Horizon: le macchine biomorfe di Guerrilla tra realtà e videogioco

Avvalendoci della collaborazione di un esperto di robotica, esploriamo le frontiere della robotica del nostro mondo e di quello di Aloy.

Horizon e tecnologia: EyeExpo
Speciale: Multi
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  • Lo scorso 27 maggio Guerrilla Games ci ha riportati nel rigoglioso mondo post-apocalittico che abbiamo imparato ad amare e temere in Horizon Zero Dawn. Il secondo capitolo della serie che vede protagonista la splendida Aloy si è mostrato ai nostri occhi in forma smagliante, con la presentazione di nuove macchine, come gli Squarciavento e il Tremorzanna, pronti a rendere indimenticabile la nostra esperienza dell'Ovest nordamericano.

    Vogliamo cogliere quest'occasione per riflettere sullo sviluppo e sul design dei robot che hanno ripopolato la Terra dopo l'estinzione della vita umana, animale e vegetale ad opera della Piaga di Faro. Potreste scoprire alcuni fatti sorprendenti: ad esempio che i robot biomorfi, nel 2021, sono già una realtà, e che l'Italia è tra i leader in questo campo di innovazione tecnologica. Guerrilla Games si è avvalsa dell'aiuto di scienziati ed accademici per concepire le macchine che tanto ci affascinano; abbiamo voluto seguire lo stesso approccio, avvalendoci della collaborazione di Loris Roveda, Ricercatore presso l'Istituto Dalle Molle di studi sull'Intelligenza Artificiale di Lugano (IDSIA SUPSI-USI), per parlarvi delle frontiere reali e videoludiche della robotica.

    Progetto Zero Dawn

    Iniziamo con un po' di contesto. Vi abbiamo già parlato dei timori di alcuni scienziati e intellettuali sull'evoluzione delle intelligenze artificiali (potete recuperare qui il nostro speciale sulle recenti innovazioni in tema hacking e IA). Gli sviluppatori di Guerrilla Games hanno dato corpo a queste paure, immaginando un futuro non troppo lontano in cui il 2064 è l'anno fatale. Alcune macchine smettono di rispondere ai comandi umani, e ben presto il glitch che ha afflitto il sistema si dimostra irrisolvibile.

    Interviene la prima donna essenziale nell'intreccio narrativo del team olandese: la specialista in robotica Elizabeth Sobeck. Una volta compreso che la diffusione del glitch sarebbe stata inevitabile, Sobeck decide di intraprendere lo sviluppo di una intelligenza artificiale destinata ad occuparsi della ricostruzione e ripopolazione del pianeta dopo l'apocalisse in arrivo. Nonostante l'enorme peso della responsabilità, Sobeck e il suo team di scienziati riescono a creare GAIA, novella Madre Natura virtuale che potrà prendere il testimone quando i suoi creatori non saranno più in vita: nessuno dei "predecessori", ossia gli umani contemporanei a quella che diviene nota come Piaga di Faro, sopravvive a questa impresa titanica. Le macchine fuori controllo spazzano via ogni forma di vita dal pianeta Terra.

    Ed è qui che entra in gioco uno degli elementi più interessanti di Horizon Zero Dawn: la creazione di nuove macchine da parte di GAIA, che le progetta con lo scopo che Sobeck le ha dato - rendere un mondo devastato nuovamente ospitale per la vita.

    GAIA e le sue sottofunzioni operative si trovano ad operare in un contesto ancora pieno di tracce umane (l'inquinamento innanzitutto), ma privo degli abitanti più ingombranti e invadenti che la Terra abbia mai conosciuto: noi. E per adattare i robot da lei progettati alla nuova fase del pianeta, GAIA decide di guardare alle vite animali che con successo si sono evolute per affrontare le sfide proposte da cielo, acqua e terraferma. Aloy può quindi ammirare l'eleganza del Cervavito dalle maestose corna, o l'immenso Collolungo, a metà tra una giraffa e un Apatosaurus, fino a sognare di volare con le ali metalliche un Avistempesta. "A livello di robotica bio-ispirata" ci spiega Roveda, "si cerca di andare a sfruttare il più possibile la complessità cinematica, di controllo e di intelligenza presenti a livello naturale. Un ottimo esempio è Octopus, creato dal Biorobotics Institute della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, centro di assoluta avanguardia nel campo della soft robotics: questo robot è ispirato al polpo comune ed è dotato delle sue stesse abilità".

    Gli scienziati, dunque, sono i primi a credere fermamente nell'incredibile gioco di specchi che può crearsi tra natura e robotica: "nel campo del design antropomorfo, e in particolare per gli esoscheletri [materia che è uno dei principali focus di Roveda] si cerca di rimanere aderenti a ciò che la persona si aspetta, sviluppando un design che, sia sotto il profilo meccanico che dell'intelligenza del sistema, sia il più fedele possibile all'anatomia e alla cinematica dell'essere umano". I creatori dell'universo di Horizon hanno sviluppato design biomorfi e implementato pattern comportamentali riconducibili all'animale a cui le macchine eventualmente assomigliano proprio per assicurare la leggibilità del robot da parte del giocatore, che in questo modo non si troverà impreparato davanti a un coccodrillo metallico con chiare intenzioni ostili.

    The imitation game

    Torniamo dietro le quinte e ricordiamo che GAIA nasconde il talentuoso team di Guerrilla Games. All'inizio dei lavori su Horizon Zero Dawn, gli sviluppatori hanno scelto di trarre ispirazione dal mondo dei dinosauri, presente da protagonista anche nell'ultimo trailer di Horizon Forbidden West (il nostro Giuseppe Arace ne ha parlato con il team nella nostra recente intervista a Guerrilla Games su Horizon Forbidden West). Il design seminale è stato quello del Divoratuono, apertamente ispirato ai grandi teropodi e in particolare al maestoso Tyrannosaurus Rex: ci sono voluti ben cinque modellatori impegnati per otto mesi per concludere il design della creatura, e tra il primo sketch e la sua implementazione nel videogioco sono trascorsi diciotto mesi.

    Questa macchina è un ottimo manifesto del metodo seguito da Guerrilla Games e di cui vi parlavamo poc'anzi: creare robot dalla forma riconoscibile dal giocatore, e per questo inquadrabili in uno schema comportamentale leggibile e, entro certi limiti, prevedibile (a nessuno verrebbe mai da pensare che quel gigantesco ammasso metallico possa essere un coccolone!). Non solo: ciascun robot è pensato da GAIA/Guerrilla come parte di una precisa nicchia ecologica. Gli spazi lasciati vuoti dagli animali estinti vengono riempiti da nuove creature che imitano i loro predecessori, forti di un'evoluzione durata miliardi di anni e interrotta soltanto da un evento disastroso e imprevedibile come la Piaga di Faro.

    In alcuni casi, la rappresentazione robotica presente in Horizon è più fedele delle ricostruzioni recenti fatte in ben più blasonate opere d'intrattenimento. Squarciavento, si parla di voi.

    Le imponenti macchine dinosauromorfe viste nel trailer dello scorso 27 maggio sono dotate di piume metalliche, proprio come gli esemplari di tirannosauridi Yutyrannus huali e Sinotyrannus kazuoensis scoperti a Liaoning, in Cina, responsabili di una grande rivoluzione nel mondo della paleontologia: questi tirannosauridi primitivi erano piumati, e la loro importanza scientifica è incalcolabile - ma non entusiasmatevi troppo, perché non sono antenati diretti del Tyrannosaurus rex e non sono stati scoperti esemplari piumati del dinosauro più famoso del mondo. È ormai accertato che piume o protopiume erano presenti su numerose specie di teropodi, ma prodotti cinematografici celebri come la serie Jurassic Park continuano ad ignorare le scoperte scientifiche proponendo grossi lucertoloni e Velociraptor blu di dubbio gusto. Viva le piume degli Squarciavento, viva Guerrilla Games!

    Dalla realtà al videogioco

    Come sottolineato da Roveda, anche la robotica "vera" prende spunto dalla genialità della natura. Un esempio illustre sono le protesi Cheetah, introdotte nel 1996 e prodotte dalla ditta islandese Ossur, strutturate con la forma delle zampe posteriori del velocissimo ghepardo, due lame di carbonio che hanno accompagnato i sogni di migliaia di corridori paralimpici. Fun fact: ricordano molto gli arti meccanici del Longipede, vero? C'è poi il celeberrimo Spot, che con grazia tutta animale fa sfoggio degli eccezionali talenti di Boston Dynamics, azienda all'avanguardia nel campo della robotica. "I miei preferiti sono certamente i robot prodotti da Festo: si tratta di una compagnia eccezionale in questo campo" ci racconta Roveda, "hanno prodotto macchine ispirate a tanti animali diversi, da invertebrati come le meduse a vertebrati come pinguini e canguri".

    Vengono chiamati robot biomorfi, perché è proprio dalle forme di vita che popolano il nostro pianeta che traggono ispirazione. Non si guarda soltanto agli animali: sono le piante (e i funghi!) i veri protagonisti dei nostri ecosistemi! Speriamo di vedere in Horizon Forbidden West un numero maggiore di robot ispirati alle piante, poiché erano soltanto due le specie plantoidi presenti nel primo capitolo della serie. L'Italia è all'avanguardia sotto questo punto di vista, perché il primo robot dotato di capacità sensoriali tipiche delle piante è nato proprio nel nostro Paese, ad opera del team di Barbara Mazzolai, Direttrice del Centro di Micro-Biorobotica dell'Istituto Italiano di Tecnologia e specializzata in robotica bioispirata. Il Plantoide - si chiama proprio così - è capace di adattarsi alle diverse condizioni del terreno e di cambiare la propria morfologia in base agli stimoli ambientali percepiti, muovendosi in maniera autonoma alla ricerca di acqua e altri nutrienti.

    Le macchine create da GAIA hanno capacità adattive ancora più spiccate, e la sottofunzione dell'IA deputata alla loro progettazione reagisce ai loro eventuali insuccessi (magari contro la nostra Aloy) rafforzandone l'esoscheletro o dotandole di nuove componenti utili alla sopravvivenza. Così come il ciclo biologico di ogni organismo è composto da tre fasi, ossia crescita, rimodellamento e morfogenesi, così anche i robot progettati da GAIA sono bio-ispirati al fine di crescere e adattarsi all'ambiente in cui vivono.

    "Nella robotica attuale non siamo ancora ai livelli videoludici, certo" ci dice Roveda, "ma si cerca di sfruttare le caratteristiche dei diversi animali o dell'uomo per implementare soluzioni ad elevata flessibilità. L'intelligenza artificiale gioca un ruolo cruciale: più il sistema in cui il robot opera è complesso, più è difficile definire strategie da programmare a priori. È per questo che si cerca di adeguare i pattern comportamentali nella maniera più flessibile possibile. Grazie ad algoritmi di machine learning sempre più avanzati, cui lavoriamo costantemente presso l'IDSIA, miglioriamo sempre più la capacità del robot di affrontare i vari scenari in cui si trova a operare". Queste capacità adattive sono fondamentali in contesti pericolosi, come luoghi interessati da calamità naturali o causate dall'uomo: è il caso di Soryu, il robot serpentiforme che si è trovato ad ispezionare la centrale nucleare di Fukushima in parti ad elevatissima carica radioattiva in occasione del disastro avvenuto nel marzo 2011.

    Anche l'ecosostenibilità e l'autonomia delle macchine sono un punti focali tanto per GAIA quanto per i ricercatori del nostro mondo. Nella terra distrutta dalla Piaga di Faro è di vitale importanza che i robot chiamati al processo di ricostruzione riescano ad alimentarsi da soli, in particolare cibandosi di biomassa. Questa idea - insieme ad altre suggestioni poi impiegate nello sviluppo da Guerrilla Games - è frutto del confronto costante tra il team di sviluppo e gli accademici dell'Università di Delft, centro olandese all'avanguardia nella robotica, negli anni di gestazione di Horizon Zero Dawn.

    Roveda evidenzia i grandi progressi scientifici degli ultimi anni sotto questo profilo, visto che la questione dell'autonomia delle macchine è prioritaria nella robotica attuale, "sia per lo svolgimento dei compiti del robot che per l'autodiagnostica. E vi sono già esempi in questo senso, con robot e droni che tornano automaticamente nelle stazioni di ricarica quando hanno bisogno di energia elettrica, orientandosi tramite GPS e sfruttando la loro self-awareness e le capacità di localizzazione e analisi dell'ambiente circostante". Inoltre, la presenza di muscoli artificiali protetti da resistenti esoscheletri assicura la massima resistenza possibile a urti e traumi, in maniera più efficiente rispetto ad un sistema scheletrico interno.

    Siamo davvero curiosi di scoprire cosa ci riserveranno gli sviluppatori di Horizon Forbidden West in questo secondo capitolo della serie, mostratosi in un trailer che fa ben sperare sulla cura con cui sono state disegnate e implementate le nuove macchine, progettate con un approccio scientifico che ha destato ammirazione non soltanto tra i giocatori. Ringraziamo Loris Roveda per questa chiacchierata sul design delle macchine di Horizon - e non solo - e per averci fatto viaggiare tra realtà e videogioco, nella certezza che ricercatori come lui sapranno spingere sempre più in là le frontiere della robotica.

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