Lo sviluppo dei digital twin sta cambiando l’approccio alle smart city. Changes ne ha parlato con Giordana Castelli del CNR.
Ci sono delle idee capaci di rappresentare un’epoca. Una di queste è sicuramente quella di smart city, la città intelligente su cui da circa venti anni si discute nelle aule universitarie e nei palazzi istituzionali. Rio De Janeiro, 2010. Sono il luogo e l’anno in cui il grande pubblico iniziò a sentir parlare di città smart. Il progetto internazionale lanciato quell’anno vedeva proprio la megalopoli brasiliana come pioniera nell’applicazione delle tecnologie digitali per studiare l’organizzazione delle funzioni delle città. Qualche anno prima lo studioso Rudolf Giffinger del Politecnico di Vienna aveva però già individuato sei dimensioni per misurare il grado intelligenza dei contesti urbani: Smart People, Smart Economy, Smart Environment, Smart Living, Smart Governance e Smart Mobility.
Un orizzonte molto esteso, ma le prime formulazioni delle smart city hanno avuto il demerito di concentrarsi solo su alcuni di quegli aspetti, come per esempio l’efficientamento energetico oppure lo sviluppo della mobilità. Principalmente su queste dimensioni, infatti, si sono focalizzati i grandi piani di investimento internazionali. Lo conferma anche Giordana Castelli, direttrice del CNR-DIITET che sottolinea come “uno dei principali strumenti con cui negli anni scorsi è stata finanziata la ricerca nel campo delle smart city è stato Horizon 2020, che nei suoi criteri ha puntato molto su smart mobility e smart community. Il suo limite è stato perciò quello di aver condotto ad azioni mono-sistema e non integrate.”
Il progetto Urban Intelligence
Un approccio che il CNR ha voluto superare con il progetto “Urban Intelligence”, che vede al centro i cosiddetti Gemelli Digitali Urbani, strumenti che offrono un ecosistema di soluzioni digitali coordinate per strutturare la smart city come un sistema integrato. Il digital twin è una copia digitale di un processo o di un’entità reale che è modificabile secondo diversi parametri ed è quindi controllabile nella sua evoluzione in maniera anche predittiva. L’utilizzo di questi gemelli digitali è sempre più comune in vari ambiti, da quello biomedico a quello ingegneristico. In urbanistica quando si parla di digital twin gli esempi più citati sono quelli di Barcellona, Copenaghen oppure Singapore, realtà che hanno utilizzato questi strumenti per ottimizzare le proprie risorse idriche ed energetiche o per efficientare la raccolta dei rifiuti o la rete dei trasporti pubblici.
«Oggi preferiamo parlare di gemelli digitali al plurale – evidenzia Giordana Castelli – in quanto siamo soliti confrontarci con veri e propri ecosistemi di digital twin, ognuno per ogni sistema urbano da integrare per arrivare a decisioni multidimensionali». Per farlo però si è stravolto l’approccio classico alle smart city. “Spesso si è anteposta la ricerca dei dati alle finalità del loro utilizzo. Per esempio, si sono disseminate le città di tanti sistemi di sensoristica senza ben sapere esattamente come lavorare e mettere a valore i dati. Questo ha rappresentato un grosso problema per le amministrazioni che hanno avuto difficoltà nel gestire i sistemi di rilevazioni dei dati dal punto di vista infrastrutturale e da quello dell’analisi dei risultati. Per questo oggi preferiamo prima stabilire gli obiettivi della ricerca per ragionare solo in un secondo momento sugli strumenti di rilevazione più opportuni”.
Raccogliere dati, insomma, è fondamentale, ma è ancor più importante fissare in anticipo l’obiettivo della ricerca condotta con reti complesse di sensoristica avanzata e con algoritmi di intelligenza artificiale sviluppati grazie a big data e data lake integrati (archivi centralizzati in cui i dati derivanti da diverse fonti sono conservati in formato grezzo). «Tutto questo ci ha permesso di implementare dei software di Decision Support System integrati e basati su machine learning che monitorano varie dimensioni delle città, ognuna delle quali ha proprie esigenze e caratteristiche». Con riflessi importanti anche nel rapporto tra la ricerca sul campo e le azioni delle amministrazioni pubbliche a cui questi strumenti non vogliono sostituirsi, «ponendosi invece come una sorta di consulente sulle esigenze delle città».
Ma aldilà degli aspetti più teorici, quali sono in Italia le applicazioni di questo nuovo approccio? «Nel nostro Paese c’è un gran fermento nel campo dei digital twin, anche grazie allo stimolo offerto dai fondi europei PON e dal PNRR», rileva la dott.ssa Castelli che cita come esempi grandi città ma non solo, visto che «a investire in digital twins sono piccoli comuni come Ginosa in Puglia e grandi centri come Venezia, Bologna, Milano e Catania».
Matera digitale
A Matera il laboratorio Urban Intelligence, di cui Giordana Castelli è responsabile, sta sperimentando la costruzione di una piattaforma che comunicando con una vasta rete di sensori intende costruire un gemello digitale di una ampia zona della città. L’obiettivo è quello di monitorare il funzionamento della mobilità e del trasporto, l’utilizzo dell’energia, ma anche osservare i flussi turistici e la fruizione dei beni artistici della città lucana Patrimonio dell’Unesco.
A rivestire un ruolo centrale nell’impiego e nello sviluppo dei digital twin è l’aspetto della sostenibilità. Sensori, droni e satelliti sono infatti sempre più usati per monitorare i livelli delle acque dei fiumi, ottimizzare le previsioni metereologiche e delle precipitazioni, analizzare la resilienza delle infrastrutture idriche, elettriche e trasportistiche, messe a dura prova dai cambiamenti climatici.
Attenzione però, il nuovo approccio alle smart city non si risolve con l’uso di tecnologie raffinate. «Sempre più centrale è infatti l’ascolto delle comunità e degli abitanti dei contesti urbani per capire bisogni, priorità, limiti e anche possibili soluzioni ai problemi delle città», osserva Giordana Castelli. «In questo la rete degli istituti del CNR è fondamentale perché grazie alla sua distribuzione capillare favorisce un approccio multidisciplinare e multi-territoriale allo studio dei cambiamenti delle nostre comunità».
