21 settembre 2018

(3) Costruiamo la società intelligente - L'Italia in un mondo ciberfisico


Pubblico la terza parte del post dedicato alle nuove tecnologie, che potrebbero aiutarci a costruire una società intelligente, rendendo il nostro mondo più prospero e sicuro.

Chi fosse interessato, può leggere:




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3 - L'Italia in un mondo ciberfisico


3.1 - La società dell'abbondanza

Stiamo andando verso un mondo ciberfisico. Un mondo dove non solo le persone, ma tutti gli oggetti e i sistemi fisici rilevanti saranno in qualche modo integrati con tecnologie informatiche e connessi in rete.
In un mondo di oggetti intelligenti e comunicanti, gli uomini potranno controllare sempre meglio il proprio ambiente, sia naturale che artificiale, utilizzando modelli cibernetici virtuali, strettamente integrati con i sistemi fisici. 
Poter controllare significa poter governare, cioè poter finalizzare i sistemi fisici verso obiettivi sempre più utili agli esseri umani e poter creare un ambiente economico e sociale dove tutti gli uomini potranno avere la possibilità di vivere una vita più soddisfacente e più libera.
In una società globalmente connessa, il controllo, e quindi il governo, deve essere in qualche modo coordinato a livello globale. Nessuna comunità può pensare di essere un’isola e di fare da sola. Inoltre, anche per evitare il proliferare di conflitti, il governo deve operare con criteri di solidarietà e giustizia, in modo da produrre vantaggi per tutti gli esseri umani. 
La capacità tecnologica acquisita dall’uomo gli consente peraltro di creare e distribuire efficacemente risorse e beni ampiamente sufficienti a garantire il benessere e la soddisfazione di ogni essere umano, salvaguardando l’ambiente naturale e i diritti e le libertà degli individui. 
Possiamo realizzare una vera e propria società dell’abbondanza, basata sulla cooperazione e sulla solidarietà, che non lasci indietro nessuno. 
Acquisire questa consapevolezza e diffondere questa visione è essenziale per costruire una società davvero intelligente, un ambiente economico e sociale dove poter vivere un’avventura umana interessante, piacevole e ricca di appassionanti esperienze. 
Una società dall’abbondanza, intelligente anche tecnologicamente, rappresenta un’opportunità senza precedenti per unificare l’umanità e fare un enorme salto culturale. 
Un’opportunità che deve essere colta dagli esseri umani. Sono gli uomini a scegliere il loro futuro, e ciascuno di noi può dare il suo contributo, attraverso la forza di volontà, la creatività ed il dialogo. 

3.2 - La convergenza delle tecnologie 

Oggi nel mondo vi sono molte tecnologie emergenti che sono ormai abbastanza mature, che stanno convergendo e si stanno integrando tra di loro e praticamente in ogni tipo di oggetto e struttura del nostro ambiente fisico. 

Si tratta di tecnologie diverse, che possiamo raggruppare in quattro direttrici:


  1. Tecnologie per acquisire e gestire dati: ci forniscono risorse informatiche potentissime: potenza di calcolo, memoria, connettività, software, sensori e componenti integrabili negli oggetti (Internet of things). In particolare il cosiddetto “Cloud Computing” fornisce disponibilità praticamente illimitata di risorse informatiche distribuite attraverso la rete internet. La disponibilità di sensori sempre più miniaturizzati e a basso costo, inseribili su oggetti di qualunque tipo, ci consente di monitorare sempre più efficacemente l’ambiente fisico, raccogliendo e trasmettendo dati.
  2. Tecnologie per analizzare i dati (Big Data Analytics): ci forniscono la capacità di gestire e analizzare grandi quantità di dati disponibili in rete, traendone informazioni utili. Includono le tecniche di Intelligenza artificiale e “machine learning” (la capacità di analizzare le informazioni disponibili per prendere decisioni o a fare previsioni, anche imparando da ogni esperienza).
  3. Tecnologie per l’interazione uomo macchina: includono l’Interazione vocale, tattile (touch screen) e in realtà aumentata. In particolare i sistemi di visione con realtà aumentata sono utili, ad esempio, per supportare efficacemente i lavoratori nello svolgimento delle attività quotidiane.
  4. Tecnologie per linterazione con il mondo fisico: includono attuatori e robot, in grado di modificare l’ambiente fisico sulla base delle informazioni disponibili. La robotica mette a disposizione macchine in grado di svolgere autonomamente compiti anche complessi, collaborando con altre macchine o con gli esseri umani. La stampa 3D effettua una “stampa tridimensionale” dell’immagine virtuale di un oggetto, con la possibilità di realizzare un oggetto fisico a distanza.

Un aspetto di fondamentale importanza è anche quello relativo alla Cyber-security, in quanto i sistemi e tecnologie ciberfisiche devono avere un alto grado di affidabilità e devono garantire la sicurezza delle informazioni e la certezza delle transazioni che avvengono in rete.

Convergenza, integrazione e standardizzazione semplificano ed accelerano la diffusione di queste tecnologie e quindi la progressiva trasformazione dei sistemi fisici esistenti in sistemi ciberfisici interconnessi.

Stiamo quindi muovendoci a velocità crescente verso un nuovo mondo, un mondo ciberfisico, dove non solo le persone, ma tutti gli oggetti e sistemi fisici rilevanti saranno in qualche modo integrati con tecnologie informatiche e connessi in rete.


3.3 - Un salto di società

Praticamente ogni sistema del nostro mondo può diventare ciberfisico.

Per ogni sistema, grazie alle tecnologie, possiamo raccogliere, anche in tempo reale, i dati sullo stato dei suoi componenti. Possiamo integrare questi dati con altri dati raccolti nell’ambiente circostante e nelle banche dati disponibili attraverso internet. Possiamo analizzare questi dati per trasformarli in informazioni. Possiamo usare queste informazioni per controllare il sistema, facendolo funzionare efficacemente ed automaticamente.

In un mondo ciberfisico tutte le attività rilevanti possono essere monitorate, controllate, coordinate e guidate anche in tempo reale ed in modo automatico. Questo vale per ogni tipo di sistema e per ogni scala, dal livello macroscopico a quello planetario.

Ogni grande sistema della società, nessuno escluso, sarà progressivamente ma radicalmente trasformato: la produzione industriale (industria 4.0) e agricola, l’edilizia, la sanità, i trasporti, la finanza, la formazione, la logistica, la gestione dell’energia, la politica e l’amministrazione.

Ciò avrà un impatto notevole, con enormi benefici potenziali per la vita sociale ed economica degli esseri umani, grazie all’enorme incremento della capacità di produrre e distribuire efficacemente e globalmente beni e servizi.

Si tratta di un salto di enormi proporzioni. Se nel decennio che si sta concludendo l’evoluzione di Internet ha cambiato radicalmente il modo in cui gli esseri umani gestiscono le informazioni e si relazionano fra di loro, lungo il prossimo decennio vi saranno cambiamenti radicali nel modo in cui gli esseri umani interagiscono e controllano il mondo fisico in cui vivono e lavorano.


3.4 - I sistemi del mondo reale

Nel nostro mondo esistono tantissimi sistemi, che sono in varia misura controllabili e finalizzati a raggiungere specifici obiettivi.

Un sistema non è altro che un insieme formato da più componenti (elementi del sistema, spesso altri insiemi o sottoinsiemi) che possono interagire in qualche modo fra di loro con l’obiettivo di raggiungere delle finalità comuni e definite (obiettivi identificativi, che cioè identificano il sistema).

Ogni sistema può essere quindi scomposto in più componenti o elementi, che a loro volta possono essere considerati sistemi oppure sottosistemi. Un sottosistema è un sistema secondario rispetto ad un sistema principale, dal quale dipende e senza il quale non può funzionare autonomamente.

Gli esseri umani organizzano il mondo in sistemi orientati a specifici obiettivi. Tali sistemi possono essere semplici (numero limitato di elementi e interazioni, completamente conoscibili) e complessi (elevato numero di componenti e interazioni, spesso non completamente conoscibili).

Possiamo individuare vari sistemi complessi di alto livello, a loro volta formati da altri sistemi più semplici e così via.

Ad esempio abbiamo il sistema industriale, formato a sua volta da altri sistemi quali fabbriche, macchine, lavoratori, ecc; il sistema dei trasporti, che comprende strade, ferrovie, automobili, treni, navi, aerei; il sistema sanitario, che comprende ospedali, ambulatori, medici. e così via.

Tutti questi sistemi diventeranno ciberfisici, e saranno quindi più controllabili, più automatici, più utili, ma anche più complessi da gestire.


3.5 - l’informatica incorporata negli oggetti

Un fenomeno che vediamo tutti è la crescente presenza dell’informatica incorporata in oggetti e prodotti anche di uso comune (embedded computing, Internet of Things), come telefoni, televisori, elettrodomestici, orologi, automobili, treni, aerei, robot e molti altri.

Le previsioni degli studiosi ci dicono che stiamo andando verso un’informatica dove i computer in quanto tali saranno sempre meno visibili (era post-PC), in quanto saranno sempre più incorporati in modo diffuso nell’ambiente fisico in cui viviamo.

Oggi le persone si aspettano che le informazioni siano disponibili in tempo reale dove e quando servono (informatica ubiquitaria), in modo da poterli utilizzare in ogni aspetto della vita politica, economica e sociale (informatica pervasiva). 

La pervasività dell’informatica rende l’ambiente fisico in qualche modo intelligente, in grado cioè di raccogliere dati, analizzarli e prendere decisioni, effettuando opportune azioni anche automaticamente.

I sistemi di computer incorporati negli oggetti e connessi ad Internet (Internet degli oggetti o IoT) hanno il potenziale di cambiare radicalmente il modo in cui gli uomini interagiscono con il proprio ambiente.

Il numero di oggetti connessi ad Internet nel 2017 era pari a circa 27 miliardi. Con una crescita media annua prevista del 12%. Fra poco più di 10 anni, nel 2030, potremmo avere oltre 125 miliardi di oggetti connessi ad Internet (dati IHS Markit). Nello stesso periodo la quantità di dati trasmessi si incrementerà di un valore compreso tra il 25% ed il 50% annuo.

McKinsey stima che nel mondo ogni secondo vengono connessi ad internet quasi 130 nuovi oggetti, e tale velocità è destinata ad aumentare. 

Per quanto riguarda l’Italia, i dati dell’Osservatorio del Politecnico di Milano ci dicono che il mercato dell’Internet delle Cose nel 2017 è arrivato alla cifra di 3,7 miliardi di Euro, con un incremento, rispetto all’anno prima, del 32%.



I principali prodotti di questo mercato sono relativi allo Smart Metering (contatori intelligenti, 26%), alle smart car (automobili intelligenti, 22%), allo Smart Buinding (edifici intelligenti, 14%), alle soluzioni per la logistica (10%), per la casa (7%) e per l’industria.


3.6 - Un mondo connesso

Come si vede, già oggi viviamo in un mondo dove gli oggetti iniziano a connettersi ad Internet e le dove le persone sono già ampiamente connesse.

Il settimo Global Digital Report (Hootsuite - We are social) pubblicato quest’anno ci dice che, nel mondo, il numero di persone che dispone di uno smartphone ha superato i 5 miliardi, quasi il 70% della popolazione mondiale. 

Gli utenti che si connettono regolarmente ad internet sono più di 4 miliardi. Di questi quasi 3,2 miliardi utilizzano correntemente delle piattaforme di social network, principalmente Youtube (62%), Facebook (60%), Whatsapp (59%) e altre (Instagram, Google+, Twitter, skype, Linkedin, ecc).



Inoltre quasi un quarto della popolazione mondiale (1,8 miliardi di persone) fa acquisti su Internet utilizzando i servizi di e-Commerce, per un valore annuo di circa 1.500 miliardi di dollari.

In Europa vi sono Paesi come la Svezia, l’Olanda e la Gran Bretagna dove Internet è ormai utilizzato da oltre il 97% della popolazione. In questi Paesi circa l’80% della popolazione utilizza servizi di e-Commerce (acquisti, home banking). L’inglese è la lingua essenziale per comunicare e accedere alle informazioni. Infatti più del 50% delle informazioni presenti su Internet sono in lingua Inglese. Il resto è suddiviso tra le altre lingue: Russo 7%, Giapponese e Tedesco 6%, Spagnolo 5%, Francese 4%, Cinese, Italiano e Portoghese 2-3%. Tutte le altre lingue meno dell’1%. 

In Italia, pur essendo un po’ indietro rispetto a Paesi come la Svezia, l’Olanda o la Gran Bretagna, abbiamo comunque circa tre persone su quattro che accedono ad Internet ed hanno uno smartphone. Il 57% degli italiani è attivo sui social network ed il 53% utilizza servizi di e-Commerce.



3.7 - Opportunità e rischi per l’Italia

Comunque, soprattutto per l’Italia, non sarà una transizione né semplice né lineare.

L’efficace progettazione, realizzazione, e integrazione dei sistemi ciberfisici rappresentano una grande sfida per tutte le comunità umane, essendo necessario garantire altissimi livelli di sicurezza e affidabilità, realizzando sistemi particolarmente complessi, che richiedono un approccio multidisciplinare e la collaborazione di numerose competenze specialistiche.

Saranno avvantaggiati quei Paesi che riusciranno ad affrontare per primi ed in modo efficace questa sfida, attraverso politiche coordinate per la ricerca, l’innovazione, la scuola e formazione.

Saranno invece penalizzati quei Paesi che staranno fermi o agiranno in maniera poco efficace rispetto alle trasformazioni che avvengono a livello mondiale. 



In questo scenario per l’Italia vi è una buona d una cattiva notizia.

Quella cattiva dipende dal fatto che l’Italia viene considerata uno dei Paesi a maggior rischio in Europa, a causa dell’enorme peso del debito pubblico (che viaggia veloce verso i 2.400 miliardi di euro, oltre 100.000 euro per ogni famiglia italiana), dell’inefficienza della Pubblica Amministrazione, dell’instabilità politica, degli scarsi investimenti in innovazione, dell’inadeguatezza del suo sistema scolastico, dei servizi pubblici, delle sue infrastrutture.

Quella buona dipende dal fatto che l’Italia è ancora un paese tecnologicamente avanzato, ed è il secondo paese manifatturiero d’europa, anche se sta vivendo, da almeno un decennio, un pericoloso declino della produzione industriale, iniziato intorno al 2007 (quando l’Italia era di gran lunga il primo paese manifatturiero d’Europa, poi superato dalla Germania).

La diffusione dei Sistemi Ciberfisici, soprattutto nell’industria (industria 4.0), rappresenta un’opportunità storica per invertire il declino e riuscire a produrre e a redistribuire crescente ricchezza ai nostri cittadini.

Per poterlo fare dobbiamo investire in modo razionale e coordinato nell’innovazione e nella formazione, senza aumentare il debito pubblico, quindi riducendo gli sprechi e le spese non essenziali.

L’Italia è diventato un grande Paese industriale grazie al forte sviluppo che ha avuto a partire dal secondo dopoguerra.

A partire dagli anni 50 abbiamo realizzato enormi aumenti della nostra capacità produttiva, diventando il primo paese manifatturiero d’Europa.

Poi, a partire dal 2007 abbiamo subito la crisi economica, pagando un prezzo maggiore rispetto ad altri Paesi Europei come la Germania o la Francia.



Ciò è dovuto a vari fattori, non ultimi la mancanza di efficaci politiche industriali, i bassi investimenti in innovazione e il peso dell’enorme debito pubblico accumulato, che - a maggio 2018 - ha superato i 2.327 miliardi di euro, cifra che si avvicina ai 100.000 euro per ogni famiglia italiana e ai 40.000 euro per ogni italiano, inclusi i bambini.

Dobbiamo quindi con urgenza eliminare gli sprechi e le spese superflue per liberare risorse, ed investire in innovazione e formazione, riducendo contemporaneamente il debito. Non è facile ma non è certo impossibile.

Il Piano Nazionale Industria 4.0 per il periodo 2017-2020 (poi rinominato “Impresa 4.0”) ha rappresentato un primo passo nella giusta direzione, investendo risorse per promuovere gli investimenti in tecnologia e innovazione delle imprese, la ricerca e dello sviluppo, la formazione e diffusione della cultura delle innovazioni.

Bisogna proseguire su questa strada, estendendola anche ad altri settori, in un percorso coerente con l’idea di Società 5.0, ed intervenendo in modo coordinato soprattutto sul sistema della formazione e sulla riduzione dei gravami burocratici.



3.8 - La redistribuzione della ricchezza

Le tecnologie hanno sempre dato agli uomini il potere di produrre una ricchezza crescente. La torta dei beni economici, soprattutto negli ultimi decenni, è quindi potuta crescere enormemente ed aumenterà ancora nei prossimi anni.



Il problema è come viene ripartita questa torta.

Qualcosa probabilmente non va in questi meccanismi, se è vero che vi sono nel mondo dieci persone che hanno complessivamente una ricchezza maggiore di quella di tutta la metà meno ricca degli abitanti della terra, parliamo di oltre 3 miliardi e mezzo di persone.

Se consideriamo solo l’Italia, la situazione è meno estrema, ma comunque ampiamente migliorabile. 

Secondo il rapporto Oxfam sulla disuguaglianza economica in Italia, il 20% della popolazione dispone di più due terzi di tutta la ricchezza nazionale (66,4%), mentre il 60% della popolazione meno ricca ha meno del 15% della ricchezza nazionale.



Se una società ha poche regole o regole inadeguate, funziona come nel vecchio West. Chi ha le risorse per imporsi e può diventare sempre più potente, mentre per la maggioranza delle persone la vita può essere molto difficile.

Il tema di una razionale ed equa redistribuzione della ricchezza prodotta con l’ausilio crescente delle tecnologie, sarà sempre più rilevante, soprattutto in una società che diventa ciberfisica, dove i beni e molti servizi sono prodotti da sistemi automatizzati, con un minore impiego di risorse umane rispetto ai sistemi attuali.

Senza efficaci politiche fiscali, di formazione e di inclusione sociale, il divario nella distribuzione della ricchezza potrebbe aumentare ulteriormente nei prossimi anni.

In Italia, per fortuna, qualche regola sul lavoro e sul reddito ancora esiste. Possiamo indubbiamente fare molto di più, soprattutto considerando che dovremmo riuscire a recuperare le risorse per costruire una società più equilibrata e giusta, con vantaggi per tutti.

3.9 - Un viaggio meraviglioso


La storia dell’umanità non è certamente lineare, ma è indubbiamente positiva e progressiva.

Un viaggio meraviglioso, anche se attraversato da momenti drammatici, che ha comunque portato gli uomini a vivere in un mondo sempre più ricco di interesse, opportunità ed esperienze positive.

Ad esempio, diamo uno sguardo al recente passato della nostra comunità italiana.

Solo poco più di 150 anni fa l’Italia era un lembo di terra suddiviso in otto Stati diversi, con una popolazione in preda alla miseria, divisa da culture e lingue diverse, anche all’interno di uno stesso Stato.

Pensate che nel solo Regno di Sardegna, che comprendeva l’attuale Piemonte, la Liguria e la Valle D’Aosta, oltre a parte della Lombardia occidentale e della Francia meridionale, si parlavano almeno una decina di lingue diverse (Italiano, Francese, francoprovenzale, occitano, piemontese, ligure, lombardo, sardo, corso gallurese, catalano algherese, sassarese). Non tutti gli Stati italiani erano indipendenti. Il Regno Lombardo Veneto dipendeva dall’Austria.

L’Italia nasce a seguito delle guerre per la conquista di territori, avviata dal Regno di Sardegna sotto la dinastia dei Savoia con l‘obiettivo di annettere tutti gli stati della penisola italica e costituire il Regno d’Italia, fatto che avvenne quasi completamente nel marzo del 1861.

Per avere un’idea di come vivevano gli italiani allora e di come è cambiata la loro vita nell’Italia di oggi, dopo soli 150 anni, basta citare alcuni dati tratti dal libro di Gianni Toniolo, “la crescita economica italiana, 1861-2011”.

Dal punto di vista della ricchezza, nel 1861 il Prodotto Interno Lordo (PIL) pro capite (il reddito medio di ogni italiano, calcolato in euro con prezzi del 2010) era di poco più di 2.000 euro, contro i quasi 26.000 euro del 2011. I poveri assoluti erano il 40%, avendo un reddito insufficiente ad acquistare i beni essenziali alla vita (oggi - anche grazie ai servizi assistenziali - questa percentuale è praticamente zero). Quasi un italiano su 3 viveva in uno stato di denutrizione cronica, riuscendo ad assumere meno di 2.000 calorie al giorno. 

Dal punto di vista del mondo del lavoro, nel 1861 si iniziava a lavorare intorno ai 10 anni. L’80% dei bambini tra 10 e 14 anni era obbligato a lavorare. Si lavorava più di 3000 ore all’anno, almeno il doppio di quanto lavoriamo oggi.



Dal punto di vista dell’istruzione, nel 1861 circa 4 italiani su 5, l’80%, erano analfabeti e non sapevano nè leggere e né scrivere. Solo poco più del 2% della popolazione parlava italiano, in quanto erano utilizzati lingue e dialetti locali.

Dal punto di vista della salute, nel 1861 la mortalità infantile era vicina al 30% (3 bambini ogni 10 nati morivano entro il primo anno di vita) contro i poco più di 4 ogni 1000 del 2011. Chi superava il primo anno, aveva un’aspettativa media di vita di circa 30 anni, contro gli 82 anni del 2011. Il primo vaccino obbligatorio del Regno d’Italia sarà poi introdotto con la legge vaccinale del 1888 (contro il vaiolo).


Che bei cambiamenti. L’Italia era un’insieme di comunità con forti differenze culturali ed istituzionali, tutte molto arretrate anche rispetto ad altri paesi come ad esempio la Francia e la Gran Bretagna, con poche industrie ed infrastrutture. Ciò valeva per tutta l’Italia. con un Sud probabilmente un po’ più arretrato, ma senza grandi differenze.

Quanta strada abbiamo fatto da allora. Con un percorso certamente non lineare, interrotto da eventi drammatici come le due guerre mondiali. Ma quanta differenza e quanto maggior benessere diffuso nell’Italia di oggi.

L'Indice di Sviluppo Umano (ISU) è un indicatore di sviluppo macroeconomico realizzato nel 1990 e utilizzato, accanto al PIL (prodotto interno lordo), dall'Organizzazione delle Nazioni Unite a partire dal 1993 per valutare la qualità della vita nei Paesi membri.

E’ un indice che, insieme al reddito, valuta altri parametri (aspettativa di vita, istruzione), calcolando un indice con una scala da 0 a 1,



Come potete vedere il benessere medio del mondo è aumentato notevolmente negli ultimi 150 anni, e soprattutto quello dell’Italia e degli altri paesi tecnologicamente più avanzati.
Nella classifica dei Paesi a più alto ISU il primo Paese è la Norvegia (0,949), seguita dall’Australia e dalla Svizzera (0,939).  L’Italia è al 26° posto, con un indice di 0,887.

Certo possiamo e dobbiamo migliorare ancora. Ci riusciremo se manterremo la consapevolezza della strada che abbiamo fatto e delle sfide che dovremo affrontare con l’approssimarsi di un mondo ciberfisico.
(Costruiamo la società intelligente 3 - continua) 

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Sommario delle parti pubblicate

Parte 1 - Partiamo dal ponte di Genova

  • 1.1 - Anche i ponti possono parlare
  • 1.2 - L'Internet delle cose
  • 1.3 - Il controllo delle infrastrutture
  • 1.4 - Un ponte ad alto rischio
  • 1.5 - Bridge Structural Health Monitoring (BSHM)
  • 1.6 - Invecchiamento e sostenibilità delle infrastrutture
  • 1.7 - Un sistema di infrastrutture Intelligenti
  • 1.8 - Il contributo del crowdsourcing
  • 1.9 - Structural Health Monitoring  2.0
  • 1.10 - Valutare e controllare i rischi
  • 1.11 - Un piano nazionale di monitoraggio e manutenzione delle infrastrutture


  • 2.1 - Il futuro lo costruiamo noi
  • 2.2 - La macchina del tempo
  • 2.3 - Usiamo con intelligenza le tecnologie intelligenti 
  • 2.4 - La società Intelligente (Super Smart Society)
  • 2.5 - Le tappe della società umana
    • 1.0 - la società di cacciatori raccoglitori
    • 2.0 - la società agricola
    • 3.0 - la società industriale
    • 4.0 - la società dell'informazione
    • 5.0 - la società ciberfisica
  • 2.6 - La società super stupida
Parte 3 - L'Italia in un mondo ciberfisico

  • 3.1 - la società dell'abbondanza
  • 3.2 - La convergenza delle tecnologie
  • 3.3 - Un salto di società
  • 3.4 - I sistemi del mondo reale
  • 3.5 - L'informatica incorporata negli oggetti
  • 3.6 - Un mondo connesso
  • 3.7 - Opportunità e rischi per l'Italia
  • 3.8 - La redistribuzione della ricchezza
  • 3.9 - Un viaggio meraviglioso




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10 settembre 2018

(2) Costruiamo la società intelligente - Una visione comune del futuro

Di seguito la seconda parte del post dedicato alle nuove tecnologie, che potrebbero aiutarci a costruire una società intelligente, rendendo il nostro mondo più prospero e sicuro.
Chi non l'avesse già fatto, può leggere qui la parte 1 - Partiamo dal ponte di Genova.

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2 - Una visione comune del futuro

2.1 - Il futuro lo costruiamo noi

Sarebbe bello poter viaggiare nel tempo. Anche solo qualche decina d’anni nel futuro, per vedere cosa sapremo ancora fare di straordinario noi esseri umani. In molti prevedono impressionanti e positive novità. 
Chi studia i cambiamenti sociali ci dice che dovrebbero bastare 15-20 anni nel futuro per vedere un mondo molto diverso da quello di oggi, immerso in una gigantesca rivoluzione, che in poco tempo dovrebbe cambiare la società in cui viviamo ancora e molto di più di quanto non sia avvenuto negli ultimi decenni.
L’invenzione di nuove e potenti tecnologie cresce in maniera esponenziale, ed ogni anno entrano sul mercato strumenti che possono cambiare il modo in cui lavoriamo o conduciamo la nostra vita nella società. I cambiamenti in qualche modo avverranno, sempre più velocemente.

Con quali e quanti benefici o danni dipenderà da come sapremo prevedere, governare e gestire le tecnologie e i cambiamenti.

2.2 - La macchina del tempo

Purtroppo la macchina del tempo non è ancora stata inventata. Allora, per poter prevedere qualcosa sul nostro futuro non ci resta che affidarci alle visioni di chi si occupa di studiare i cambiamenti. 
Gli studiosi del futuro non mancano, prevedono quello che può avvenire, dando anche dei nomi forti alle loro visioni. Ad esempio i giapponesi parlano di Società 5.0 o Super Smart Society (società super intelligente), i tedeschi hanno coniato il termine Industria 4.0 o quarta rivoluzione industriale, altri parlano di smart cities e smart communities.
Quasi tutti immaginano una società “ciberfisica”, che integra strettamente il mondo fisico con un suo mondo gemello cibernetico o virtuale, rendendo la nostra capacità di conoscenza e controllo della realtà enormemente maggiore di quella che abbiamo oggi.
Tutti sono anche d'accordo nel pensare che i cambiamenti avverranno molto velocemente, grazie al fatto che stiamo creando tecnologie sempre più potenti ad una velocità che cresce in modo esponenziale.

Questo vuol dire che nei prossimi 10 anni dovremmo vivere molti più cambiamenti di quelli che abbiamo visto negli ultimi 40 anni.

Possiamo renderci conto degli enormi cambiamenti che ci sono stati solo negli ultimi decenni guardando indietro, ad esempio agli anni 70 per valutare come è cambiata la società e la nostra vita da allora. 

Se non siete troppo giovani non vi sarà difficile immaginare di tornare indietro e di pensare alle differenze.  

Vi ricordate, vivevamo in una società senza Internet e senza social network, senza cellulari e smartphone. 

I computer erano ancora rudimentali e poco diffusi. La televisione era in bianco e nero, con pochi canali. 

Per mandare messaggi a parenti o amici dovevamo prendere carta e penna, poi comprare un francobollo e poi imbucare la lettera ed aspettare qualche settimana per la risposta. 

Non c’era il navigatore satellitare e per trovare la destinazione dovevamo avere la cartina della città o chiedere indicazioni ai passanti. 

Per trovare informazioni dovevamo andare in biblioteca e cercare tra libri e riviste e per imparare cose nuove dovevamo tornare a scuola, mentre oggi possiamo accedere immediatamente a qualunque informazione o corso a distanza utilizzando un semplice cellulare.

C’erano grandi fabbriche con tanti operai e meno automazione, e trovare lavoro era forse meno complicato, ma non c’erano i tanti nuovi e interessanti tipi di lavoro che ci sono oggi.  

Il mondo è davvero molto cambiato!  E se i cambiamenti stanno davvero accelerando, come sarà il nostro mondo anche solo fra dieci anni? 


2.3 - Usiamo con intelligenza le tecnologie intelligenti

Certo il futuro non è stato ancora scritto. Le nuove tecnologie indubbiamente danno all’uomo il potere di fare ciò che gli è utile. Ma a volte gli uomini agiscono in modo irrazionale, spinti dalle proprie paure e rischiano di provocare disastri. 
Una cosa è certa. 
Se ben usate le nuove tecnologie sono così potenti che possono consentire un’efficace organizzazione e gestione del mondo a tutti i livelli, liberando gli uomini dalla povertà e rendendoli più felici e appagati, cittadini di una “società intelligente” capace di utilizzare il potere delle tecnologie e le risorse disponibili al servizio degli esseri umani e non contro di essi. 
Se usate male le stesse tecnologie possono però trasformare le società e la vita umana in un inferno, pieno di disuguaglianze, conflitti, odio. 
In un mondo globale e interconnesso gli uomini devono per prima cosa migliorare la loro capacità di lavorare insieme e cooperare per cogliere le opportunità offerte dalle tecnologie e per controllarne i rischi. 
Di fronte a queste variabili, fare previsioni sul futuro è possibile e soprattutto è utile? 
E’ senz'altro possibile immaginare degli scenari di futuro. Basandoci su tutti i dati che abbiamo oggi a disposizione gli studiosi possono indubbiamente ipotizzare degli scenari possibili e attendibili. Possiamo anche immaginare i rischi e le conseguenze per un uso sbagliato o non correttamente gestito delle tecnologie.
Queste previsioni non ci dicono con certezza come sarà il nostro futuro. Ovviamente nessuno può saperlo. Però queste previsioni - se basate su analisi razionali e dati concreti - ci forniscono dei possibili scenari, utili come strumenti per pianificare e coordinare le azioni e le decisioni, per orientare verso azioni condivise e sinergiche gli investimenti dei governi, delle aziende e in una certa misura anche dei singoli. 
Avere una visione efficace e positiva del futuro è anche importante per favorire il pensiero strategico, la discussione e l’emergere di nuove idee, per evidenziare le criticità e i rischi che dobbiamo affrontare.
Prevedere un futuro che dipende da noi significa anche pensare a come costruire la società nella quale vorremmo vivere e far vivere i nostri figli. Una società migliore per tutti, capace di risolvere le gravi differenze socio-economiche ancora esistenti e di affrontare i rischi per la salute del pianeta e la sostenibilità dello sviluppo.
2.4 - La società intelligente (Super Smart Society)

Molti pensano che le tecnologie già oggi esistenti ci consentono di realizzare, in tempi abbastanza rapidi, una società super intelligente, una “super smart society” capace di integrare ed utilizzare le nuove tecnologie per il bene comune.

Un mondo che riesca a governare in modo efficace la produzione di beni e servizi, in grado di differenziare e a soddisfare le specifiche e diverse esigenze di ogni persona.

Una società equilibrata capace di usare principalmente risorse rinnovabili. Capace di garantire ad ognuno la possibilità di vivere in maniera decorosa e dignitosa. Capace di mettere al centro e valorizzare l’uomo e i suoi bisogni, i suoi diritti e le sue capacità.

L’uomo, lungo un cammino di centinaia di migliaia di anni, sta oggi acquisendo le capacità culturali e tecniche che gli consentono di realizzare davvero una società super intelligente, dove intelligente significa capace di raccogliere, valutare ed usare le conoscenze e le informazioni per prendere decisioni utili, efficaci e rapide, in quanto sempre più spesso automatizzate.

Secondo il governo e gli studiosi giapponesi, la “Super Smart Society” è in qualche modo la conseguenza logica di un uso efficace delle nuove tecnologie emergenti. Gli Stati, le Aziende e gli esseri umani dovrebbero operare in modo coordinato verso questo obiettivo, che è nell’interesse di tutti.

La visione della “Super Smart Society” o “Society 5.0” è stata presentata a marzo del 2017 al Cebit di Hannover, in Germania, dal Primo Ministro Giapponese Shinzo Abe.

Tecnologie come l’Intelligenza Artificiale, la Robotica, i big data, il cloud computing, la realtà aumentata ci danno gli strumenti per governare efficacemente la società e le attività dell’uomo, per produrre benefici per tutti.


2.5 - Le tappe della società umana


La nostra storia non è certamente un processo lineare. La vicenda umana attraversa il tempo in modo discontinuo. Periodi anche lunghissimi di staticità, con cambiamenti minimi, sono interrotti da periodi rivoluzionari, quando le cose cambiano anche in poco tempo.

Però è anche vero che i cambiamenti sono sempre più rapidi, tanto rapidi che diventa difficile adattarsi e governarli. Come in tutti i cambiamenti ci rimette chi non riesce ad adattarsi e se ne avvantaggia chi capisce e favorisce i cambiamenti.

La nostra specie, Homo Sapiens, si distingue da tutte le altre specie per l’intelligenza, grazie alla quale ha potuto sviluppare un linguaggio potente e completo, che gli ha consentito di acquisire, comunicare e poi anche di conservare la conoscenza che deriva dalle esperienze dei singoli.

A differenza degli altri animali, l’uomo produce cultura e tecnologie, con le quali ha potuto cambiare progressivamente il mondo in cui vive, imparando dall’esperienza, inventando ed usando tecnologie sempre più potenti.

Proprio le innovazioni tecnologiche sono la caratteristica distintiva delle società umane, ciò che nel bene o nel male ci rende potenti e oggettivamente superiori ad ogni altra specie animale presente sulla terra.

Possiamo certamente individuare nella storia delle tecnologie rivoluzionarie, che una volta introdotte ed usate efficacemente hanno determinato inevitabilmente dei cambiamenti radicali e globali delle società umane.

E’ possibile individuare nella storia alcune grandi rivoluzioni globali, che hanno cambiato radicalmente la società:



1.0 - La società di cacciatori-raccoglitori

L’uomo vive sulla Terra da almeno 300.000 anni, e per quasi tutto questo periodo le società umane erano composte solo da tribù prevalentemente nomadi, di cacciatori e raccoglitori. 
La società preistorica o 1.0 arriva fino a circa il 10.000 a.c. 
L’attività principale di tutti gli uomini è quella di procurarsi il cibo, spostandosi in nuovi territori, cacciando e raccogliendo i vegetali che crescevano spontaneamente.

2.0 - La società agricola

Tutto cambia con l’introduzione delle tecnologie agricole, avvenuta a partire all’incirca dal 10.000 ac, con l’uso di strumenti quali la zappa, l’aratro e con l’allevamento del bestiame. 

Le tribù di nomadi si sono trasformate prima in villaggi e città e poi in Stati ed Imperi. 

Nascono le classi sociali, i nobili, i guerrieri, i commercianti, gli artigiani, con la maggior parte della popolazione dedita all’agricoltura e all’allevamento (settore primario). Questa struttura sociale dura fino alla metà del XVIII secolo, quando vengono introdotte le prime tecnologie alla base della rivoluzione industriale.

3.0 - La società industriale


A partire dalla metà del XVIII secolo arrivano le tecnologie per il controllo e la gestione dell’energia. Prima la macchina a vapore con il carbone, poi il motore a combustibile fossile e quindi l’elettricità.
Tutto cambia di nuovo. 
Si sviluppano le grandi città industriali, le fabbriche, la produzione, il consumo e anche la cultura di massa. Aumenta il benessere e i diritti delle persone, anche se i più forti continuano a sfruttare in qualche modo i più deboli e le guerre diventano devastanti, per la disponibilità di armi sempre più potenti.
Aumenta la produttività anche nel settore agricolo. Gli agricoltori diminuiscono e diventano operai dell’industria (settore secondario), nascono le democrazie, 
Questo tipo di società evolve fino alla fine del secolo scorso, quando si diffondono le tecnologie dell’informazione.

4.0 - La società dell’informazione (post-industriale)
Nel XX secolo sono arrivate le tecnologie dell’informazione. Prima il telefono, la radio e la televisione, poi i computer ed internet. 
Oggi tutte le persone hanno la possibilità di creare, ricevere, condividere e utilizzare liberamente informazioni e conoscenze per la propria evoluzione economica, sociale, culturale e politica. 

Aumenta la produttività industriale, gli operai diminuiscono, e diventano lavoratori dei servizi (settore terziario).

5.0 - La società Ciberfisica o Super Smart Society 
Oggi noi siamo immersi nella società dell’informazione, che rappresenta lo stadio iniziale di un cambiamento ancora più radicale, che porterà alla cosiddetta Società 5.0, o “Società Intelligente” (Super Smart Society), che ha alla base le tecnologie che rendono possibili i sistemi Cyber-fisici. 
Con l’avvento dei sistemi cyber-fisici interconnessi, sarà possibile gestire efficacemente le risorse disponibili, automatizzando in modo spinto la produzione di beni, personalizzando i prodotti in base alle esigenze individuali, e assicurando il contributo di ciascuno alla vita sociale ed economica.
In particolare, grazie a quella che è stata chiamata la quarta rivoluzione industriale (industria 4.0) aumenteranno ulteriormente le nostre capacità di produrre beni, si ridurranno i lavori ripetitivi e vi sarà una crescita della cultura e della conoscenza.

Nasceranno nuovi lavori con alla base le conoscenze specialistiche delle persone, sempre più indispensabili per gestire efficacemente i servizi ciberfisici (sviluppo del terziario avanzato, chiamato anche settore quaternario).
La società 5.0 può davvero porre al centro l’uomo, i suoi bisogni, i suoi diritti. Può essere una società che non esclude nessuno e valorizza tutti. 
Ciò può avvenire, e avverrà se sapremo rilanciare e far prevalere questi valori come centrali per un’umanità connessa e potenziata da tecnologie che come esseri umani ci avvicinano e ci uniscono in un comune destino, che dovremmo saper affrontare insieme, comprendendoci e cooperando. 

2.6 - La Società super stupida
Mentre il governo e la confindustria giapponese lanciavano la Super Smart Society, confidando nell’intelligenza e maturità degli uomini e degli Stati, c’era invece chi preannunciava un futuro molto diverso, pieno di problemi e disastri per la maggior parte degli esseri umani.
Ad esempio la “National Intelligence” degli Stati Uniti, semprenel 2017, ha pubblicato l’ultimo Global Trends, un rapporto quinquennale che ipotizza i cambiamenti che avverranno nel mondo in un paio di decenni (fino al 2035).
Il rapporto si chiama “Paradox of Progress”, il paradosso del progresso, e vede un futuro appunto paradossale. 
Un’umanità che dispone di potenti tecnologie che potrebbero eliminare la povertà e l’ingiustizia dal pianeta, è invece vittima della disoccupazione, dalla precarietà, dall’aumento dell’esclusione sociale. I gruppi sociali che dispongono di maggior ricchezza ergono barriere contro i più poveri, le bande criminali imperversano, resi ancora più potenti dall’utilizzo spregiudicato delle tecnologie, i conflitti e le guerre si diffondono creando caos e distruzione. 
Secondo il rapporto governare le democrazie sarà più difficile. Paradossalmente proprio le tecnologie di partecipazione in mano agli elettori contribuiranno a bloccare o rendere inefficaci le decisioni politiche orientate al bene comune e a promuovere decisioni che incrementano i conflitti e le disuguaglianze. 
L’avvento dei robot e dell’Intelligenza Artificiale sostituiranno gli attuali lavoratori in tantissimi settori. Aumenterà il divario tra ricchi e poveri, e di conseguenza i conflitti sociali e identitari e l’uso delle armi. 
I cambiamenti climatici, l’insostenibile sfruttamento del suolo e il progressivo esaurimento di risorse essenziali contribuiranno a creare ulteriori scompensi e conflitti. 
Un mondo davvero paradossale, che ha le risorse e le tecnologie per costruire un mondo equilibrato, sostenibile e felice, ma non riesce a farlo, per inseguire paure o cercare sicurezze chiudendosi a riccio, costruendo muri e barriere o sostenendo acriticamente chi promette improbabili soluzioni miracolose.
Evitare questo scenario dipende da ognuno di noi. Anche grazie alle tecnologie dell’informazione ogni persona ha oggi il dovere di informarsi, capire e agire per concorrere alle decisioni, nei più vari contesti della vita sociale.

(Costruiamo la società intelligente 2 - continua - parte 3
Sommario delle parti pubblicate

Parte 1 - Partiamo dal ponte di Genova

  • 1.1 - Anche i ponti possono parlare
  • 1.2 - L'Internet delle cose
  • 1.3 - Il controllo delle infrastrutture
  • 1.4 - Un ponte ad alto rischio
  • 1.5 - Bridge Structural Health Monitoring (BSHM)
  • 1.6 - Invecchiamento e sostenibilità delle infrastrutture
  • 1.7 - Un sistema di infrastrutture Intelligenti
  • 1.8 - Il contributo del crowdsourcing
  • 1.9 - Structural Health Monitoring  2.0
  • 1.10 - Valutare e controllare i rischi
  • 1.11 - Un piano nazionale di monitoraggio e manutenzione delle infrastrutture
Parte 2 - Una visione comune del futuro
  • 2.1 - Il futuro lo costruiamo noi
  • 2.2 - La macchina del tempo
  • 2.3 - Usiamo con intelligenza le tecnologie intelligenti 
  • 2.4 - La società Intelligente (Super Smart Society)
  • 2.5 - Le tappe della società umana
    • 1.0 - la società di cacciatori raccoglitori
    • 2.0 - la società agricola
    • 3.0 - la società industriale
    • 4.0 - la società dell'informazione
    • 5.0 - la società ciberfisica
  • 2.6 - La società super stupida

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26 agosto 2018

(1) Costruiamo la società intelligente - Partiamo dal ponte di Genova


1 - Partiamo dal ponte di Genova

1.1 - Anche i ponti possono parlare

Ah, se solo potesse parlare il ponte Morandi. Se potesse raccontarci la sua storia: come e perché si è ammalato, i segnali e perfino le urla che ha lanciato, ma che nessuno ha saputo ascoltare.

Affermazione retorica, direte voi, i ponti non possono parlare.

Sbagliato. Questo era certo vero in passato, ma oggi no. Il tempo corre sempre più veloce, è ciò che immaginiamo essere futuro, spesso è già presente, se non addirittura passato.

Oggi i ponti possono e dovrebbero parlarci.  Stiamo costruendo un mondo pieno di oggetti e di cose che ci parlano continuamente. Oggetti e sistemi dotati di sensori e tecnologie che raccolgono dati, li incrociano con altri dati e li analizzano e poi ci parlano, dandoci esattamente le informazioni che ci servono.

Oggetti che chiamiamo “smart”, a cui abbiamo dato una qualche forma di intelligenza. Oggetti connessi alla rete mondiale Internet, insieme a noi esseri umani. Oggetti diventati parte di un’intelligenza collettiva, capace di rendere la nostra vita più facile, piacevole e sicura.

Purtroppo il ponte Morandi di Genova non era smart. Una mancanza grave, ignota ai tanti di noi che in quel fatale 14 agosto l’hanno attraversato inconsapevoli. Ignari di partecipare ad una tremenda roulette russa che alle 11.50 ha colpito fatalmente più di 30 auto e 3 Tir, con 43 vite spezzate e decine di feriti più o meno gravi.

Ponte Morandi di Genova
Figura 1.1 - Il ponte Morandi a Genova
Progettato dall’Ingegner Riccardo Moranti, realizzato in calcestruzzo precompresso, fu inaugurato nel 1967 (51 anni fa. Lungo 1.182 m, con una campata maggiore lunga 210 m. Fin dai primi decenni il ponte è stato oggetto di importanti interventi di manutenzione, a seguito di crepe dell’impalcato, fessurazioni e degrado del calcestruzzo

.
Una tragedia immane, che poteva essere evitata, semplicemente trovando modi efficaci di ascoltare i segnali di un ponte pieno di difetti, alcuni noti fin dalla sua costruzione.
Non abbiamo saputo farlo, ma tanto possiamo ancora fare.
Possiamo evitare tante nuove tragedie annunciate, che si verificheranno inevitabilmente se non sapremo governare efficacemente le complesse tecnologie che ci consentono di superare le barriere dello spazio, per muoverci sempre più velocemente, al di sopra degli abissi o all’interno di maestose montagne.

In questo e nei prossimi post voglio condividere alcune riflessioni sulle nuove tecnologie che dovrebbero rendere il nostro mondo più prospero e sicuro.

Penso che la conoscenza e il dialogo siano essenziali se vogliamo riuscire ad utilizzare l’enorme estensione delle capacità umane che deriva dalle nuove tecnologie dell’informazione e della comunicazione per costruire una società collettivamente più intelligente.

In un mondo globale, dove ognuno è connesso con ciascun altro, la società degli esseri umani è una sola. Può diventare una società intelligente solo se i suoi membri cooperano e si governano efficacemente per migliorare la vita di tutti gli esseri umani.

Al contrario, in una società dove prevalgono gli egoismi, si generano conflitti, guerre, distruzione delle risorse naturali. Questa non può che essere una società stupida, in cui alla fine tutti perdono, anche coloro che a prima vista sembrano avvantaggiarsene.

1.2 - L'internet delle cose

Iniziamo allora a vedere il mondo dove i ponti possono parlare.

Lo chiamano Internet delle cose (in inglese “Internet of Things”, IoT), l’insieme di tutte le cose che noi possiamo rendere in qualche modo intelligenti con l’uso delle moderne tecnologie informatiche.
Nel 2017 si contavano circa 9 miliardi di oggetti resi intelligenti in questo modo. Dovrebbero diventare 30-50 miliardi entro il 2020, capaci di produrre un ordine di grandezza di 600 ZB (zettabytes) all’anno di informazioni (1 ZB = 1000 miliardi di GB): automobili, elettrodomestici, edifici, dispositivi medici, macchine industriali, indumenti, e anche infrastrutture, inclusi naturalmente i ponti, soprattutto quelli più a rischio e quindi bisognosi - per la nostra sicurezza - di un controllo particolarmente efficace e continuativo. 

Mario Vagnoli
Figura 1.2 - Mario Vagnoli
Ingegnere, esperto in metodi di
intelligenza artificiale per il
monitoraggio continuo di 
infrastrutture.
"Siamo nel 2018, abbiamo sensori che raccolgono migliaia di dati ogni secondo” - ci ricorda in un’intervista l’Ingegner Matteo Vagnoli (nella foto), esperto in metodi di intelligenza artificiale per il monitoraggio continuo di infrastrutture - “e abbiamo a disposizione una capacità di calcolo sempre più performante, che ci permette di sviluppare metodi di intelligenza artificiale in grado di monitorare, in tempo reale, i nostri sistemi (centrali elettriche, automobili, aerei, treni, mercato finanziario, ecc)”.
Per quanto riguarda le infrastrutture, soprattutto se sono presenti delle criticità, allora dei sistemi di monitoraggio in tempo reale dovrebbero essere installati sui punti danneggiati, in modo da monitorarli fintantoché non viene fatta la manutenzione.

La ricerca accademica negli ultimi 10/15 anni” - ci ricorda ancora Vagnoli - “ha ampiamente dimostrato che metodi di intelligenza artificiale possono aumentare di molto la sicurezza e affidabilità delle infrastrutture”. Quando “un sistema di sensori è installato sull’infrastruttura, i dati raccolti vengono analizzati da algoritmi per valutare le condizioni dell’infrastruttura”.

Se tutto è nella norma il sistema è comunque in grado di prevedere le condizioni future dell’infrastruttura, altrimenti, se l’algoritmo rileva un’anomalia, è in grado di lanciare un allarme, in modo da prevenire un disastro.

Inoltre” - prosegue Vignoli - “grazie al cosiddetto machine learning, gli algoritmi sono in grado di migliorarsi autonomamente sempre di più, imparando il comportamento di un sistema analizzando i dati raccolti monitorando il sistema stesso, e sono quindi in grado di prevedere il comportamento futuro del sistema e verificare se tutto sta funzionando correttamente.”

Applicare queste tecniche significa anche ottenere “un grande risparmio economico per il gestore dell’infrastruttura, in quanto questo approccio permette di passare da un regime di manutenzione programmata (faccio manutenzione o ispezioni visive mandando personale qualificato in loco ogni tot anni) a un regime di manutenzione predittiva (faccio manutenzione solo quando l’infrastruttura lo richiede veramente). Il risparmio può essere davvero significativo, perché il gestore della struttura è a conoscenza della condizione della struttura in maniera continuativa, e quindi può ottimizzare le sue risorse economiche”.

Oggi le tecniche di intelligenza artificiale e machine learning sono ampiamente utilizzati ad esempio da aziende come Google, Facebook, Instagram, Amazon per personalizzare le informazioni che ci vengono fornite sulla base delle nostre esigenze ed interessi.

Nel settore finanziario sono utilizzate per prevedere i risultati degli investimenti, “in ingegneria per monitorare lo stato di salute di sistemi critici, quali centrali elettriche, reti di distribuzione dell’energia, aeroplani (i cui motori sono monitorati continuamente)” e altre infrastrutture, tra cui appunto rientrano i ponti.
 
1.3 - Il controllo delle infrastrutture
La terribile tragedia del crollo del ponte Morandi a Genova solleva indubbiamente numerose questioni. Su quelle relative alle responsabilità penali dovrà pronunciarsi la magistratura. Noi come cittadini abbiamo però il diritto di chiedere chiarezza su alcune questioni fondamentali.

In primo luogo su come sono controllati i ponti nel nostro Paese. In che misura sono applicate le tecnologie disponibili allo stato dell’arte per monitorare in tempo reale lo stato di salute delle infrastrutture più a rischio ed in particolare del ponti, necessarie sia per mirare gli interventi di manutenzione sia per dotarsi di sistemi di allerta che possano consentire di intervenire in caso di pericolo prima del crollo?

E inoltre quale organismo tecnico ha la responsabilità e l’autonomia decisionale per assumere le opportune decisione relative alla sicurezza dei ponti? Quest’ultimo punto è di particolare importanza, in quanto dovrebbe essere ovvio che la decisione di lasciare aperto o chiudere un ponte o di come controllarlo dovrebbe essere sotto la piena responsabilità di organismi tecnici altamente qualificati e dotati della massima indipendenza e autonomia professionale.

1.4 - Un ponte ad alto rischio
Antonio Brencich
Figura 1.3 - Antonio Brencich
docente di costruzioni in cemento
armato alla facoltà di ingegneria
dell'Università di Genova.
Il ponte Morandi era considerato dai tecnici come un ponte ad alto rischio.

L’Ingegner Antonio Brencich (nella foto a destra), docente di Costruzioni in cemento armato alla facoltà di Ingegneria dell’Università di Genova, in un’intervista del 2016 aveva definito il ponte Morandi "un fallimento dell’ingegneria".

Negli anni Novanta”, spiega Brencich, “furono fatti molti lavori: gli stralli furono affiancati da nuovi cavi di acciaio. Indice che già al tempo furono rilevati cedimenti e si cercò di correre ai ripari integrando la struttura originaria per far sì che non insorgessero situazioni di pericolo”.


Stefano della Torre
Figura 1.4 - Stefano della Torre
Ingegnere, direttore del dipartimento 
di Architettura del Politecnico 
di Milano.
L’ingegner Stefano della Torre (nella foto a sinistra) è il direttore del dipartimento di Architettura e Ingegneria delle Costruzioni del Politecnico di Milano, che nell’autunno del 2017 ha avuto l’incarico di fare una valutazione sulla sicurezza del ponte Morandi di Genova. L’analisi fu fatta tra il 9 e il 13 ottobre 2017.

Furono evidenziate “anomalie significative” che potevano essere imputabili alla corrosione oppure ad un difetto di iniezione nel calcestruzzo.

Le anomalie riguardavano in particolare i tiranti della torre 9 - proprio quella crollata il 14 agosto.

Gli esperti del politecnico suggerirono di accelerare i lavori, già previsti con un maxi-appalto, per la ristrutturazione dei tiranti a rischio, ma soprattutto suggerirono ad Autostrade per l’Italia l’urgente adozione di “sistemi di monitoraggio degli stralli per controllare la situazione 24 ore su 24”.

Autostrade per l’Italia. In una nota stampa, ci ha informato che l’infrastruttura del Ponte Morandi “era monitorata dalle strutture tecniche della Direzione di Tronco di Genova con cadenza trimestrale secondo le prescrizioni di legge e con verifiche aggiuntive realizzate mediante apparecchiature altamente specialistiche”.

Monitoraggio trimestrale? Perché non furono seguite le indicazioni fornite degli esperti del Politecnico di Milano?

Eppure erano molto chiare: un ponte considerato da anni ad alto rischio, con gravi criticità evidenziate in parti specifiche della sua struttura, doveva essere chiuso oppure doveva essere assolutamente monitorato in tempo reale, utilizzando peraltro tecnologie disponibili ed usate in tutto il mondo da qualche decennio.
Srttimio Perlini
Figura 1.5 - Settimio Perlini
Ingegnere civile, esperto in applicazioni 
Hi-Tech. Si occupa di divulgazione
 tecnologica dal 1981.

L’ingegner Settimio Perlini (nella foto), in un suo articolo, ci ricorda che “chi lavora nel campo dell’ingegneria sa benissimo che le situazioni di pericolo vengono monitorate e gli strumenti per farlo esistono da decenni: sono in grado di determinare le dilatazioni, l’allargamento di una crepa, la frequenza e la consistenza delle flessioni di una trave nel tempo, la tensione presente in un strallo e da anni, grazie a quella che chiamiamo ormai comunemente IOT, Internet Of Things, di comunicare i dati in tempo reale ad una centrale di rilevamento”.

Se, come leggiamo nelle dichiarazioni di illustri cattedratici, il ponte Morandi era da anni un ponte a rischio, che necessitava di continue manutenzioni e magari sottoposto a carichi continui per cui non era stato progettato nell’uso normale, perchè queste tecnologie che hanno un costo di qualche migliaio di Euro non erano state implementate? 

Perché non era stato studiato o implementato un sistema di allarme che prevedesse almeno l’interruzione del traffico in presenza di una anomalia del comportamento del ponte o un peggioramento delle sue condizioni? 

Il ponte non si sarebbe salvato ma forse tante auto non sarebbero cadute di sotto nel torrente Polcevera e si sarebbero risparmiate tante vite”.

Le domande sono chiare, e magari vi sono delle ragioni per cui tutto questo non si è potuto fare, ragioni che però l’opinione pubblica ha il diritto di conoscere, così come ha il diritto di conoscere il flusso del processo decisionale in relazione alla sicurezza del ponte.

1.5 - Bridge Structural Health Monitoring (BSHM)
I sistemi di monitoraggio intelligente in tempo reale della salute delle infrastrutture, come appunto i ponti (noti come “Structural Health Monitoring” o SHM), rappresentano ormai degli standard applicati in tutto il mondo.

Grazie ai numerosi tipi di sensori disponibili, l’affidabilità dei dati raccolti è elevatissima. In pratica è possibile creare una copia virtuale del ponte, che registra informazioni in tempo realel. il ponte può quindi essere controllato in ogni singolo componente, anche in modo automatico, con l’ausilio di moderni sistemi di intelligenza artificiale, in grado di inviare allarmi e produrre relazioni sul suo stato di salute.
BSHM - Indicatori di salute di un ponte
Figura 1.6 - BSHM - Indicatori di salute di un ponte
Anche grazie all’analisi dei numerosissimi dati storici raccolti dai sistemi di “Bridge Structural Health Monitoring” (BSHM) in tutto il mondo, è oggi possibile identificare e mettere sotto controllo specifici  indicatori capaci di segnalare precocemente eventuali anomalie, in modo da consentire interventi mirati (manutenzione preditiva).
Sono moltissimi i ponti che applicano da anni questi sistemi, in tanti paesi del mondo: in Giappone, in Cina, negli Stati uniti (ad esempio il ponte Vincent Thomas, a Los Angeles, il Golden Gate a San Francisco), in Europa (il Great Belt East in Danimarca, il Skarnsundet Cable-Staed Bridge in Norvegia, il secondo ponte sul Bosforo in Turchia, e tanti altri).

In Italia Autostrade per l’Italia solo recentemente avrebbe iniziato una sperimentazione su alcuni ponti (sistema di Smart Monitoring). I viadotti equipaggiati con questi sensori sarebbero soltanto sei e purtroppo tra questi non vi era il ponte Morandi di Genova.

Eppure molte di queste tecnologie di monitoraggio sono disponibili e utilizzati da moltissimo tempo. In alcuni Paesi, come il Giappone e la Cina, l’utilizzo di questi sistemi è obbligatorio per legge in tutti i ponti a campata lunga.
Figura 1.7 - Il sistema di monitoraggio dei ponti in Giappone
Il “Bridge Monitoring System” (BMS) adottato dal giappone (slide tratta dalla presentazione del Digital Government in Japan). Basato su una rete di sensori e su tecniche di Intelligenza artificiale, il BMS è in grado di rilevare la tensione subita dalle varie parti della struttura ed è in grado di effettuare valutazioni sulle complessive condizioni di salute strutturali  dei ponti. 

I moderni sistemi di monitoraggio consentono quindi di disporre di informazioni di primaria importanza sullo stato di salute dell’infrastruttura, dando un quadro in tempo reale delle deformazioni, delle inclinazioni, delle dilatazioni termiche, degli spostamenti, ecc.

Tutti i dati sono raccolti ed elaborati nel Cloud, termine inglese che significa nuvola e che indica l'insieme delle risorse informatiche centralizzate connesse ad Internet oggi a disposizione di tutti, grazie alla rete e all'alta banda.

Nel cloud viene creato un modello digitale dell’infrastruttura e tutti i dati disponibili sono incrociati ed analizzati con tecniche di intelligenza artificiale, per dirci cosa fare per rendere le cose più utili e sicure. In molti casi gli oggetti possono migliorarsi o aggiustarsi da soli, grazie ad opportuni attuatori o a tecnologie robotiche.
Il ponte più lungo del mondo
Figura 1.8 - Il ponte più lungo del mondo
Il ponte più lungo del mondo si trova proprio in Giappone. E’ il “ponte dello stretto di Akashi", lungo quasi 4 km (il ponte Morandi di Genova era lungo poco più di 1 Km), con una campata principale centrale di quasi 2 Km.  Il ponte è monitorato in tempo reale fin dalla sua inaugurazione, avvenuta esattamente 20 anni fa, nel 1998, con l’utilizzo di varie tipologie di sensori (sismometri, accellerometri, anemometri, GPS, e molti altri).

1.6 - Invecchiamento e sostenibilità delle infrastrutture
Siamo una società che invecchia. Di solito con questa frase si fa riferimento alla popolazione che diventa più anziana, e sarà ancora più anziana nei prossimi anni.

Ma non sono solo gli esseri umani ad invecchiare. Prendiamo ad esempio le infrastrutture stradali, con i loro ponti e le loro gallerie. Hanno avuto una grande espansione a partire dal dopoguerra, accompagnando il boom dell’automobile di massa.

Per capire bene, dobbiamo vedere alcuni dati. Pensate che nel 1950 in Italia circolavano 342.000 automobili. Dopo solo 6 anni, nel 1956, sono diventate un milione e dopo 20 anni, nel 1970, erano 10 milioni. Il numero è continuato ad aumentare, quasi raddoppiando ogni 10 anni.
Figura 1.9 - Numero di automobile per 1000 abitanti nell’Unione EuropeaNon considerando il piccolo Lussemburgo, l’Italia è il paese con il maggior numero di automobili ogni 1000 abitanti, 625 contro una media europea di 505. (dati Eurostat). Più di 6 auto ogni 10 abitanti (inclusi bambini e neonati) è una bella cifra. Forse dovremmo ragionare su come potenziare il trasporto pubblico.

Siamo arrivati a più di 6 auto ogni 10 abitanti (inclusi bambini e neonati), con una tendenza che continua ad essere in aumento.

L’avvio della motorizzazione di massa ha reso necessari massicci investimenti in infrastrutture stradali, inclusi ponti e gallerie, realizzati principalmente nei primi decenni del dopoguerra.

L’ordine di grandezza di queste infrastrutture? Circa un milione di km di strade (comunali, provinciali, statali e quasi 10.000 km di autostrade), 25.000 km di rete ferroviaria, oltre 150 porti e 100 aeroporti.

L’invecchiamento delle infrastrutture determina costi crescenti per le verifiche, le manutenzioni e, quando necessario, per il rifacimento dell’opera, a livelli difficilmente sostenibili.

Invecchiamento e insostenibilità della corretta manutenzione sono anche un problema serio per altre tipologie di infrastrutture pubbliche, come ad esempio le dighe, le centrali elettriche, le scuole, gli ospedali.

Se non riusciamo a rendere disponibili le risorse necessarie per gestire in modo efficace e completo le infrastrutture, la conseguenza è un costante aumento dei rischi, e quindi degli incidenti e dei morti.

La direttiva 2008/96/CE del Parlamento europeo ricorda che, a fronte di notevoli progressi per la sicurezza dei veicoli, “la gestione della sicurezza delle infrastrutture stradali offre un ampio margine di miglioramento, che deve essere sfruttato”.

 Invita quindi a rafforzare “Il livello di sicurezza delle strade esistenti, concentrando gli investimenti sui tratti che presentano la concentrazione più elevata di incidenti e/o il maggiore potenziale di riduzione degli incidenti. Gli automobilisti dovrebbero essere avvertiti dei tratti stradali ad elevata concentrazione di incidenti, in modo che possano adeguare il loro comportamento e rispettare con più attenzione il codice stradale, in particolare i limiti di velocità

A seguito di queste valutazioni, il Parlamento europeo “richiede l’istituzione e l’attuazione di procedure relative alle valutazioni d’impatto sulla sicurezza stradale, ai controlli sulla sicurezza stradale, alla gestione della sicurezza della rete stradale ed alle ispezioni di sicurezza da parte degli Stati membri”.

1.7 - Un sistema di infrastrutture Intelligenti

Garantire l’efficace manutenzione ed elevati livelli di sicurezza delle infrastrutture esistenti è sempre più complicato ma sempre più necessario.

Figura 1.10 - Il ponte Tsing Ma ad Hong Kong
Poco più lungo del ponte Morandi di Genova (1337 m), aperto al traffico nel 1997, dispone di uno dei più completi sistemi di monitoraggio in tempo reale, chiamato “Wind and Structural Health Monitoring System” (WASHMS). Il sistema è formato da oltre 800 sensori di diverse tipologie, installate in modo permanente in ogni parte del ponte. Vi sono sensori di posizione (Global Position System - GPS), accellerometri, estensimetri, e numerosi altri tipi.
Utilizzando al meglio le nuove tecnologie possiamo però modificare radicalmente questa situazione, rendendo le infrastrutture più utili, sostenibili e sicure, attraverso la loro una progressiva trasformazione in sistemi intelligenti, di tipo cyberfisico.

Un sistema fisico diventa cyberfisico (Cyber Physical System o CPS) quando, grazie a sensori di vario tipo, viene creato nel cloud un gemello digitale del sistema fisico (digital twin), che lo descrive tramite un modello matematico dinamico e ne registra in tempo reale il comportamento, fornendo previsioni sull’andamento futuro, inclusa l’insorgenza di possibili rischi.
Grazie alle moderne tecniche di “machine learning” il modello apprende dalle esperienze precedenti e da tutte le esperienze di sistemi simili, e quindi con il tempo migliorerà la sua capacità di prevedere le esigenze effettive del sistema fisico.


Figura 1.11 - Il Bridge Structural Health Monitoring (BSHM) sul ponte di  Barddhaman, in India.Sei tipologie di sensori sono stati installati sul pilone centrale e sui cavi più estremi per monitorare le forze che insistono su questi elementi critici, che devono sopportare il massimo dello sforzo. Solo il 10% del totale dei cavi ha bisogno di essere dotato di sensori di monitoraggio.

I sistemi Cyberfisici sono resi possibili ed efficaci grazie alla convergenza di numerosissime tecnologie già in gran parte ampiamente utilizzate singolarmente, che se usate insieme aumentano in modo esponenziale la loro potenza. Non a caso si parla di iperconvergenza, per indicare la creazione di piattaforme capaci di integrare in modo standardizzato tutte le nuove tecnologie esistenti e in prospettiva di integrare semplicemente le nuove che via via si aggiungeranno.

Le principali tecnologie di cui parliamo sono il cloud computing, il web semantico, la big data analysis, l’intelligenza artificiale ed il machine learning, la robotica, le nanotecnologie, la realtà virtuale ed aumentata, l’internet delle cose, la connettività wireless a banda ultra larga, e tante altre.

Queste tecnologie ci consentono di creare una ”immagine virtuale” degli oggetti del mondo reale. Nel mondo virtuale gli oggetti sono connessi fra di loro, possono raccogliere, elaborare e scambiarsi informazioni, cooperare e quando necessario interagire con gli oggetti del mondo reale.

Provate ora ad immaginare un ponte cyberfisico, che quindi ha a disposizione un’intelligenza decentrata e distribuita. Il ponte sarebbe in grado di valutare le situazioni e prendere decisioni autonomamente. Rilevare un pericolo grave e bloccare il traffico immediatamente, agendo su un semplice semaforo. Oppure, se registra un carico eccessivo, limitare il traffico. Richiedere quando necessario interventi urgenti di manutenzione immediata.

Il ponte potrebbe essere dotato di componenti regolabili, gestibili dal sistema cyberfisico che sarebbe in grado di distribuire meglio le tensioni e gli sforzi. Il ponte stesso ci comunicherebbe le sue specifiche esigenze di manutenzione e le tempistiche più opportuno per realizzarla.
Figura 1.12 - Schema dei sensori installati sul Caijia Jialing River Bridge in Cina. I numeri tra parentesi indicano il numero di sensori per ciascuna tipologia. Le principali tipologie sono:
(1) i sensori di stress, che misurano anche la temperatura della struttura
(2) i sensori di accellerazione
(3) gli indicatori di livello statico (static level gauge)
(4) i sensori GNNS (Sistema Satellitare Globale di Navigazione)
(5) i misuratori di spostamento (displacement meter)
(6) il clinometro (tiltmeter)
(7) i sensori di temperatura e umidità
(8) il pluviometro
(9) i rilevatori del vento e dei suoi effetti (dogvane, anemoscopio)
(10) il misuratore di ancoraggio disposto lungo il cavo
1.8 - Il contributo del crowdsourcing
Figura 1.13 - Carlo Ratti
Ingegnere civile,
esperto in applicazioni Hi-Tech,
si occupa di divulgazione
 tecnologica dal 1981
L’ingegner Carlo Ratti (nella foto), ci racconta di una ricerca alla quale ha partecipato, iniziata con un test sull'Harvard Bridge (con due iPhone).
La ricerca ha dimostrato che anche l'approccio "big data" e "crowdsourcing" (utilizzo di opportune applicazioni installate sugli smartphone degli utenti dotati di accelerometri) consente di avere informazioni utili e continue a bassissimo costo. Infatti grazie agli accelerometri degli smartphone si possono raccogliere informazioni capaci di indicare situazioni anomale e di segnalarle, lanciando se necessario un'allerta immediata.

L’ingegner Ratti disegna uno scenario molto suggestivo: "Con una rete di smartphone il costo del monitoraggio dei ponti è quasi gratis. Certo è come misurarsi la pressione dal medico, poi se si riscontrano anomalie occorre seguire un monitoraggio più preciso e approfondito. Ma intanto c'è un flusso di dati rilevanti e continui.  Ora stiamo studiando di applicare il tutto al Golden Gate di San Francisco".

"La nostra ipotesi è che se domani Uber o Waze o Lyft dovessero inserire un sistema simile nella loro app improvvisamente in poche settimane avremmo una scansione completa dei ponti. Ma anche delle buche e lo stato dell’asfalto”.

La ricerca dimostra come usando gli accelerometri presenti nei telefoni cellulari più evoluti e ormai diffusissimi, gli smartphone, si possano misurare le vibrazioni dei ponti, e da queste capire il loro stato di "salute strutturale”.

Gli smartphone infatti sono dotati di tre accelerometri, ovvero sistemi micro elettro meccanici, in grado di misurare lo spostamento del telefonino sui tre assi, altezza, lunghezza e profondità, e di registrare una serie di altri dati più o meno importanti.

1.9 - Structural Health Monitoring 2.0
Fortunatamente negli ultimi anni le tecnologie dei sistemi SHM si sono evolute notevolmente, con importanti miglioramenti nella qualità e quantità di dati che possono essere raccolti, nelle tecniche di elaborazione e con forti riduzioni dei costi, dei tempi e della complessità di installazione dei sensori.

Figura 1.14 - Eliz-Mari Lourens
Ingegnere civile, Professore presso 
la Delft University of Technology
 (Paesi Bassi)
Questa nuova generazione di sistemi di monitoraggio (che alcuni hanno chiamato Structural Health Monitoring 2.0 o SHM 2.0) è stata utilizzata con successo con varie infrastrutture.

Eliz-Mari Lourens (nella foto), dell’Università di Delft, nei Paesi Bassi, fa parte di un team di progetto che dal 2016 sperimenta queste tecnologie sui ponti.

L'obiettivo è quello di dimostrare l’efficacia di un sistema di sensori di nuova generazione e a basso costo nell’acquisire dati sufficienti per valutare la salute e sicurezza dei ponti.



1.10 - Valutare e controllare i rischi

La gran parte dei ponti esistenti in Italia e in Europa è stata costruita nel dopoguerra, tra il 1950 e il 1970, con tecnologie basate sul cemento armato, ed una vita media prevista non superiore ai 50 anni.


Figura 1.15 - Diego Zoppi e Antonio Occhiuzzi
Diego Zoppi è membro del Consiglio Nazionale 
degli Architetti. Antonio Occhiuzzi è direttore 
dell’Istituto per le Tecnologie della 
Costruzione (ICT) del CNR
Diego Zoppi (a sinistra nella foto), membro del Consiglio nazionale degli Architetti, ci spiega che in quegli anni "non si metteva in conto che il cemento armato si degrada".

E Antonio Occhiuzzi (a destra nella foto), direttore dell’Istituto per le Tecnologie della Costruzione (ICT) del CNR, ci fa notare che "ormai la sequenza di crolli sta assumendo un carattere di preoccupante regolarità perché decine di migliaia di ponti italiani hanno superato la durata di vita per la quale sono stati progettata, il Ponte Morandi è un caso di scuola: non c'è niente di eterno".

I dati del CNR ci dicono che in Italia abbiamo più di 60.000 ponti di importanti dimensioni, e più della metà di questi dovrebbero essere monitorati per controllarne i rischi, in particolare quelli realizzati in cemento armato, che hanno superato la vita media prevista o che presentano segni importanti di degrado.

Alcuni ponti a rischio in Italia
Figura 1.16 - Alcuni ponti a rischio in Italia
Fonte: Quotidiano.net - CNR
Sempre secondo il CNR vi sono almeno 10.000 ponti in queste condizioni, che andrebbero controllati con estrema urgenza.

Il problema è reso più complesso dal fatto che molti di questi ponti sono situati in nodi chiavi della rete di trasporto nazionale, e sono soggetti a volumi di traffico di molto superiori a quelli previsti in fase di progettazione.

1.11 - Un piano nazionale di monitoraggio e manutenzione delle infrastrutture
Il quadro che emerge non è affatto rassicurante. 
I rischi sembrano davvero alti e crescenti e consigliano azioni correttive immediate. 
Il governo dovrebbe predisporre ed attuare in tempi rapidissimi un piano nazionale straordinario per il monitoraggio e la messa in sicurezza delle infrastrutture stradali, a cominciare dai ponti, meglio se nel contesto di un intervento tecnico e finanziario a livello comunitario, visto che parliamo di una problematica comune a buona parte se non a tutti i paesi europei.
Il piano dovrebbe prevedere l’applicazione diffusa e in casi rilevanti obbligatoria di sistemi di “Structural health monitoring” (SHM), per ottenere importanti informazioni sulla salute strutturale dei ponti, consentendoci di indirizzare le manutenzioni o i rifacimenti verso le situazioni di rischio effettivo, intervenendo in modo mirato dove e quando effettivamente necessario, gestendo così le risorse disponibili nel modo più efficace possibile. 
Inoltre è di estrema importanza istituire un organismo tecnico nazionale, formato da professionisti qualificati, dotati di autonoma responsabilità e autorità decisionale, a cui attribuire i poteri necessari ad attuare ogni iniziativa utile a garantire la sicurezza dei cittadini, inclusa la limitazione del traffico veicolare o l’immediata chiusura dei ponti.
Facciamo in fretta, agiamo in modo intelligente e riusciremo ad evitare tante nuove tragedie annunciate.

(Costruiamo la società intelligente - continua -->  parte 2