Artificial Skin? We Made It — Here's Why | Anna Maria Coclite | TED

Traduttore: Deborah Sciacero Revisore: Gabriella Patricola

This is a piece of skin.

Questo è un pezzo di pelle.

Of artificial skin.

Di pelle artificiale.

And now, OK, I’m just going to paste it on this hand,

E ora, ok, lo incollerò su questa mano

and I'll greet you all.

e vi saluterò tutti.

(Laughter)

(Risate)

I will show you how it works.

Vi mostrerò come funziona.

So please have a look at what happens on the table,

Quindi date un’occhiata a cosa succede sul tavolo,

where there is one piece of this artificial skin,

dove c'è un pezzo di questa pelle artificiale,

and also what happens on the screen of the laptop

e anche a cosa succede sullo schermo del portatile

that you see in the video that is about to start.

che vedete nel video che sta per iniziare.

So this is me.

Quindi questa sono io.

I'm first breathing on the skin.

Per prima cosa respiro sulla pelle.

And you see now that this line that first was flat

E ora vedete che questa linea che prima era piatta

now shows a bump.

ora ha un sobbalzo.

And now I'm touching it with my finger.

E ora la tocco con un dito.

And again, another bump.

E ancora, un altro sobbalzo.

I am touching it one more time with the back of a feather.

E lo tocco ancora una volta con la fine di una piuma.

And now tinier bumps are coming.

E ora ci sono piccoli sobbalzi.

And again. Now even smaller bumps are coming.

E ancora. Ora stanno arrivando sobbalzi ancora più piccoli.

But what is this line?

Ma cos'è questa linea?

This, what we are looking at, is electrical current,

Questa, quella che stiamo osservando, è la corrente elettrica,

which first is constant.

che prima è costante.

And then when we touch the skin or breathe on it

E poi quando tocchiamo la pelle o ci respiriamo sopra

or touch it with a very light feather,

o la tocchiamo con una piuma leggerissima,

it shows a signal.

emette un segnale.

So this bump that you see is a signal in the electrical current.

Quindi questo sobbalzo che vedete è un segnale nella corrente elettrica.

And this is actually exactly how our skin also works.

Ed è esattamente così che funziona anche la nostra pelle.

So we have receptors in the skin

Abbiamo dei recettori nella pelle

which sense what is happening on the skin.

che percepiscono ciò che sta accadendo sulla pelle.

And then they produce an electrical signal which travels through the nerves

Poi producono un segnale elettrico che attraversa i nervi

and arrives at our brain where it is recognized.

e arriva al nostro cervello dove viene riconosciuto.

I am a chemist by education,

Sono una chimica di formazione

and I worked in the field of material science,

e lavoro nel campo della scienza dei materiali,

which is a very interdisciplinary field,

che è un campo molto interdisciplinare,

since almost 20 years now.

da quasi 20 anni.

First, as a PhD student in Italy, in Bari,

Prima come dottoranda in Italia, a Bari,

and then at MIT as a postdoc,

poi al MIT come postdoc,

and now I am group leader in Graz.

e ora sono capogruppo a Graz.

And it is almost six years that we are working on artificial skins.

E sono quasi sei anni che lavoriamo sulle pelli artificiali.

Almost 12 students, between master and doctoral students,

Quasi 12 studenti, tra studenti di master e dottorato,

have worked on these devices,

hanno lavorato su questi dispositivi,

trying to study how the materials work,

cercando di studiare come funzionano i materiali,

how they work together

come lavorano insieme

and how to build this device.

e come costruire questo dispositivo.

And after this, we have for the first time produced an artificial skin

Abbiamo prodotto per la prima volta una pelle artificiale

that can respond at the same time to three stimuli.

in grado di rispondere contemporaneamente a tre stimoli.

Touch, so force,

Il tocco, quindi la forza,

temperature and humidity.

la temperatura e l’umidità.

And it can do this also at an unprecedented resolution.

E può farlo anche con una risoluzione senza precedenti.

So it's a very tiny device.

Quindi è un dispositivo molto piccolo.

You will see how it is done.

Vedrete come è fatto.

And so this means that it can sense objects

Ciò significa che può percepire oggetti

that are actually smaller than the objects that can be sensed with our skin.

che sono più piccoli di quelli che possono essere percepiti con la nostra pelle.

Our skin has a resolution of one millimeter square.

La nostra pelle ha una risoluzione di un millimetro quadrato.

This skin has a resolution of 0.25 millimeter square.

Questa pelle ha una risoluzione di 0,25 millimetri quadrati.

So I promised I would give you some technical details.

Quindi ho promesso di darvi alcuni dettagli tecnici.

I know you are really looking forward to them.

So che non vedevate davvero l’ora.

(Laughter)

(Risate)

The main component of this material, of this skin,

Il componente principale di questo materiale, di questa pelle,

is what is called the stimuli-responsive material.

è quello che viene chiamato materiale sensibile agli stimoli.

So what does it mean that it is stimuli-responsive?

Quindi cosa significa che è sensibile agli stimoli?

It means that at the beginning it is small.

Significa che all'inizio è piccolo.

And when we have either humidity or light or pH or temperature changes,

E quando l’umidità o la luce o il pH o la temperatura cambiano,

this material changes in its shape, and it becomes bigger.

questo materiale cambia forma e diventa più grande.

It can arrive to even doubling or tripling its thickness,

Può arrivare anche a raddoppiare o triplicare il suo spessore,

its original thickness.

lo spessore originale.

And this is an amazing property,

E questa è una proprietà incredibile,

but it happens at a very, very microscopic scale

ma avviene su scala microscopica

because we produce these materials as thin films,

perché produciamo questi materiali sotto forma di pellicole sottili,

so sometimes even one million times smaller than a millimeter.

quindi a volte anche un milione di volte più piccole di un millimetro.

So the problem was, OK,

Quindi il problema era: OK,

how do we translate this very big change in thickness

come possiamo tradurre questo enorme cambiamento di spessore

into something measurable?

in qualcosa di misurabile?

And we thought, OK, let's combine it with a piezoelectric material.

E abbiamo pensato: OK, combiniamolo con un materiale piezoelettrico.

Now maybe this word sounds a bit complex.

Ora forse questa parola suona un po’ complessa.

Sounds like something you have never seen in your life,

Sembra qualcosa che non avete mai visto,

never heard before,

mai sentito prima,

but it's not really true.

ma non è proprio così.

You have been in contact with this material many times.

Siete stato in contatto con questo materiale molte volte.

I am in contact with it right now.

Io sono in contatto in questo momento.

It's in microphones, for example.

È nei microfoni, per esempio.

So it's the material that when there is a movement,

Quindi è il materiale che, quando c'è un movimento,

produces electricity.

produce elettricità.

And so in microphones there are membranes

Quindi nei microfoni ci sono delle membrane

that when they move, produce electricity.

che quando si muovono producono elettricità.

It's also the material that is in these funny greeting cards

È anche il materiale che si trova in questi simpatici biglietti di auguri

that when you open, they make this music.

che, quando li apri, fanno questa musica.

The music is also made with the piezo material.

La musica è realizzata anche con materiale piezoelettrico.

So there is an electrical circuit into the card and when you open it,

C’è un circuito elettrico nella scheda e quando la apri,

it moves a membrane

muove una membrana

and the membrane makes the music.

e la membrana emette la musica.

And it's also the material that is included in the arm wristbands,

Ed è anche il materiale che è incluso nei braccialetti,

those that measure the heartbeat.

quelli che misurano il battito cardiaco.

OK. So we combined these two materials

Quindi abbiamo combinato questi due materiali

in these cylinders that you see in the picture.

in questi cilindri che vedete nella foto.

So in the middle we have that material I showed you before,

Al centro abbiamo il materiale che vi ho mostrato prima,

the stimuli-responsive material,

il materiale sensibile agli stimoli,

the material that changes its thickness

il materiale che cambia spessore

and gets bigger.

e diventa più grande.

And on the outer shell we have the piezoelectric material,

E sul guscio esterno abbiamo il materiale piezoelettrico,

the material that when the inside gets bigger,

il materiale che quando l’interno diventa più grande,

the outside produces the electricity.

l’esterno produce elettricità.

And this is how it is done. Easy-peasy.

Ed è così che si fa. Facilissimo.

(Laughter)

(Risate)

Then these type of cylinders are very tiny,

Quindi questi tipi di cilindri sono molto piccoli

and we have several of them in this device

e ne abbiamo diversi in questo dispositivo

so that we can sense with very high resolution

in modo da poter percepire con una risoluzione molto alta

the three different types of stimuli I was telling you before.

i tre diversi tipi di stimoli che vi dicevo prima.

And a bit more of technical details.

E qualche dettaglio tecnico in più.

I know they are exciting, right?

So che sono entusiasmanti, vero?

So how do we do these cylinders?

Quindi come facciamo questi cilindri?

We do them using a template,

Li facciamo utilizzando un modello,

the one that you see in the picture on the top.

quello che vedete nella foto in alto.

This is a template with a lot of wells, so a lot of holes.

Questo è un modello con molti pozzetti, molti buchi.

And then we refill the holes.

Riempiamo i buchi.

First we fill them up with the piezoelectric material,

Prima li riempiamo con il materiale piezoelettrico,

which is represented in yellow in the bottom figure,

che è rappresentato in giallo nella figura in basso,

and then we fill it up with the stimuli-responsive material

e poi li riempiamo con il materiale sensibile agli stimoli

that is the light blue in the bottom figure.

che è l'azzurro chiaro nella figura in basso.

But to do this we cannot use liquids,

Ma per farlo non possiamo usare liquidi,

because as you know,

perché, come sapete,

liquids would fill the wells from the bottom up.

i liquidi riempirebbero i pozzetti dal basso verso l’alto.

And instead we want to cover also the lateral walls.

E invece vogliamo coprire anche le pareti laterali.

And so we do this using vapor deposition.

E lo facciamo usando la deposizione da vapore.

So the whole process of production of these things

Quindi l'intero processo di produzione di queste cose

happens in vacuum chambers

avviene in camere a vuoto

like the one that you can see in the picture.

come quella che potete vedere nella foto.

And you may be wondering,

E forse vi state chiedendo,

OK, why working on this topic? Why working on artificial skin?

Perché lavorare su questo? Perché lavorare sulla pelle artificiale?

So from a material scientist point of view,

Per uno scienziato dei materiali,

the skin is really a complex ensemble of materials and functions.

la pelle è in realtà un insieme complesso di materiali e funzioni.

Skin is useful for protection, secretion,

La pelle è utile per la protezione, la secrezione,

adsorption, heat regulation and sensing.

l’assorbimento, la termoregolazione e la percezione.

And so being able to just reproduce artificially all these properties --

Quindi riuscire a riprodurre artificialmente tutte queste proprietà,

or actually, for the moment, only the sensation --

o in realtà, per il momento, solo la sensazione,

looked like a challenge.

sembrava una sfida.

And so I was happy to embrace it.

E così fui felice di accettarla.

OK, now I'm done with the technical details.

Ora ho finito con i dettagli tecnici.

Now I know you are all wondering,

So che vi state chiedendo,

OK, you have done these artificial skins.

Avete creato queste pelli artificiali.

But why?

Ma perché?

(Laughter)

(Risate)

I will show you some fields of application,

Vi mostrerò alcuni campi di applicazione,

ending with the one that I think could be the closest.

per finire con quello che penso possa essere il più vicino.

So we have also seen

Abbiamo anche visto

how there are many victims of burns.

come ci siano molte vittime di ustioni.

These burns can be so huge

Queste ustioni possono essere

that they even take away the receptors in the skin.

così gravi da eliminare persino i recettori della pelle.

And so people would then lose the sensation

E così le persone perderebbero la sensazione

where there was this burn.

nel punto in cui c’è questa bruciatura.

Now imagine a future where actually victims of burns

Ora immaginate un futuro in cui effettivamente le vittime di ustioni

could, thanks to our technologies, regain the sensation.

possano, grazie alle nostre tecnologie, riacquistare la sensazione.

216 million users of smartwatches in 2022.

216 milioni di utenti di smartwatch nel 2022.

Should I ask how many of you have a smartwatch now?

Devo chiedere quanti di voi hanno uno smartwatch adesso?

Wearing a smartwatch?

Indossa uno smartwatch?

Yeah, so imagine you are, for example, running on a hot day,

Immaginate di correre in una giornata calda

and your smartwatch could measure, for example,

e lo smartwatch potrebbe misurare, ad esempio,

the level of hydration of your skin

il livello di idratazione della tua pelle

and warn you maybe if you are reaching the limit of the hydration.

e avvisarvi se state raggiungendo il limite di idratazione.

Another interesting field of application would be robotics.

Un altro interessante campo di applicazione sarebbe la robotica.

Nowadays, humanoid robots are used in many fields,

Al giorno d’oggi, i robot umanoidi vengono utilizzati in molti campi,

for example in medicine

ad esempio in medicina,

but also in household.

ma anche in ambito domestico.

And these robots are exposed to several stimuli,

E questi robot sono esposti a diversi stimoli,

several interactions with the environment and with the humans,

a diverse interazioni con l’ambiente e con gli umani

and sometimes they have too many inputs at the same time.

e, a volte, ricevono troppi input contemporaneamente.

And this is the reason number one for robot failure.

E questo è il motivo numero uno del fallimento dei robot.

So imagine a future where actually a robot could be a bit more sensitive,

Immaginate un futuro in cui un robot potrebbe essere più sensibile,

a bit smarter.

un po' più intelligente.

This would lead also to a higher safety of this technology.

Ciò porterebbe anche a una maggiore sicurezza di questa tecnologia.

And finally, unfortunately,

Infine, sfortunatamente,

a very highly cited paper projects

un articolo molto citato prevede un aumento

the number of people in need of a prosthesis on the rise,

del numero di persone bisognose di una protesi,

from 1.6 million in 2005

da 1,6 milioni nel 2005

to 3.6 million 2015.

a 3,6 milioni nel 2015.

So a lot of people are born without limbs,

Molte persone nascono senza arti

and some people lose them during their life

e alcune persone li perdono durante la loro vita

due to, for example, vascular diseases.

a causa, ad esempio, di malattie vascolari.

This is so common that you may even know somebody

Questo è una cosa così comune che potreste persino conoscere qualcuno

who actually is in a need of prosthesis.

che ha effettivamente bisogno di una protesi.

Now imagine we could coat the prosthesis with this artificial skin

Ora immaginate di poter rivestire la protesi con questa pelle artificiale

and give this type of people the sensation back.

e restituire quella sensazione a queste persone.

With almost a decade of working in this field,

Con quasi un decennio di lavoro in questo campo,

I'm hopeful that technologies like this could help in the future

sono fiducioso che tecnologie come questa possano aiutare in futuro

not only regain, but also maybe augment capabilities.

non solo a recuperare, ma forse anche ad aumentarne le capacità.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)