Ho sempre pensato che l’illuminazione artificiale potesse portarci solo benefici in quanto ci permette di vivere e lavorare indipendentemente dalle ore di luce solare in un giorno. Tuttavia, ieri la mia vicina, che molto appassionata di tecnologia e scienza, mi ha spiegato che la luce artificiale può alterare i cicli vitali degli esseri viventi.

Rimangono molte cose da capire a proposito dell’inquinamento luminoso: per questo mi ha invitato a partecipare con lei a un esperimento scientifico partecipativo (citizen science) per aiutare i ricercatori a studiare le conseguenze dell'esposizione alla luce artificiale. Chi avrebbe mai pensato che camminare e scattare foto con il mio cellulare potesse contribuire alla scienza!

Mi piace sentirmi al sicuro mentre guido, per questo mi interessano molto le innovazioni in materia di sicurezza. Ad esempio, sono molto soddisfatto dei sensori di luce infrarossa nella mia nuova auto che mi aiutano a parcheggiare e mi avvisano quando un'auto si avvicina troppo, evitando spaventi e persino alcuni incidenti! Tra qualche anno spero di poter acquistare un'auto autonoma che mi porti in giro: finalmente sarò più sereno e rilassato quando sarò bloccato nel traffico, perché sarà la macchina a fare tutto lo sforzo. Gran parte del lavoro di rilevamento degli ostacoli sarà svolto da impulsi di fotoni infrarossi, forse anche rilevati da telecamere al grafene!

Mi sto allenando per correre la Maratona di Barcellona. Per migliorare il mio allenamento, ho acquistato un braccialetto per monitorare la mia frequenza cardiaca in ogni momento. L'altro giorno, girando il mio braccialetto, ho notato che c'era una luce verde sul lato che tocca il mio polso: non potendo essere una decorazione, ho cercato un po’ su internet e ho scoperto che il dispositivo wearable ottiene le informazioni sulle mie pulsazioni misurando i fotoni verdi che interagiscono con la mia pelle.

L’ICFO pone il massimo impegno nel trasformare la conoscenza generata in un impatto positivo sulla società sotto forma di prodotti e tecnologie in collaborazione con l'industria o attraverso la creazione di spin-off.

ICFO ha ottenuto più di 100* famiglie di brevetti nei settori della salute, dell'informazione e dell'energia. Questi includono innovazioni in microscopia e manipolazione ottica, dispositivi nanotecnologici, celle solari, sensori di grafene, sistemi laser, display avanzati, stampa 3D, dispositivi indossabili, tecnologie quantistiche e sensori compatti per l'uso in ambienti ostili.

L’ICFO è circondato da un ecosistema di aziende con cui collabora a diversi progetti industriali, molti dei quali coinvolgono le sue 9* spin-off e altre ancora in fase di incubazione.

(*) dati aggiornati a ottobre 2020

Mentre la qualità delle fotocamere migliora ogni giorno, c'è sempre un dettaglio in alcune foto che non possiamo distinguere perché non c'è abbastanza risoluzione. Questo problema è particolarmente importante per i biologi che vogliono studiare le strutture cellulari, poiché esiste un limite fisico alla risoluzione delle immagini che si possono ottenere.

All'ICFO abbiamo un laboratorio specializzato in immagini ad alta risoluzione e altre tecniche avanzate di microscopia che ci permettono di comprendere meglio il mondo microscopico e svelare i segreti della vita.

(Foto: microtubuli visualizzati con una tecnica di microscopia convenzionale - in alto - e una tecnica di super risoluzione - in basso.)

All'ICFO si trovano alcuni degli angoli più freddi del mondo, ma nessuno può entrarci. Lì la temperatura è più bassa che nello spazio profondo: solo piccole frazioni di grado (centinaia di nanokelvin) sopra lo zero assoluto.

Solo pochi laboratori al mondo sono in grado di riprodurre queste condizioni in piccole camere da vuoto, dove possono intrappolare piccole quantità di atomi (da pochi milioni a uno solo, a seconda dell'esperimento): per poter studiare le interessanti proprietà quantistiche che appaiono a temperature così basse, è fondamentale che gli atomi siano i più freddi (e quindi fermi) possibile.

(Foto: uno dei laboratori dell’ICFO dove raffreddano atomi vicini allo zero assoluto.)

Siamo abituati a film o piattaforme musicali che ci suggeriscono cosa guardare o ascoltare in accordo con le nostre preferenze. Questo è possibile perché gli algoritmi possono imparare, se diamo loro una serie di esempi iniziali: è una branca dell'intelligenza artificiale chiamata machine learning.

Oltre a migliorare i servizi tecnologici, il machine learning è anche molto utile per chi cerca di risolvere problemi scientifici complessi. All’ICFO, utilizziamo l'intelligenza artificiale per trovare nuove strategie per risolvere complessi problemi di fisica quantistica, prevedere il movimento di singole particelle (molto importante per la biologia) o aumentare la velocità di calcolo (ottimizzazione) per alcuni algoritmi complessi che si applicano a significative attività quotidiane i problemi.

La scienza e la tecnologia sono migliorate e stanno migliorando la qualità della nostra vita. Tuttavia, ci sono ancora molti problemi urgenti e importanti che richiedono soluzioni immediate che la ricerca scientifica non può offrirci direttamente e rapidamente. Forse dovremmo concentrare i nostri sforzi sulla riduzione della disuguaglianza sociale, della disoccupazione, della fame e della povertà. Oppure la scienza e la tecnologia possono aiutare anche in questi ambiti?

In diverse occasioni, applicazioni e tecniche che oggi sono onnipresenti e di ampio impatto sono state sviluppate come fase secondaria per raggiungere l'obiettivo principale del progetto di ricerca. Internet, ad esempio, è nato in un centro di ricerca internazionale sulla fisica delle particelle come il CERN; i sistemi di navigazione satellitare (GPS, Galileo) devono la loro accuratezza alla teoria della relatività generale.

A volte, campi di ricerca che in linea di principio non hanno applicazioni ovvie, generano tecnologie utili come effetti collaterali. Dovremmo quindi investire nella ricerca fondamentale per i potenziali benefici derivanti dai suoi eventuali sottoprodotti? O il progresso del sapere è una ragione sufficiente per investirci delle risorse?

La pandemia scoppiata nel 2020 ci ha insegnato che la salute pubblica è un settore importante che interessa molti più aspetti della società. Un minuscolo virus può influenzare la vita di milioni di persone in tutti i suoi aspetti, non solo per quanto riguarda la salute, ma anche l’economia, la struttura industriale, il mercato del lavoro …

Ecco perché è importante concentrare la maggior parte dei nostri sforzi su progetti di ricerca che possono migliorare la salute delle persone.

Viviamo nell’era dell’informazione. Sempre più aziende e istituzioni raccolgono e analizzano grandi quantità di dati per migliorare processi industriali e servizi per la popolazione. Inoltre, le tecnologie digitali sono essenziali per comunicare tra di noi, sia per lavoro che per divertimento. Se i sistemi di informazione subiscono un cedimento, ciò ha ripercussioni anche sulle strutture strategiche come le reti energetiche, il controllo del traffico aereo, gli ospedali, i governi, ecc. Pertanto, garantire la sicurezza per un trasferimento di dati rapido e massiccio è di fondamentale importanza per una società digitalizzata come la nostra.

Ecco perché è importante concentrare la maggior parte dei nostri sforzi su progetti di ricerca che possono migliorare la raccolta, l’analisi, la trasmissione e la sicurezza dei dati.

Siamo nel mezzo di un’emergenza climatica: per risolverla abbiamo bisogno di nuove politiche ambientali e dell’impegno della società nel suo insieme. La scienza e la tecnologia possono accelerare il cambio di paradigma di cui abbiamo bisogno per salvare il pianeta con scoperte e strumenti innovativi. Se non facciamo nulla adesso, la Terra sarà inabitabile e insostenibile, ma siamo ancora in tempo.

Ecco perché è importante concentrare la maggior parte dei nostri sforzi su progetti di ricerca che possono aiutarci a prenderci cura del nostro pianeta.

La fotonica è ovunque e ha un impatto positivo su molti aspetti diversi della nostra vita. A volte, una stessa tecnologia (come il laser) può migliorare la salute, l’informazione e la cura dell’ambiente allo stesso tempo. Ci sono molti importanti problemi globali ed è difficile stabilire una priorità, soprattutto perché sono interconnessi.

Ecco perché è importante non concentrare i nostri sforzi su un unico campo di applicazione: è meglio diversificare i nostri sforzi per avere maggiori possibilità di successo.