Doppia cop(p)ia per la sostenibilità urbana

Sostenibilità e ambienti urbani rappresentano un binomio e un obiettivo sempre più rilevante sia in ambito di politiche internazionali che nello sviluppo di nuove tematiche scientifiche. Le città, infatti, ospitano circa il 56% della popolazione mondiale, con un trend in crescita che si stima sfiorerà il 70% nel 2050, e generano oltre l’80% del Pil mondiale. Per contro, le città sono responsabili di circa i due terzi dei consumi di energia globali e producono oltre il 70% dei gas serra complessivi.  Per rispondere a queste sfide crescenti, il nuovo millennio ha visto affermarsi un modello di Smart city dove, grazie all’utilizzo di soluzioni e sistemi tecnologici innovativi, le città sono rese più efficienti, sostenibili e sicure, migliorando così la qualità della vita dei cittadini: dalla gestione e distribuzione dell’energia ai trasporti pubblici, dalla mobilità intelligente alla sicurezza urbana, fino alla gestione dei rifiuti.

Una delle evoluzioni più recenti e promettenti nell’ambito delle Smart cities riguarda lo sviluppo dei Gemelli digitali urbani (Gdu).  “Si tratta di una tecnologia che permette di disporre di una replica virtuale, in 3D della città reale, che grazie al costante flusso di dati provenienti da sensori e altre fonti, è in grado di aggiornarsi in tempo quasi reale e di fornire una rappresentazione non solo del suo spazio fisico, ma anche delle dinamiche che in esso avvengono”, spiega Roberto Malvezzi, del Dipartimento di ingegneria, Ict e tecnologie per l'energia e i trasporti (Diitet) del Cnr. "Inoltre, l’integrazione con tecniche di Intelligenza artificiale ed elaborazioni di Data Science consente ai Gemelli digitali di apprendere col tempo il comportamento di una città e di sviluppare modelli di simulazione e predizione sempre più affidabili. Uno strumento come il Gdu può quindi essere applicato in diversi modi: ad esempio, avendo dati pregressi sul traffico veicolare e sulle abitudini di mobilità delle persone in una certa zona della città e per un certo periodo di tempo è possibile verificare nuove e più efficienti soluzioni come, ad esempio, modifiche al piano del traffico, al sistema stradale o alla localizzazione dei servizi. Ma significa anche poter impostare sistemi di monitoraggio che forniscano alert in tempo reale al verificarsi di determinate condizione di rischio. Infine, significa poter studiare scenari complessi di trasformazione urbana comprendendo meglio come le modifiche a un certo sistema (come la mobilità) possano impattare anche su altri sistemi (dalla qualità dell’aria all’accessibilità, alla fruizione dello spazio pubblico, ecc.). Oltre al modello 3D semantico della città, cuore del Gdu, completano il tutto delle interfacce grafiche dedicate che consentono di gestire una vasta serie di funzionalità rivolte a molteplici portatori di interesse, quali pubbliche amministrazioni, imprese e cittadini”.

Negli ultimi anni si è assistito a un fiorire di progetti volti alla realizzazione di Gemelli digitali urbani in tutto il mondo, che testimoniano le grandi potenzialità di sviluppo in questo campo. Un esempio di queste ricerche di frontiera è dato dal progetto strategico “Urban Intelligence”, portato avanti da 14 Istituti del Cnr e coordinato dal Cnr-Diitet. “L’idea dell’Urban intelligence (Ui) punta a sviluppare un ecosistema di tecnologie digitali integrate in un Gdu, che possano supportare efficacemente le città nel raggiungimento dei propri obiettivi di sostenibilità lungo tutte e tre le sue dimensioni”, afferma Giordana Castelli, del Cnr-Diitet e responsabile scientifica del progetto. “A questo scopo, Ui propone un’architettura generale composta da diversi moduli. Alla base vi è il ‘Lago dei dati’, in cui confluiscono tutti i dati raccolti dal Gdu grazie alle sue connessioni con i sistemi informativi di una città, come ad esempio i dati ambientali, del traffico o satellitari, oppure quelli relativi ai singoli elementi di un sistema urbano, come strade o edifici, i quali possono essere annotati direttamente sul modello 3D semantico. Su questa base informativa si innestano una serie di Gemelli digitali tematici (Gdt), ciascuno dei quali rappresenta un differente (sotto)sistema della città, come la mobilità, il costruito, l’aria, l’acqua, il verde, il sottosuolo, ecc. Ogni Gdt è dotato di servizi di simulazione e predizione, di flussi di dati e di una caratterizzazione degli elementi urbani specifici per il proprio campo di interesse. Con l’ultimo elemento dell’ecosistema, il ‘Decision support system’, è possibile svolgere sia interrogazioni individuali dei singoli Gdt sia attività che chiamano in causa l’interazione di più Gdt contemporaneamente”.

“Tramite questo processo, Urban intelligence punta ad abilitare i Gdu verso il raggiungimento di due nuovi obiettivi”, prosegue Malvezzi.  “Da un lato, quello di fornire uno strumento di conoscenza della città come un sistema complesso, dove ogni fenomeno è interconnesso con gli altri; dall’altro, quello di accompagnare la governance delle nostre città verso la costruzione di strategie urbane sempre più consapevoli, integrate ed efficaci”.

Il Cnr-Diitet sta sperimentando il paradigma dell’Urban intelligence in due progetti pilota di Gemelli digitali urbani: il primo nella città di Matera, nell’ambito del 'Progetto per la Casa delle Tecnologie Emergenti', finanziato dal Ministero delle imprese e del made in Italy; il secondo a Catania, nell’ambito del progetto ‘Urban intelligence science hub for city network’, finanziato dall’Agenzia per la coesione territoriale. Inoltre, nell’ambito di un accordo quadro con Tim,  si sta sviluppando una collaborazione scientifica per implementare una piattaforma congiunta di Urban Intelligence.  “I risultati scientifici, metodologici e operativi di queste prime sperimentazioni costituiranno un patrimonio che il Cnr intende mettere a disposizione di tutte le città del nostro Paese interessate a perseguire con decisione un orizzonte di maggiore sostenibilità come motore per innescare nuovi percorsi di innovazione urbana”, conclude Castelli.

Guarda anche il video CNR - Urban Intelligence 

Fonte: Roberto Malvezzi, Dipartimento di ingegneria, Ict tecnologie per l'energia e i trasporti, roberto.malvezzi@cnr.it; Giordana Castelli, Dipartimento di ingegneria, Ict e tecnologie per l'energia e i trasporti, giordana.castelli@cnr.it