Botanical sensors - Implementation of plants in the design process

In building their tools, humans tend to mimic the general organization of animal anatomical structures; this suggests that our approach to design has been one of gradual replacement, expansion, or improvement of human functions. In particular, in interaction design, we have created devices such as computers and phones that, like humans, are equipped with a central brain, the processor, which governs the other organs such as ram, hardware, and video cards. After the conception and consolidation of the machine, the era of designing the human-interface interaction begins. The positive outcome of action between man and machine has specific prerequisites that have been studied for years by experts in psychology and communication as they are complex and often abstract. An interactive cycle is satisfactory if an action premeditated by the user is followed by immediate and satisfying feedback from the device; reliability, efficiency, and aesthetics of the system are all aspects that are developed in detail and the quality of responses. This thesis aims to demonstrate that these elements that make human-machine interaction complex already exist in nature. In particular, the world of plants offers a specific response to simplifying the interactive cycle. This is because plants intrinsically possess both the ability to perceive the environment with great sensitivity and react to external stimuli bringing with them many other benefits such as regeneration and self-repair, not to mention the environmental benefits. While human intelligence and everything designed, from computers to societies, are centered and hierarchical and thereby vulnerable, plants, if hit, grow back thanks to their organs that run parallel to their structure. As Stefano Mancuso says: "their modular construction is...a cooperative architecture, distributed, without command centers, able to resist repeated catastrophic events without losing functionality and ability to adapt with great rapidity to enormous environmental changes". These prerequisites make plants potential substitutes or collaborators of electronic devices as they too can fulfill the interactive cycle of control, action, and response. Specifically, plants would be a valuable component in creating interactive sensors, understood as devices that measure a physical quantity as an input and provide an output signal to measure or control a system (Treccani). Smoke sensors, for example, alert users of danger inside many public places; similarly, plants, due to their inherent sensitivities, could be part of a green monitoring system, making plants capable of responding to human needs. The research wants to explore the nature of plants by answering the question: if plants, as well as a sensor, can understand and analyze the ecosystem that surrounds them, reacting accordingly, can they be used as interactive sensors?

L’uomo tende a replicare l’organizzazione generale della struttura anatomica animale nella costruzione dei suoi strumenti; da questo ne consegue che il nostro approccio verso la progettazione è stato quello di una graduale sostituzione, espansione o miglioramento delle funzioni umane. In particolare, nel design dell'interazione abbiamo creato dispositivi quali computer e telefoni che, come gli esseri umani, sono dotati di un cervello centrale, il processore, il quale ha la funzione di governare gli altri organi come ram, hardware e schede video. Dopo l’ideazione e il consolidamento della macchina inizia l’epoca della progettazione dell’interazione uomo-interfaccia. L’esito positivo di un'azione tra uomo e macchina ha dei prerequisiti specifici che da anni vengono studiati da esperti di psicologia e comunicazione in quanto complessi e spesso astratti. Un ciclo interattivo risulta soddisfacente se a un'azione premeditata dall’utente segue un riscontro immediato e appagante da parte del dispositivo; affidabilità, efficienza ed estetica del sistema sono tutti aspetti che vengono sviluppati nei minimi dettagli così come la qualità delle risposte. L'obiettivo di questa tesi è dimostrare che questi elementi che rendono complessa l’interazione uomo - macchina esistono già in natura. In particolare, il mondo delle piante offre una risposta specifica alla semplificazione del ciclo interattivo: queste infatti possiedono in maniera intrinseca sia la capacità di percepire l’ambiente con grande sensibilità, sia la facoltà di reagire a stimoli esterni portando con sé numerosi altri benefici quali rigenerazione e autoriparazione, senza poi dimenticare i benefici ambientali. Peraltro, mentre l’intelligenza umana così come tutto ciò che progetta, dal computer alla società, è centrificato e gerarchico e di conseguenza vulnerabile, al contrario le piante se colpite in un punto ricrescono grazie ai loro organi che corrono equamente lungo la sua struttura. Come racconta Stefano Mancuso: “la loro costruzione modulare è…un’architettura cooperativa, distribuita, senza centri di comando, capace di resistere alla perfezione a ripetuti eventi catastrofici senza perdere funzionalità e in grado di adattarsi con grande rapidità a enormi cambiamenti ambientali”. Questi prerequisiti rendono le piante dei potenziali sostituti o collaboratori di dispositivi elettronici in quanto anch'esse sono in grado di soddisfare il ciclo interattivo composto da controllo, azione e risposta. In maniera specifica le piante sarebbero una componente utile alla creazione di sensori interattivi, intesi come dispositivi che misurano una grandezza fisica in ingresso e forniscono un segnale in uscita a fini di misurazione o di controllo di un sistema (Treccani). Per fare un esempio all’interno di numerosi luoghi pubblici si trovano sensori di fumo che con una risposta sonora avvisano gli utenti di un pericolo; allo stesso modo le piante, grazie alla loro sensibilità intrinseca, potrebbero essere parte di un sistema di monitoraggio verde, in grado di rispondere ai bisogni dell’uomo, creandoci di conseguenza un legame. La ricerca vuole quindi esplorare la natura delle piante rispondendo alla domanda: se le piante, cosi come un sensore, sono capaci d'intendere e quindi esplorare l’ecosistema che le circonda, reagendo di conseguenza, possono essere utilizzate come sensori interattivi?