Il 7 ottobre 2026 la startup americana Atomic Machines ha presentato il Matter Compiler, un sistema che dichiara di costruire micromacchine funzionanti, con parti in movimento e più materiali, partendo dal solo codice e senza attrezzature dedicate a ogni prodotto. Dettagli e cifre per ora sono quelli dell’azienda, ma l’annuncio riporta l’attenzione su un’idea che ha una storia lunga, nella fantascienza e nell’ingegneria: descrivere un oggetto fisico con un linguaggio e lasciare che una macchina lo realizzi.

Il compilatore di materia di Stephenson

Il nome del sistema viene da The Diamond Age: Or, A Young Lady’s Illustrated Primer, il romanzo di Neal Stephenson uscito nel 1995 per Bantam Spectra, premio Hugo e premio Locus nel 1996. Stephenson veniva da Snow Crash, del 1992, uno dei romanzi di riferimento del cyberpunk, e con The Diamond Age sposta lo sguardo dalle reti alla materia.

Nel romanzo, ambientato nel ventiduesimo secolo, quasi tutti gli oggetti escono da un matter compiler, un apparecchio che assembla prodotti a partire da molecole di base. Le molecole e l’energia arrivano attraverso il Feed, una rete centralizzata controllata dai neo-vittoriani di New Atlantis. Contro il Feed cresce il Seed, una tecnologia anarchica e decentrata: un seme che contiene le istruzioni per crescere da sé ciò che serve, senza passare dalla rete.

La nanotecnologia del romanzo segue da vicino quella immaginata da Eric Drexler in Engines of Creation, del 1986. La tensione fra Feed e Seed attraversa anche la cultura maker e quella del software libero, e riguarda chi controlla gli strumenti che trasformano un’istruzione in un oggetto.

Stephenson non è stato il primo. Nel film Il pianeta proibito, del 1956, la macchina dei Krell materializza ciò che pensano i suoi utenti, compresi i mostri dell’inconscio. In A for Anything di Damon Knight, uscito nel 1959 come The People Maker e riscritto nel 1961, il Gismo duplica qualsiasi oggetto, anche un altro Gismo, e la società che ne nasce è schiavista, perché l’unica cosa che conserva valore è il lavoro umano. Dal 1987 i replicatori di Star Trek: The Next Generation producono cibo, medicine e pezzi di ricambio a partire da una struttura molecolare in archivio. In Singularity Sky di Charles Stross, del 2003, una civiltà sconosciuta regala macchine cornucopia a un pianeta tenuto a un livello tecnologico ottocentesco, e in pochi giorni economia e governo vanno in pezzi.

Queste storie si chiedono che cosa resta scarso quando fabbricare diventa facile. Per Knight è il lavoro, per Stross il potere che regge l’ordine sociale, per Stephenson l’educazione e l’appartenenza a una comunità: il Primer del sottotitolo è un libro interattivo che accompagna la crescita di una bambina.

L’hardware che si scrive già come codice

L’idea di descrivere l’hardware con un linguaggio e lasciare a una catena di strumenti il resto ha una storia lunga.

  • I chip. Da quarant’anni i circuiti digitali si scrivono in linguaggi di descrizione dell’hardware come Verilog e VHDL, e il software di sintesi li traduce nel layout da cui la fonderia ricava le maschere. Con Tiny Tapeout chiunque può mandare in produzione un piccolo progetto su processi con kit di sviluppo aperti, SkyWater a 130 nanometri, IHP a 130 e GlobalFoundries a 180. La tornata TTSKY25a su SkyWater ha raccolto 237 progetti da tutto il mondo.
  • I circuiti stampati. atopile descrive una scheda con un linguaggio dichiarativo, ato, fatto di moduli, interfacce, unità e tolleranze. Si scrive un requisito come 10uF +/- 20% e lo strumento sceglie il componente.
  • La lamiera. Machina Labs forma pezzi in lamiera con robot industriali che seguono percorsi calcolati dal CAD, senza stampi, misurando e correggendo il pezzo durante la lavorazione.
  • La stampa 3D. Nel 2008 la RepRap Darwin ha stampato più della metà delle proprie parti in plastica, con progetto e software sotto licenza libera. Pochi anni prima il Center for Bits and Atoms del MIT aveva cominciato a replicare nel mondo i fab lab, dove due laboratori identici si scambiano un file e ottengono lo stesso oggetto.

Tiny Tapeout, atopile, la RepRap e i fab lab stanno dalla parte del Seed, con linguaggi aperti, processi documentati e comunità. Le fabbriche digitali proprietarie, per ora, stanno dalla parte del Feed.

Integrazione continua anche per l’hardware

Se l’hardware si scrive come codice, si può anche collaudare come codice, con gli stessi processi di integrazione e rilascio continui (CI/CD). Nel maggio 2021 il team software di SpaceX ha descritto su Reddit come lo fa. Le pipeline partono dai test rapidi ed economici e, se questi passano, proseguono con quelli lunghi e complessi. Accanto alle simulazioni pure ci sono banchi hardware-in-the-loop, con copie dei computer e dell’elettronica di volo su cui gira il software vero, e gli sviluppatori possono provare una modifica su quei banchi prima ancora di integrarla. Per Starlink i banchi sono satelliti presi dalla linea di produzione e collegati al sistema di integrazione continua.

Le fabbriche digitali più recenti portano lo stesso ciclo dentro la produzione: ogni operazione viene misurata, e quello che si impara entra nel progetto successivo. Il collaudo sta dentro il processo produttivo, a ogni passo.

Quando il prodotto è una macchina autonoma, un robot o una micromacchina che lavora nel corpo, la pipeline continua anche dopo il rilascio. È il tema di DebugABot, l’iniziativa di ricerca che porto avanti sul debugging dei sistemi autonomi, software e fisici. Propone nove primitive organizzate in tre fasi, identificare, diagnosticare e intervenire, e un interruttore di arresto realizzato in hardware, su FPGA, sotto il livello in cui gira il modello. Copre la parte della catena che segue il rilascio, mentre la macchina lavora.

La cellula compila se stessa

Il paragone con la biologia è immediato. Il ribosoma è una macchina fissa che legge un’istruzione, l’RNA messaggero, e costruisce la proteina corrispondente concatenando venti tipi di amminoacidi. Una proteina di 150 amminoacidi ha 20¹⁵⁰ sequenze possibili, e secondo la stima che Jeff Holden, fondatore di Atomic Machines, riporta nel saggio che accompagna l’annuncio, l’evoluzione in quattro miliardi di anni ne ha esplorate circa 10¹⁶.

Del ribosoma conosciamo bene i numeri.

  • In Escherichia coli un ribosoma aggiunge circa 20 amminoacidi al secondo.
  • Il ribosoma batterico è fatto di tre RNA e di una cinquantina di proteine, e quelle proteine le costruiscono altri ribosomi, quindi la macchina produce i propri pezzi.
  • In condizioni favorevoli E. coli raddoppia la propria massa in circa 21 minuti, e secondo il modello di Rami Pugatch e Yinon Bar-On l’assemblaggio di un ribosoma richiede circa 6 minuti.

La cellula fa in un solo sistema quello che oggi nessuna fabbrica fa: legge le istruzioni, si procura le materie prime, costruisce le proprie macchine, controlla gli errori e alla fine copia anche le istruzioni e se stessa. È la macchina che John von Neumann aveva descritto in astratto fra la fine degli anni Quaranta e i primi anni Cinquanta, in lavori pubblicati postumi nel 1966: un costruttore universale capace di realizzare qualsiasi macchina descritta su un nastro, compresa una copia di sé con il nastro.

La biologia sintetica sta rifacendo questo percorso dal basso. Nel 2013 il gruppo di Michael Jewett ha costruito ribosomi funzionanti in provetta, trascrivendo l’RNA ribosomiale e assemblandolo con le proteine nello stesso estratto, uno dei passi verso una cellula sintetica che si replica. A marzo 2026 un gruppo dell’Università dell’Illinois guidato da Zan Luthey-Schulten ha simulato in 4D l’intero ciclo di JCVI-syn3A, la cellula minima con meno di 500 geni. Il ciclo simulato, di circa 105 minuti, si è discostato in media di due minuti da quello misurato in laboratorio.

Le differenze con le fabbriche digitali sono grandi. Il ribosoma misura circa 20 nanometri e lavora con precisione atomica, mentre i sistemi industriali più fini arrivano a dettagli di qualche micron. La cellula usa un alfabeto ristretto di componenti standard e affida la forma al ripiegamento, mentre una fabbrica lavora con metalli e leghe. Infine nessuna di queste fabbriche costruisce se stessa, così come la RepRap non stampava i propri motori.

Cosa ne penso

Credo che il futuro sarà incredibile. Stanno convergendo tre cose che fino a pochi anni fa erano separate: modelli che progettano a partire da una richiesta in linguaggio naturale, fabbriche che si riprogrammano senza cambiare attrezzature e una biologia sintetica che ha cominciato a costruire dal basso i pezzi della cellula. Il passaggio diretto dalla richiesta al prodotto, il prompt-to-product, segue la traiettoria che nel software ha portato dall’assembly ai compilatori e poi agli agenti che scrivono codice.

Quando un oggetto diventa codice, il codice si porta dietro le sue pratiche: versioni, revisioni, test, firme, catene di fornitura da verificare. Una micromacchina destinata al corpo umano, uno degli obiettivi dichiarati in questo campo, rientra nella regolazione dei dispositivi medici, e un progetto che si compila in un oggetto fisico pone problemi di sicurezza e di doppio uso diversi da quelli del software. È lavoro di governance da progettare insieme alla tecnologia.

Resta la domanda di Stephenson: Feed o Seed. Che il compilatore di materia sia una rete centralizzata o un insieme di strumenti aperti che chiunque può usare e studiare lo decideranno anche le comunità che hanno costruito la RepRap, i fab lab e i chip di Tiny Tapeout.

Ci stiamo lavorando anche noi.

Immagine di copertina: dettaglio della copertina dell’edizione tascabile Bantam Spectra di The Diamond Age di Neal Stephenson — © degli aventi diritto, tutti i diritti riservati. Riprodotta a titolo di citazione, per commento critico.