormous computation power when one of the biggest AI machines – JUPITER – starts up in Jülich. By bringing data together with AI, we will be able to run virtual expert scenarios on the effects of certain therapies on the brain.”
“I really want the brain atlases we developed to benefit more patients. I would really like them to be a useful instrument for informing diagnosis and surgery, for example, about the locality of a tumour.”
“Our colleagues in France just finished the first clinical study on epilepsy surgery, using it to predict where surgeons could remove the tissue from patients. Surgeons want to remove as much as possible to have a seizure-free patient, but as little as possible to avoid unnecessary damage. We now wait for the results. These new developments really excite me. This is why I studied medicine – to help people.”
“One breakthrough I would like to see is in understanding how the brain functions on a cellular level. We know about many of the cell types, molecular profiles and their genes, but not in each of the 86 billion nerve cells. Sometimes we see the trees, but we do not see the forest. I hope that in 2025, we can close some of the gaps between our knowledge of the relationship of brain cells, their genes and diseases at different scales, from cells to networks, to the entire brain.”
Solar energy gets a helping hand from space
Combining satellite data with AI is offering surprising new opportunities where the “sky is the limit”, says Effie Makri, an electronic engineer and vice president of Research and Innovation at the Greek tech company Future Intelligence.
Makri leads the EU-funded RESPONDENT project, which combines the power of AI, satellite observations and mini-weather stations to boost predictions of energy going to the grid from a solar farm. Makri predicts that 2025 will see greater use of satellite data, sometimes in unexpected areas of our lives.
“The Galileo and Copernicus satellite programmes are incredible, and Europe should be very proud of these technologies. There are so many areas where we will make future use of satellite data. They are there to be used, from agriculture to energy, to banking, or leisure. We hope to adapt our own technology solution to wind power. Satellite data can also be used to select where best to install a photovoltaic solar park.”
“More data collected in real time will be combined with historical data to better train AI models. This can then help faster process imaging from satellites and, for instance, better track climate change. We will better monitor glaciers or deforestation, or improve our predictions of the spread of forest fires. The sky really is the limit.”
“Another potential development I foresee is space-based energy. This would see the collection of solar energy in space, which would then be wirelessly transmitted to Earth [via microwaves or lasers]. That is a field of energy that will probably become increasingly interesting.”
“I want AI to be used for good, however. There have been a lot of mixed feelings regarding AI. I’m very excited to see new developments that provide benefits to society, but I would not like to be involved in a technology that is exploited for harm. The European Commission has been fantastic at keeping these things in mind and developing regulations.”
Self-repairing, living structural materials
We have limited resources and will need to be mindful of the impact we’re having on the climate, says Dr Kunal Masania, an engineer at Delft University of Technology in the Netherlands and part of the EU-funded AM-IMATE project.
He is creating composite materials made with fungi that could be used in future household furnishings, aeroplane parts, and even in large construction projects such as bridges. Fungi are a renewable resource and some species can be grown on waste products from agriculture or forestry.
“We’ve made composites with sawdust and pieces of wood, which are bound together by fungi. Engineers already use fibres reinforced by a matrix – that’s the same way that trees are reinforced. But what we’ve missed out on is all the interesting capabilities available when your material is alive. I’m making Lego-like pieces consisting of fungal cells, which are fitted together by a robot to build a small bridge. Others from the scientific community are also joining in this goal to make living materials and structures a reality.”
“We plan to put electrodes in this material, so we can listen out for signals of mechanical stress from the fungi. We also want to signal to the fungi in response to repair damage or locally reinforce certain areas, something that the hyphae [filaments] of fungi can do. Recently a group in the US built a soft robot walker using fungi and signalled to the fungi to control movement. So this is a really exciting area where I expect to see many new innovations in 2025.”
The advantage of structures made of living organisms could be that the materials are capable of sensing, reporting and adapting to stresses, reinforcing only where material is needed. Imagine a bicycle or a bridge that could repair itself!
Better future for bees, and nature, in Europe
Honeybees are the most frequent visitor to flowers in natural habitats worldwide and pollinate around half of all crops. Yet they have not been doing well, says Professor Dirk de Graaf, a biologist at Ghent University, Belgium.
“The pollination of crops and wildflowers by honeybees is more valuable than all the honey they produce – by some distance. Yet, on average, each year one-third of our colonies in Europe are lost. That means that for some beekeepers, all their bees are dead.”
However, by returning to nature – with the help of technology – the situation with European honeybees will improve in 2025 and beyond. De Graaf leads an EU-backed project researching honeybees called B-GOOD, which seeks to restore their harmony with nature.
“The vast majority of honeybees we have in Belgium and northern Europe were imported, so we don’t have the race adapted to our climate. Instead, our beekeeping focused completely on bees that were good for honey production and calmness of the bees. In the future, there will be a need to select bees that can better resist parasites such as the varroa mite, rather than relying on chemicals to kill these parasites.”
“We should aim in future years not to interfere as much with our beehives. We can do that by using technology developed in Europe, such as sensors placed on a hive to track activity and temperature from a distance. A recent study found that around 21% of beekeepers across 18 European countries already have automated data collection.
“The real added value will be when we develop smarter algorithms that interpret the data and send alerts to the beekeeper, so they spend less time working with the bees, and yet their bees will be healthier.”
“I predict that take-up will continue to rise, especially among younger beekeepers who are so used to checking their smartphones. They will enjoy checking on their bees remotely and leaving them be.”
Greener, cleaner cities that benefit all
Our future cities will be greener, generate fewer carbon emissions and be more beautiful, predicts Dr Annemie Wyckmans, an architect at the Norwegian University of Science and Technology in Trondheim. As leader of the EU-funded CRAFT project, she brings together artistic and cultural groups to help kindle sustainable change on city streets. These transformations will be pushed forward mostly by local communities.
“Right now, we have a lot of changes in politics and so much focus in the media is on all the negatives. There’s an energy crisis, a food crisis and a health crisis. It can feel hopeless. Yet lots of people found hope in being able to do something locally and to really make a tangible difference in their own communities, neighbourhoods and cities.”
“As an example, we visited many urban market gardens in cities such as Zagreb and Sarajevo. I’d never known about it, but it is a regional strength. It allows people to grow their own fruit and vegetables. This is important because often people might not have enough money to buy healthy, local and sustainable food – it can be more expensive than fast food and difficult to find in some places. Yet it is easy to give people access to a piece of land to grow their own food, allowing them to meet other people doing the same and to help each other.”
“Such positive changes often don’t make the news. They don’t cost a lot, do not have to wait for big political decisions and are easily overlooked. I hope that in 2025, this type of movement is going to be too big to ignore, because it will reach a critical mass and burst onto the surface, attracting the attention of politicians, investors and others.”
The CRAFT team is drawing inspiration from an EU initiative to bring the European Green Deal to the places where people live. Called New European Bauhaus, or NEB, it wants people’s daily lives and living spaces to take inspiration from art and culture, be in harmony with nature and involve social interaction.
Alongside CRAFT, projects such as Re-Value, Bauhaus Bites and NEB-STAR are working towards the same goals, together involving more than 100 cities and communities in Europe.
Like the Bauhaus movement in Germany a century ago, the NEB aims to fuse urban design, science, technology, art and community spirit to overcome major societal challenges. Art itself can be a driving force because it’s widely on display in cities and has the power to galvanise people.
Da:
https://projects.research-and-innovation.ec.europa.eu/en/horizon-magazine/brain-maps-living-bridges-innovations-set-reshape-life-2025?pk_source=newsletter&pk_medium=email&pk_campaign=31122024&pk_content=frontier-research-industry
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