Perché l’Intelligenza di Sciame è Importante per i Veicoli Spaziali Autonomi

Fino a poco tempo fa, il metodo dominante per produrre una macchina in movimento, sia essa un aeroplano, un veicolo spaziale o un sottomarino, era progettarla accanto a sistemi meccanici ben consolidati. Più recentemente è emersa l’idea della “bionica”, in cui i progetti artificiali imitano quelli biologici, soprattutto per caratteristiche come la morfologia e la locomozione. Questo può assumere la forma di imitare le libellule per creare micro‑drone, mani umane per robot, o costruire veicoli subacquei a forma di creature marine.

Questo approccio consente di sfruttare i miliardi di anni di processo evolutivo che hanno ottimizzato forme e strutture per condizioni specifiche, solitamente con una forte tendenza all’efficienza energetica e alla resilienza, che i progetti ingegneristici artificiali faticano a eguagliare.

Un nuovo articolo scientifico cerca di spingere questa idea oltre, scritto da ricercatori dell’Università di Pechino e della China Academy of Aerospace System and Innovation. Lo studio sostiene che un nuovo concetto chiamato Extensive Bionic Intelligence (EBI) potrebbe potenziare ulteriormente i sistemi artificiali trapiantando meccanismi evolutivi raffinati in miliardi di anni, soprattutto per le applicazioni aerospaziali.

È stato pubblicato nel Chinese Journal of Aeronautics¹ con il titolo “Thoughts on extensive bionics intelligence in aerospace field”.

Bionica vs Bionica Estesa

Una ragione per cui i sistemi complessi stanno gradualmente prendendo sempre più ispirazione dai sistemi biologici è che, man mano che la loro complessità aumenta, il loro progetto affronta gli stessi problemi degli organismi biologici:

• Una rete complessa di diversi componenti deve funzionare insieme senza intoppi.
• Condizioni e ambienti mutevoli richiedono un’adattamento rapido.
• “Emergenza macroscopia a più livelli di funzioni sofisticate assenti nei singoli componenti, evolvendo in modo ordinato all’interno di ambienti dinamici.”

“La bionica consiste nel prendere un organismo specifico come oggetto e imitare le sue caratteristiche distintive, per ottenere un’alta coerenza tra i sistemi artificiali e gli organismi naturali negli attributi fisici, nelle caratteristiche di movimento e negli scenari di applicazione. La ricerca della somiglianza ultima tra l’oggetto artificiale e l’organismo naturale è il concetto fondamentale della bionica.”

Questo può creare progetti molto interessanti simili ad animali, come, ad esempio, il design a forma di manta di un drone subacqueo di Northrop Grumman (NOC ) (segui il link per il nostro report su quella azienda).

Tuttavia, questo approccio è anche limitato poiché può solo imitare organismi reali. Non può iterare molto su un progetto e sarà alla fine vincolato dal design che aveva senso per strutture biologiche fragili, e non da quello che potrebbero essere progetti ispirati alla vita, tenendo conto dei vantaggi dei materiali artificiali.

Ecco perché il nuovo approccio della “bionica estesa” è ora preso in considerazione. Non si limita a imitare il risultato finale (gli organismi viventi) ma anche i processi che li hanno creati, i quali potrebbero o meno produrre risultati simili quando applicati a sistemi artificiali.

“La bionica estesa si libera dalla mentalità stereotipata della “corrispondenza uno‑a‑uno” (ad esempio, progettare pesci robotici solo imitandone le creature nuotanti o droni copiando animali volanti). Esplora vari schemi biologici in natura, inclusi schemi morfologici, strutturali, comportamentali, di ragionamento, organizzativi e di sciame, per poi astrarre metodologie universali applicabili ai sistemi artificiali.”

Fonte: Chinese Journal of Aeronautics

Applicare la Bionica Estesa

In generale, l’Extensive Bionic Intelligence (EBI) mira a integrare molti campi scientifici in una nuova scuola di ingegneria e design:

• Evoluzione biologica (l’emergere dell’intelligenza in natura),
• Le basi materiali e i meccanismi di elaborazione dell’informazione delle neuroscienze (la base neurale dell’intelligenza)
• Scienza cognitiva (le manifestazioni fondamentali dell’intelligenza),
• La psicologia (le manifestazioni avanzate dell’intelligenza) integra teorie multidisciplinari per formare un quadro teorico e tecnologico per la scienza dell’intelligenza.

Ciò dovrebbe essere particolarmente rilevante per i sistemi bio‑ispirati e l’intelligenza di sciame, in particolare per lo sviluppo futuro di veicoli spaziali autonomi e intelligenti e dei sistemi aerospaziali.

“Gli organismi più complessi forniscono anche paradigmi preziosi. Ad esempio, la rete neurale distribuita e la cognizione flessibile dei polpi dimostrano intelligenza decentralizzata e capacità di risoluzione dei problemi adattive, offrendo nuove intuizioni per progettare sistemi senza pilota altamente autonomi.”

EBI può anche offrire il valore aggiunto di integrare più di un design contemporaneamente, rendendolo più capace di creare un “ecosistema” di droni o robot rispetto all’imitazione uno‑a‑uno della bionica classica.
Faciliterà l’integrazione interdisciplinare di più sistemi e obiettivi, allontanandosi dal precedente approccio bionico più semplice che finora ha prodotto solo risultati misti nella realizzazione di strumenti funzionali.

“La tecnologia EBI rompe il fenomeno di isolamento delle specie nei processi di apprendimento biologico, abbandonando approcci di trasferimento semplicistici e grezzi come “imitare i pesci sott’acqua”, “replicare gli uccelli in volo” e “imitare i lupi sulla terra”.”

Fonte: Chinese Journal of Aeronautics

• Comportamento di volo in stormi di uccelli per il coordinamento di più UAV (ampio ambito di imitazione).
• Algoritmo di nuoto in banco dei pesci per ottimizzare il controllo delle formazioni satellitari (trascendenza dei confini di specie).
• Esplorazione di sistemi di sciame senza pilota (potenziamento dell’integrazione interdisciplinare).
• Imitare i principi dei sistemi neurali umani per simulare agenti cognitivi simili all’umano con capacità di pensiero e apprendimento (concentrandosi sul concetto di intelligenza).

Intelligenza Bionica Estesa per l’Aerospazio

EBI per la Percezione Ambientale

Gli organismi biologici utilizzano la visione a polarizzazione per la navigazione, l’evitamento dei predatori, la caccia e la comunicazione. Hanno inoltre sviluppato molte forme di vista e sensi che possono essere applicati a progetti artificiali:

• Il US Air Force Research Laboratory ha applicato sistemi di occhi composti a missili aria‑aria a corto raggio, consentendo un rapido blocco del bersaglio da parte dei seeker.
• Il sistema CurvACE di occhio composto artificiale curvo è stato impiegato su droni per odometria a breve distanza, tracciamento di bersagli e esperimenti di stabilizzazione visiva.
• Rilevamento astronomico spaziale a campo largo di raggi X tramite la tecnologia di imaging a focale a occhio di aragosta sviluppata dal National Astronomical Observatories della Chinese Academy of Sciences (NAOC).
• Imitare, con una rete neurale artificiale, le sequenze di spike asincroni degli animali per segnalare variazioni di luce al cervello, aiutando nella cattura di dinamiche ad alta velocità.

EBI per il Calcolo Integrato

La ricerca dell’Università Tsinghua ha utilizzato reti convoluzionali basate su array di memristori per ottenere un’efficienza energetica di due ordini di grandezza superiore rispetto alle GPU (Graphics Processing Units) durante l’elaborazione di Convolutional Neural Networks (CNN).

Allo stesso modo, il calcolo neuromorfico come il chip neuromorfico Darwin III dell’Università Zhejiang può supportare oltre 2 milioni di neuroni e 100 milioni di sinapsi su un singolo chip, avvicinandosi al numero di neuroni presenti in animali semplici.

Questa imitazione della neurologia animale può arrivare al livello del transistor, con transistor neuromorfici in nanofili di silicio che imitano la plasticità neuronale tramite film di silicato sol‑gel drogati con ioni.

EBI per il Processo Decisionale Individuale

In generale, il processo decisionale autonomo è soggetto a vincoli di calcolo, archiviazione e limitazioni di risorse più che all’intelligenza centralizzata che può accedere a supercomputer o al cloud computing.

EBI può utilizzare algoritmi genetici, ottimizzazione di sciami di particelle, ottimizzatore del lupo grigio e algoritmi di sciame di pesci artificiali per decidere movimenti, direzioni, azioni, ecc., di robot e droni.

Questo si adatta al passaggio da asset aerospaziali controllati centralmente a sistemi autonomi che devono prendere decisioni utili con potenza, larghezza di banda, capacità di calcolo e supervisione umana limitate.

Un modello di dopamina bio‑ispirato per il processo decisionale autonomo nei robot potrebbe persino essere sviluppato, dove la dopamina regola motivazione e ricompensa, come nei cervelli umani.

EBI per il Controllo Cooperativo

La cosiddetta “intelligenza di sciame” si basa sull’emergere di comportamenti di gruppo intelligenti e complessi e sulla coordinazione, nonostante l’intelligenza limitata dei singoli componenti. I banchi di pesci, gli stormi di uccelli e gli sciami di api mostrano tale capacità.
Tale controllo cooperativo bio‑ispirato che manca di nodi centrali fissi può consentire a sciami di veicoli spaziali di operare senza topologie di comunicazione rigide, migliorando la resilienza a scenari imprevisti come l’assenza o il guasto di singoli individui.

EBI per la Teoria dei Giochi Avversari

Poiché una delle applicazioni di sciami artificiali e bionica è nelle telecomunicazioni e nelle applicazioni di difesa, la capacità di attaccare o resistere agli attacchi è importante.
Ciò rende i comportamenti di gruppo biologici, come i branchi di lupi che cacciano cooperativamente o i banchi di pesci che evitano l’accerchiamento, particolarmente interessanti. Questo può anche promuovere l’efficienza del gruppo a costo individuale dei componenti di uno sciame, ad esempio sacrificando un fuggitivo per garantire la fuga degli altri, simile a un predatore forte che caccia gli individui più deboli all’interno del gruppo di prede.

EBI, IA & Tecnologie Spaziali

Rendere le Tecnologie Spaziali Adattive

Il rapido sviluppo dell’intelligenza artificiale rende l’intelligenza bionica estesa ancora più importante per le applicazioni aerospaziali. L’importanza in rapida crescita delle tecnologie spaziali, grazie ai lanciatori riutilizzabili, rende inoltre cruciale aumentare l’autonomia dei veicoli spaziali.

“Le quattro capacità chiave di ‘accesso allo spazio, utilizzo dello spazio, sviluppo dello spazio e esplorazione dello spazio’ impongono richieste più elevate sui nuovi sistemi aerospaziali, inclusi i sistemi di trasporto spaziale, le infrastrutture spaziali, la produzione spaziale, i sistemi di esplorazione del profondo spazio e i sistemi di sviluppo.”

Idealmente, tali sistemi aerospaziali IA bio‑ispirati integrerebbero diverse capacità:

• Un sistema integrato di percezione, memoria, ragionamento e processo decisionale usando EBI.
• L’intelligenza di sciame crea comportamenti globali complessi da semplici regole locali e li mantiene stabili e prevedibili.
• Ristrutturazione dinamica della connettività neuronale per adattarsi a nuovi scenari e andare oltre i limiti dei dataset di addestramento iniziali.

Fonte: Chinese Journal of Aeronautics

Accelerare lo Sviluppo di EBI

I ricercatori sostengono che per accelerare lo sviluppo e l’adozione dell’Extensive Bionic Intelligence, è necessario compiere alcuni passi.

Il primo è la creazione di un database completo di bio‑intelligenza. Sarà essenziale processare e categorizzare grandi volumi di dati di osservazione biologica, affinando progressivamente i database di bio‑intelligenza. In questo modo, la standardizzazione dei dati biologici eterogenei garantirà la loro utilità per la modellazione computazionale e la progettazione di prototipi fisici.

Una volta creato questo database completo di intelligenza biologica, sarà possibile selezionare rapidamente i target di imitazione più allineati al compito. Questo dovrà comunque corrispondere anche agli obiettivi umani, il che potrebbe non essere semplice.

“La principale difficoltà tecnica è stabilire meccanismi di mappatura precisi che allineino i vantaggi biologici complessi con i compiti ingegneristici specifici della missione, evitando sovrasemplificazioni o perdite dell’essenza funzionale.”

Successivamente, sarà necessario stabilire meccanismi evolutivi rapidi per ottenere un addestramento agile per nuovi ambienti e problemi. Dovrà inoltre integrare tecnologie di percezione e controllo bionico esteso.
Una volta compiuti tutti questi passi, il campo dell’EBI dovrebbe essere in grado di contribuire all’esplorazione autonoma del profondo spazio, al coordinamento multi‑robot extraterrestre e ai sistemi satellitari software‑defined, guidando miglioramenti dirompenti nell’intelligenza dei sistemi aerospaziali senza pilota.

Investire nell’Intelligenza senza Pilota

Kratos Defense & Security Solutions

Iniziata con un focus sull’infrastruttura e le reti di telecomunicazioni per la difesa, Kratos ha effettuato dal 2004 una serie di acquisizioni di aziende elettroniche e di difesa di piccole o medie dimensioni.

Ciò l’ha portata a diventare un fornitore importante di soluzioni di telecomunicazioni aerospaziali.

Fonte: Kratos Space

Kratos si sta anche espandendo rapidamente nei segmenti dei droni e dei missili, in particolare nella categoria di munizioni “economiche e sufficienti”, importante poiché la produzione di sistemi d’arma costosi sia per ruoli di attacco che di difesa fatica a tenere il passo con il consumo nei conflitti come Ucraina e Iran.

In tal senso, Kratos è un fornitore di motori per missili subsonici e supersonici, come i turbojet della serie GEK e i motori a razzo solido Zeus.

Produce anche l’XQ-58 Valkyrie Uncrewed Tactical Aircraft (UTA) così come drone aerial targets per testare le armi.

Sul terreno, sta creando remote-controlled and self-driving trucks and ground logistics systems, high-energy lasers, piattaforme mobili leggere, schermate da interferenze elettromagnetiche C5ISR systems (Command, Control, Communications, Computers, Cyber, Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance), e il Sentinel Weapon System, un sistema di missili balistici intercontinentali (ICBM) basato a terra in fase di sviluppo

Le aziende come Kratos sono sufficientemente piccole da rimanere agili, ma abbastanza grandi da avere la capacità di implementare nuovi concetti come l’Extensive Bionic Intelligence nei suoi droni autonomi e in altre armi. In tal modo, probabilmente potranno capitalizzare sui progressi paralleli nell’edge AI, nella fusione dei sensori, nella coordinazione decentralizzata e nella pianificazione di missioni multi‑agente.

(Puoi anche leggere il nostro report completo di investimento su Kratos per ulteriori informazioni)

Ultime Notizie e Sviluppi delle Azioni di Kratos Defense & Security Solutions (KTOS)

Studio di Riferimento

^{1. Junzhi Yu, et al. Riflessioni sull’intelligenza bionica estesa nel campo aerospaziale. Chinese Journal of Aeronautics. 13 marzo 2026, 104161. https&#58//doi.org/10.1016/j.cja.2026.104161}