L’applicazione di tecniche olografiche e di intelligenza artificiale in ambito sanitario promette molti vantaggi: miglioramento delle cure e riduzione dei costi, in primis. Molte pratiche legate agli ologrammi sono già in uso, dalla diagnostica alla chirurgia, e in corso vi sono diverse sperimentazioni che fanno ben sperare.
Investire una quota consistente dei fondi del Recovery Fund su questi temi dovrebbe essere non solo un obiettivo strategico da considerare con attenzione, ma in primo luogo un fatto quasi scontato alla luce di una seria valutazione costi benefici.
Ologrammi e AI: i vantaggi
Riflettendo attentamente, non si può non riconoscere che l’idea di unire le tecniche olografiche con l’intelligenza artificiale sarà sicuramente la strada maestra per generare applicazioni e algoritmi che possano avere caratteristiche umane.
Questo potrà essere vero per tre ordini di motivi.
- Il primo è legato ai minori costi. Nel momento in cui le tecniche olografiche si saranno sviluppate riprodurre un’immagine fedele di un essere umano sarà possibile a costi estremamente bassi. Piuttosto che costruire androidi diverrà più utile in molti casi costruire degli ologrammi in grado di interagire con l’ambiente esterno.
- Il secondo è legato al fatto che gran parte delle interazioni con l’esterno saranno costituite da azioni che non hanno un contenuto fisico, ma che saranno costituite da una serie di input digitali perfettamente gestibili attraverso ologrammi interagenti.
- Infine, il grado di fedeltà delle ricostruzioni olografiche rispetto al modello originale sarà altissimo, molto superiore a quello delle ricostruzioni fatte attraverso androidi reali che saranno alla fine utili solo per sostituire l’uomo nei lavori pesanti.
Cos’è un ologramma
Gli ologrammi furono inventati nel 1947 dal fisico ungherese Dennis Gabor che per questa scoperta ricevette il premio Nobel nel 1971. Gli ologrammi sfruttano quella particolare proprietà dei laser che consiste nella coerenza della luce. Un fascio di luce viene detto coerente quando la differenza di fase rimane costante nel tempo. È l’esatto contrario della luce naturale che è estremamente incoerente.
Questa costanza della fase può essere sfruttata ad esempio nella chirurgia laser per compiere micro-interventi con bassissimo grado di invasività. Gli ologrammi sono una combinazione di due fasci laser, di cui il primo viene diffratto dall’oggetto, il secondo viene riflesso da uno specchio, che vengono fatti interferire fra di loro per costruire delle immagini 3D molto fedeli.
Tecniche olografiche: progressi e sperimentazioni
I progressi fatti dalle tecniche olografiche sono stati enormi negli ultimi anni, anche se dobbiamo ammettere di essere ancora abbastanza lontani da quello che la fantascienza ha immaginato.
Ologrammi e fantascienza, da Star Wars a Star Trek
La fantascienza, del resto, ha già da tempo descritto nel dettaglio le applicazioni possibili degli ologrammi. I cultori della saga di Star Wars ricordano che già nel primo film della serie la principessa Leila manda il suo messaggio di richiesta di aiuto attraverso un ologramma che viene custodito nella memoria dell’androide C1-P8 (R2-D2 nella versione originale). I fan di Star Trek ricordano anche l’ologramma medico nella serie Star Trek Voyager costruito come un sofisticato mix di intelligenza artificiale e tecniche olografiche e che riesce a sostituire completamente un personaggio reale, avendo anche il vantaggio di non ammalarsi durante le epidemie che può curare senza dover prendere precauzioni.
Oggi siamo ormai quasi riusciti a rendere reale quello che veniva descritto in Star Wars, quello che viene descritto in Star Trek invece rimane ancora in gran parte fantascienza, ma che potrà facilmente diventare realtà quando si avranno a disposizione le potenze di calcolo dei computer quantistici.
Si sta sperimentando la realizzazione dei primi film olografici, film che avranno un grado di realismo elevatissimo. Fino ad oggi gli ologrammi sono stati quasi esclusivamente stampati, ma questo ovviamente ha limitato molto le loro potenzialità. I ricercatori dell’Un. di Tokio hanno realizzazione dei filmati olografici proiettando gli ologrammi su metasuperfici (superfici che hanno spessore di pochi nanometri) e che permettono una manipolazione della luce. In questo caso i ricercatori hanno costruito 48 fotogrammi e, rifacendosi alle vecchie tecniche dei fratelli Lumiere, li hanno proiettati in sequenza. Né è venuta fuori un’immagine tridimensionale in movimento che è apparsa come sospesa in aria. Il punto ancora critico è che per realizzare pochi minuti di proiezione occorrono oggi circa mille ore di lavorazione per la produzione dei fotogrammi.
Proiezioni olografiche interagenti
Sempre in Giappone, ma all’Università di Tsukuba, i ricercatori stanno lavorando su un altro progetto innovativo che è quello delle proiezioni olografiche interagenti. Questo è un campo molto promettente perché i ricercatori sono riusciti a produrre degli ologrammi che si modificano quando vengono toccati. Utilizzando un laser a femtosecondi si riesce a creare immagini olografiche touch che permetteranno a breve di ampliare le potenzialità della realtà aumentata, fino ad arrivare a realizzare delle consolle olografiche attraverso le quali poter interagire con l’ambiente e che potranno, ad esempio, essere comandate con lo sguardo.
Le tecniche olografiche in medicina
Accanto a queste applicazioni futuribili vi sono, però, già molte applicazioni reali e concrete delle tecniche olografiche in medicina.
La diagnostica per immagini ha avuto e avrà ancora di più in futuro un grande impulso dall’utilizzo delle tecniche olografiche. Ecografie, tac e risonanze con tecniche olografiche permetteranno un salto di qualità nella possibilità di diagnosticare precocemente molte malattie. Oggi è già possibile attraverso visori di realtà aumentata interagire con le immagini prodotte dagli strumenti diagnostici in formato 3D. Ciò significa che il medico potrà analizzare i referti girandoli e guardandoli da più prospettive diverse e avendo, quindi, un maggior grado di accuratezza nell’analisi. Questa tecnica viene utilizzata, ad esempio, per meglio programmare interventi complessi di chirurgia, ad esempio maxillo-facciale, avendo a disposizione delle ricostruzioni fedeli e tridimensionali dell’intero cranio.
Anche nella pratica chirurgica gli ologrammi potranno aiutare le tecniche già consolidate di chirurgia robotica, permettendo una maggiore precisione una minore invasività delle procedure. Grazie a queste tecniche è stata salvata la vita di una Bambina di sei anni, Melissa, che era affetta da un raro e grave tumore che si era sviluppato sulle pareti del cuore. Attraverso la ricostruzione olografica del cuore della piccola è stato possibile condurre a termine un intervento che ha preservato il cuore, andando a rimuovere solo la parte malata con estrema precisione. Fino a poco tempo fa il tumore sarebbe stato inoperabile e la bambina sarebbe andata incontro a una morte certa nel giro di poco tempo.
L’unione di tecniche diagnostiche olografiche e AI
Ulteriori e interessanti sviluppi possono venire dall’unione di tecniche diagnostiche olografiche con algoritmi di intelligenza artificiale. Il National University Health System di Singapore sta lavorando ad un algoritmo che preveda i rischi di caduta per i pazienti nei reparti partendo da analisi di immagini olografiche in 3D. La valutazione di tali rischi è fondamentale per prevenire cadute e lesioni correlate alle cadute per i pazienti ospedalieri. Sempre nello stesso ospedale è stata messa a punto una piattaforma decisionale per la gestione dei tumori gastroesofagei che permette la condivisione dei dati del paziente e dei referti in 3D della diagnostica per immagini per ottenere consulti da team multidisciplinari in remoto. Questa piattaforma è molto utile per i piccoli ospedali periferici che possono ricevere, semplicemente inserendo i dati clinici, consulti rapidi e raccomandazioni di trattamento aggiornate.
Infine, da referti olografici in 3D, un algoritmo di intelligenza artificiale può analizzare accuratamente la parte posteriore dell’occhio e rilevare con precisione se esiste una condizione oculare che indica un tumore al cervello o altre condizioni potenzialmente letali o che minacciano la vista.
Conclusioni
Dall’analisi di questi esempi si evince fortissima la necessità di far fare alla sanità il salto verso la digitalizzazione spinta, sia per migliorare le cure e le possibilità di guarigione, sia per ridurre i costi. La digitalizzazione della sanità produce, quindi, un doppio vantaggio e l’opportunità del Recovery Fund dovrebbe far riflettere sulla necessità di dedicare risorse anche a questi sviluppi.
