Laboratori virtuali – Lavorare con attrezzature costose ed esperimenti pericolosi anche per gli studenti

Christina Schindler e Cornelius Weiß sul ellipsometro reale in camera bianca. (Foto: Mark Siaulys Pfeiffer)

Come nella realtà: dall'ellipsometro, che si trova nella camera bianca del laboratorio, esiste già un gemello digitale completo. (Grafico: Corneliu Weiß)

Laboratori ibridi possono estendere le risorse scarse dei laboratori fisici, che richiedono spazio e fondi, aggiungendo una componente virtuale e digitale. Il laboratorio virtuale HM per lo studio della micro e nanotecnologia permette agli studenti di eseguire esperimenti pericolosi e di utilizzare attrezzature costose.

Le scienze applicate, significa nei corsi di studio presso l'Università di Monaco (HM) anche una grande componente pratica. Ad esempio, nello studio della micro e nanotecnologia, gli studenti conducono esperimenti reali in laboratorio durante gli stage. Questo comporta un doppio rischio: da un lato, perché le attrezzature nel settore dei semiconduttori e della nanotecnologia sono spesso molto costose, dall'altro, perché alcuni esperimenti sono rischiosi, come ad esempio il maneggio di acidi corrosivi. Un team di ricercatori guidato dalla Prof.ssa Dr.ssa Christina Schindler e dal Dr. Cornelius Weiß presso la Facoltà di Scienze Naturali Applicate e Meccatronica della HM sta quindi creando un gemello digitale del laboratorio HM.

I laboratori virtuali offrono molte opportunità agli studenti

La riproduzione 1:1 dei laboratori nello spazio virtuale apre molte possibilità: gli studenti possono prepararsi meglio per il loro tempo in presenza e familiarizzare in anticipo con l'ambiente di laboratorio. Le domande aperte possono essere chiarite già in anticipo. Gli errori, che dal punto di vista della sicurezza sarebbero pericolosi, rimangono in un laboratorio virtuale senza conseguenze per la salute. E l'apprendimento della materia avviene in modo ludico. Interi esperimenti o singole parti di esperimenti possono essere testati e appresi come in un videogioco. "Il grande vantaggio della VR (Realtà Virtuale) vedo personalmente nel poter trasmettere contenuti complessi specifici di settore e fenomeni scientifici naturali, che altrimenti sono difficili da afferrare o visualizzare, in modo chiaro e anche ludico," afferma Weiß sulla didattica.

È previsto di programmare in futuro un gemello digitale completo dell'Università di Monaco, ma ci vorranno ancora alcuni anni. Attualmente si sta lavorando a un gemello digitale della cosiddetta camera bianca, un laboratorio in cui la concentrazione di particelle, polvere o germi trasportati dall'aria è molto bassa e che quindi può essere accessibile solo con abbigliamento protettivo. In una visita a 360°, si può esplorare la camera bianca e i gemelli digitali di singoli dispositivi come l'Ellipsometro o il Profilometro sono già disponibili per l'uso.

Collaborazione internazionale

Le possibilità di collaborazione internazionale sono altrettanto interessanti: in un programma Double Degree del master in Micro e Nanotecnologia presso la HM con l'Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) in Québec, Canada, i crediti di studio vengono riconosciuti reciprocamente e vengono rilasciati due diplomi contemporaneamente. In futuro, si prevede di consentire agli studenti l'accesso reciproco ai laboratori virtuali delle rispettive istituzioni, in modo che possano utilizzare diverse attrezzature e prepararsi ad un soggiorno all'estero.