Laboratorio Domotica

Dipartimento dei Vigili del Fuoco, del Soccorso
e della Difesa Civile
Direzione Centrale per la Formazione
WorkShop
Difesa Civile: contributo della comunità
scientifica alle nuove strategie
Progetto
“Sicurezza Civile”
Documento di Sintesi dell’Attività di Consulenza e Ricerca
Scientifica in Materia di Sicurezza Civile
…………
Roma, 10 giugno 2004,
ISA, Istituto Superiore Antincendi via del Commercio, 13
…………
Ministero dell’Interno
Dip. Vigili del Fuoco, del soccorso
pubblico e della difesa civile
e
Consiglio Nazionale delle Ricerche
- ISTITUTO DI GEOLOGIA AMBIENTALE E GEOINGEGNERIA
(IGAG)
- ISTITUTO DI MATEMATICA APPLICATA E TECNOLOGIE
INFORMATICHE (IMATI)
- ISTITUTO DI RICERCA PER LA PROTEZIONE IDROGEOLOGICA
(IRPI)
- ISTITUTO PER IL RILEVAMENTO ELETTROMAGNETICO
DELL'AMBIENTE (IREA)
- ISTITUTO DI SCIENZA E TECNOLOGIE DELL'INFORMAZIONE
"ALESSANDRO FAEDO" (ISTI)
- ISTITUTO PER LE APPLICAZIONI DEL CALCOLO "MAURO
PICONE" (IAC)
- ISTITUTO PER LE TECNOLOGIE DELLA COSTRUZIONE (ITC)
“ATTIVITÀ DI CONSULENZA E RICERCA SCIENTIFICA
IN MATERIA DI SICUREZZA CIVILE”
PROGETTO “SICUREZZA CIVILE”
1
Indice
1
La Ricerca sulla Sicurezza Civile: una priorità per il Paese
2
Obiettivi e Finalità del progetto
3
Risultati attesi
4
Le aree di ricerca
5
Esempi di possibili contributi di ricerca sulla Sicurezza Civile
6
Il network di ricerca del CNR
6.1 CNR-IREA
6.2 CNR-ISTI
6.3 CNR-IGAG
6.4 CNR-IMATI
6.5 CNR-IRPI
6.6 CNR-IAC
6.7 CNR-ITC
2
1
La Ricerca sulla Sicurezza Civile: una priorità per il Paese
Essere preparati agli eventi inattesi (RUE: “Responding to unexpected events”),
sia naturali, sia di origine antropica accidentali e volontari è la grande sfida cui il
Mondo Occidentale è chiamato ad affrontare in questo inizio di terzo millennio.
I paesi industrializzati come il nostro hanno già da tempo acquisito la
consapevolezza della “sfida ambientale” investendo in essa ingenti risorse
intellettuali e finanziarie: infatti nel recente passato sono state realizzate le
condizioni per affrontare nel migliore dei modi possibile un’ampia varietà di
disastri naturali (dai terremoti, alle alluvioni e frane, dalle epidemie sanitarie, al
controllo di emissioni accidentali di rifiuti tossici nell’ambiente, ecc.).
In Italia, così come in ambito Unione Europea, ma soprattutto negli Stati Uniti,
sono stati stanziati, nel passato, diversi fondi di ricerca per migliorare le
conoscenze con l’obiettivo di mitigare le catastrofi naturali e iniziare a sviluppare
una nuova cultura legata alla protezione civile.
Molto si è fatto, ancora molto si deve fare su questo tema: infatti i danni
economici e la perdite di vite umane causati da eventi naturali estremi sono tuttora
ingenti, nonostante il fatto che il notevole incremento della conoscenza di tali
fenomeni fisici, della capacità di osservazione anche dallo spazio e di
interpretazione, in questi ultimi anni abbia portato ad una efficace ed efficiente
capacità di mitigazione di essi, soprattutto tramite l’adozione di misure non
strutturali (pianificazione di emergenza, sistemi di preannuncio, ecc.).
Comunque, sotto la minaccia terroristica attuale che il Mondo Occidentale tutto
sta subendo, nuove problematiche stanno emergendo, soprattutto legate ai disastri
che eventuali scellerate azioni volontarie possono causare sia ai sistemi naturali
sia alle infrastrutture civili (sistemi acquedottistici, reti di trasporto, reti viarie,
ecc.) sia alle infrastrutture tecnologiche (sistemi di telecomunicazioni, banche dati,
ecc.).
Bisogna che il Mondo Scientifico ed Accademico nazionale, seguendo quanto i
3
colleghi statunitensi stanno già facendo dopo l’11 settembre 2001 sotto l’impulso
della National Science Foundation, acquisisca al più presto l’esigenza vitale di
rispondere dal punto della vista della ricerca a questa nuova sfida e che il Mondo
Politico supporti adeguatamente tramite nuovi investimenti in ricerca e sviluppo
indirizzati su questo, ormai vitale, settore strategico.
I segnali in Europa sono incoraggianti, infatti recentemente la Commissione
Europea, all’indomani degli attentati dell’11 marzo a Madrid, nel “Rapporto per
un’Europa sicura” ha posto la questione della sicurezza in Europa in primo piano
per la prima volta da quando esistono le istituzioni europee; infatti si sono
stanziati nuovi fondi destinati alle imprese e al mondo scientifico, per stimolare la
ricerca in materia di sicurezza ed, inoltre, il programma di ricerca comunitario
GMES (Global Monitoring for Environment and Security) partito più orientato
sulle tematiche ambientali si sta ampliando rapidamente nell’area della sicurezza.
Ovviamente lo sforzo da compiere è enorme in quanto, per rispondere
adeguatamente all’obiettivo di comprendere le ricadute di tali eventi sulla nostra
società, occorre coinvolgere necessariamente competenze multidisciplinari, dai
fisici ai matematici, dagli ingegneri tutti (civili ed ambientali, industriali, elettrici,
informatici e delle telecomunicazioni), agli economisti, agli esperti dei beni
culturali, ai sociologi, ecc..
Solo la struttura del CNR, in analogia a quanto la NSF compie negli Stati Uniti,
appare, anche in virtù della recente azione riformatrice tuttora in itinere, in grado
di coagulare un nocciolo duro che affronti questi nuovi problemi in modo unitario.
Inoltre, aprendosi al contributo delle Università, può fornire una risposta efficace,
così come già fatto nel passato con i diversi Progetti Finalizzati che rispondevano
a reali e concreti bisogni del sistema Paese.
Inoltre, sul tema della sicurezza dei cittadini, il mondo produttivo delle imprese,
nazionali ed internazionali, sta divenendo sempre più sensibile ed un’azione forte
di investimento culturale e finanziario in questa direzione sicuramente sortirebbe
un effetto benefico per una migliore interazione tra mondo della ricerca e mondo
4
delle imprese, da sempre vero tallone d’Achille del nostro sistema di ricerca
nazionale.
Dal punto di vista scientifico, innanzitutto, si deve cercare di definire i contorni di
tali nuovi problemi, occorre iniziare una discussione profonda nel mondo
scientifico ed accademico di concetto con il mondo delle Istituzioni, per capire le
nuove domande di conoscenza a cui rispondere dal punto di vista tecnico, sociale e
politico per rendere la nostra Società una società in cui i cittadini si sentano sicuri
e protetti.
Garantire la “sicurezza civile” dei cittadini è questa la nuova sfida cui il mondo
scientifico e politico è chiamato a dare una risposta.
Una società con risorse finanziarie limitate non può pensare di affrontare ogni
potenziale disastro, infatti semplicemente tentare di identificare ogni scenario
catastrofico risulterebbe estremamente oneroso dal punto di vista finanziario e
quindi tale azione sarebbe inesorabilmente destinata al fallimento.
Pertanto l’obiettivo deve essere quello di creare strategie e predisporre azioni che
si possano adattare nel migliore dei modi ad ogni evenienza.
Innanzitutto si deve cercare di affrontare le seguenti questioni:
1. individuare lo stato dell’arte nella risposta a situazioni critiche, con particolare
attenzione ai recenti disastri;
2. stabilire un’agenda per realizzare un nuovo programma di ricerca nelle
infrastrutture civili e tecnologiche per valutare gli impatti sulla società delle
criticità esistenti e potenziali;
3. cercare nuovi paradigmi scientifici per investigare, sviluppare, integrare le
strategie di mitigazione dei rischi naturali e antropici (sia accidentali, sia
volontari);
4. trasferire le nuove tecnologie, politiche e sistemi al mondo delle imprese e alla
società in generale.
Per rispondere adeguatamente agli eventi inattesi (RUE) occorre che si realizzano
le condizioni tecniche, gestionali e sociali in modo tale che, in occasione del
5
verificarsi di tali eventi la risposta della Società sia rapida ed efficace (il soccorso,
l’evacuazione dei feriti e della popolazione a rischio sono le prime priorità),
flessibile e capace di adattarsi in tempo reale (l’organizzazione dei soccorsi deve
essere gestita in modo coordinato con una linea di responsabilità chiara ed
univoca), e bene informata (deve conoscere tutti i dati e le informazioni di
interesse per il soccorso).
Per rispondere adeguatamente occorre che siano sviluppati, come accennato, in
futuro temi di ricerca e sviluppo in un numero diverso di discipline.
Molto sommariamente, infatti, bisogna considerare i problemi e le risposte sia in
occasione del verificarsi del disastro (acquisizione, trasmissione e validazione
delle informazioni, rilevamento di dati ambientali, capacità di porre in essere i
piani di emergenza, di valutare in tempo reale gli scenari evolutivi dell’evento,
ecc.), sia prima che il disastro potenziale possa verificarsi (rendere le reti
elettriche, idriche, di trasporto, i sistemi di comunicazione capaci di affrontare
situazioni impreviste e di cambiare funzionamento in modo rapido adattandosi a
nuove eventuali esigenze, predisporre regolamenti normativi chiari di gestione di
tali infrastrutture in caso di emergenza, consolidare le conoscenze sugli eventi
naturali e antropici del passato, essere in grado di simulare in modo unitario le
possibili risposte dei sistemi naturali e dei complessi sistemi infrastrutturali, ecc.).
Per conseguire tale impegnativo risultato è necessario sviluppare effettivamente
un’agenda multidisciplinare di ricerca, con indicazione chiara degli obiettivi di
medio e lungo periodo da raggiungere, in stretta connessione con gli utilizzatori
dei risultati (forze istituzionale e imprese private).
Si
possono,
in
via
preliminare,
individuare
sei
direzioni
di
ricerca
multidisciplinari, in cui vale la pena investire le migliori risorse culturali del
Paese:
1. Infrastrutture civili e loro protezione (con particolare riferimento alle
tecnologie di monitoraggio, all’individuazione delle criticità esistenti nelle
dighe, nei sistemi acquedottistici e nei sistemi di trasporto, nella gestione di
6
esse in tempo reale e nella simulazione del loro comportamento, ecc.)
2. Infrastrutture informatiche e tecnologiche e loro protezione (con
particolare riferimento alle gestione in tempo reale, alla sicurezza informatica,
alla risposta in fase di emergenza, alle nuove tecnologie di comunicazione e di
acquisizione dati, ecc.);
3. Analisi di rischio innovativa (in grado di definire correttamente i nuovi
scenari di rischio di tipo volontario, di valutare correttamente le possibili
decisioni da prendersi in caso di emergenza e per la valutazione delle differenti
strategie di mitigazione, ecc.)
4. Risposta organizzativa in tempo reale, di supporto e di integrazione (con
particolare riguardo alla formazione del personale, alla capacità di intervenire,
alla allocazione di risorse distribuite nello spazio, ecc.)
5. Strategie di mitigazione dei rischi e eventuali regolamenti (con indicazione
dei diversi scenari, analisi costi benefici, emissione di regolamenti di gestione
in fase di emergenza, ecc.)
6. Informazione e trasferimento dei risultati (con la fusione, validazione,
presentazione, accesso, elaborazione dei dati per rendere la popolazione
consapevole e preparata ad affrontare i rischi, ecc.)
In conclusione, si può ritenere che è necessario rispondere alla sfida di rendere i
cittadini più sicuri, con una forte azione di ricerca e sviluppo preparando la nostra
Società ad affrontare preparata e consapevole tutti i rischi (naturali e antropici,
accidentali e volontari) cui essa è soggetta, e che questa debba essere senza alcun
dubbio una delle priorità del Paese non solo nel Piano di Ricerca Nazionale ma
anche nella propria politica istituzionale ed industriale.
7
2
Obiettivi e Finalità del progetto
L’obiettivo principale del progetto è quello di aiutare il Paese (in tutte le sue
componenti: dalle Istituzioni centrali, agli enti locali, al sistema produttivo, alla
popolazione, ecc.) a identificare, comprendere ed affrontare tutti quegli eventi, sia
naturali sia indotti dall’attività umane, che possono provocare danni a tutte le
infrastrutture civili e informatico-tecnologiche, e conseguentemente, causare
disagi alla popolazione civile.
In particolare si dovranno analizzare tutte le tipologie dei rischi naturali e di
origine antropica, sia di natura accidentale sia di natura volontaria, che possono
creare danni e/o malfunzionamenti alle infrastrutture civili classiche (sistemi
acquedottistici, infrastrutture di trasporto, viarie e ferroviarie, gasdotti, oleodotti,
elettrodotti, dighe, porti, ecc.), e alle infrastrutture di carattere informatico (banche
dati, reti di telecomunicazioni, sistemi informativi, ecc.).
Naturalmente, considerata la vastità di tale obiettivo risulta indispensabile creare
una concentrazione di competenze, necessariamente di carattere multidisciplinare,
che solo un Ente come il CNR può concretamente realizzare, anche avvalendosi
del contributo delle Università e di altri Enti di ricerca (analogamente a quanto la
National Science Foundation degli Stati Uniti sta facendo già da diversi anni
tramite il programma Infrastructure and Information Systems).
In particolare, è necessario aggregare fisici, matematici, geologi, ingegneri civili,
industriali, ed informatici e delle telecomunicazioni, urbanisti, economisti intorno
a questo problema al fine di aiutare il Paese ad affrontare in modo consapevole e
preparato tutte le potenziali situazioni di emergenza cui può essere sottoposto.
8
3
Risultati attesi
I principali risultati che si intendono conseguire con questo progetto possono
essere sintetizzati nei seguenti punti essenziali:
 individuazione delle criticità esistenti nelle infrastrutture civili tradizionali;
 individuazione delle criticità esistenti nelle infrastrutture di carattere
informatico e tecnologico;
 individuazione delle azioni di previsione e prevenzione necessarie alla
messa in sicurezza di entrambe le tipologie di infrastrutture;
 valutazione degli impatti economici e sociali dei diversi scenari di rischio;
 definizione delle azioni di mitigazione del rischio sia di carattere strutturale,
sia non strutturale (sistemi di preannuncio, di monitoraggio, sistemi esperti
di supporto alle decisioni);
 messa a punto di modelli di gestione in tempo reale delle situazioni di
emergenza;
 trasferimento tecnologico e dell’informazione alla società civile.
Principali sottoprogetti
In via preliminare possono essere individuati i seguenti sottoprogetti:
1. rischi nelle infrastrutture civili;
2. rischi nelle infrastrutture informatico-tecnologiche;
3. difesa delle coste.
9
4
Le aree di ricerca
Di seguito sono indicati, sommariamente, per le principali aree di ricerca
precedentemente individuate come prioritarie, i principali obiettivi e le domande
di conoscenza cui occorre rispondere.
Infrastrutture civili e loro protezione
Possiamo definire le infrastrutture urbane, vulnerabili agli eventi inattesi, tutte le
seguenti infrastrutture:
1. di trasporto: autostrade, strade, metropolitane, aeroporti, sistema di trasporto
pubblico, porti, canali navigabili;
2. di comunicazione: sistemi di trasmissione dati e vocale;
3. di servizio: sistemi di distribuzione elettrica e di alter fonti di energia, reti di
distribuzione idrica, sistemi di drenaggio urbano;
4. strutture di edilizia pubblica e privata;
5. di gestione: le istituzioni che hanno la responsabilità della gestione delle
diverse infrastrutture fisiche.
Esistono due diverse modalità per realizzare attività di ricerca sulle infrastrutture
con l’obiettivo di proteggerle dagli eventi inattesi:
 ricerca in cui l’oggetto di studio è la stessa infrastruttura,
 ricerca in cui l’oggetto di studio è l’ambiente in cui è posta l’infrastruttura e le
interrelazioni con le altre infrastrutture.
È possibile individuare i seguenti 4 temi di ricerca:
1. Tecnologie di monitoraggio: le nuove ed emergenti tecnologie hanno aperto la
possibilità di realizzare sistemi di monitoraggio sempre più complessi che, non
solo, ci consentono di comprendere la vulnerabilità e i danni, ma che sono in
grado di definire le priorità nella strategia di protezione delle infrastrutture. Le
tecnologie di sorveglianza e di monitoraggio possono essere utili, ad esempio,
10
per velocizzare e migliorare l’efficienza dei flussi di traffico all’interno e fuori
le aree colpite dagli eventi;
2. Criticità infrastrutturali: l’infrastruttura, quando tutte le parti di cui è composta
funzionano, nel suo insieme assolve il proprio compito; gli elementi di cui è
composta in genere hanno criticità differenti. Occorre sviluppare appropriati
schemi e modelli di criticità (di concerto con l’analisi di rischio e di
vulnerabilità) per i diversi componenti singolarmente e nel loro insieme, e le
mutue relazioni all’interno di una singola infrastruttura e tra infrastrutture
differenti.
3. Infrastrutture di trasporto: l’importanza del sistema di trasporto è un fatto
cruciale nel raggiungere una risposta efficace in caso di emergenza: infatti
occorre sapere come poter spostare persone, mezzi e beni nelle aree colpite.
4. Prestazione dell’infrastruttura: siccome molti degli eventi inattesi hanno una
natura molto complessa e hanno impatti in sequenza sulle diverse infrastrutture
occorre valutare come le prestazioni delle infrastrutture colpite influenzano i
comportamenti delle altre infrastrutture nel tempo.
Infrastrutture informatiche e tecnologiche e loro protezione
1. Ridondanza nella comunicazione: l’incremento della qualità nei sistemi di
comunicazione, sia di dati sia in voce, in caso di emergenza è essenziale.
Occorre individuare standard di software e hardware che consentano lo
sviluppo di architetture e regole operative flessibili, ridondanti, rapidamente
disponibili ed altamente adattabili alle diverse esigenze di emergenza.
2. Reti di sensori: occorre sviluppare reti ad hoc in grado di sopravvivere agli
eventi inattesi e che forniscano informazioni utili nella predisposizione delle
migliori strategie.
3. Sicurezza delle banche dati: è necessario aumentare la sicurezza delel banche
dati da possibili violazioni esterne da personale non autorizzato;
4. Infrastrutture di comunicazione di supporto nei casi di emergenza: occorre
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comprendere i principi della progettazione, i concetti e le soluzioni per la
configurazione di reti di comunicazione permanente in grado di resistere ai
disastri o attacchi volontari;
5. Tecnologie Grid, infrastrutture Wireless eterogenee e ad hoc: occorre rendere
fruibili in modo semplice e tempestivo tutte le banche dati di possibile
interesse, nonché renderle accessibili in modalità wireless.
Analisi di rischio innovativa
1. Nuovi paradigmi: è necessario sviluppare nuovi paradigmi per l’analisi di
rischio che comprenda anche le azioni volontarie, infatti occorre unificare le
analisi statistiche tradizionali e quelle di tipo Bayesiano per giungere alla
valutazione dei rischi in modo tale da tener conto del continuo evolversi degli
scenari internazionali.
2. Strategie di gestione “randomizzate”: la natura deterministica delle operazioni
che sono fatte su un sistema rende di fatto vulnerabile il sistema agli attacchi, è
necessario, pertanto, sviluppare strategie tali da non consentire al potenziale
sabotatore la conoscenza della sequenza delle azioni da compiere.
3. Meccanismi casuali a cascata: un terremoto o un’inondazione possono
innescare una cascata di eventi (incendi, esplosioni, ecc.) la cui capacità di fare
danno può essere maggiore di quella dell’evento iniziale; pertanto, occorre
compiere un’azione di ricerca incisiva sulle potenziali dinamiche degli eventi a
cascata.
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5
Esempi di possibili contributi di ricerca sulla Sicurezza Civile
Si elencano di seguito, alcuni possibili contributi di ricerca sul tema della
Sicurezza Civile.
Naturalmente, in fase di redazione dei progetti esecutivi annuali, altri progetti,
sollecitati dal Ministero in base ai propri interessi specifici, potranno essere
inseriti.
La lista seguente ha il solo scopo di illustrare le “potenzialità” del network di
ricerca applicata sull’argomento.
a) Generazione di serie storiche di deformazione di infrastrutture mediante
osservazioni satellitari
L'interferometria radar è una tecnica relativamente recente che consente di
acquisire informazioni sulle deformazioni di una zona di interesse, mediante
l’elaborazione di dati acquisiti da un sistema Radar ad Apertura Sintetica
(SAR). La disponibilità di un gran numero di dati e il recente sviluppo di
algoritmi innovativi permettono la realizzazione di serie storiche di
deformazione di ogni punto (pixel) della scena osservata con precisione
dell’ordine del centimetro ed in alcuni casi anche di qualche millimetro.
In tale ambito, è stata messa a punto presso l’IREA-CNR di Napoli una tecnica
denominata Small Baseline Subset (SBAS), inizialmente sviluppata per lo
studio di deformazioni su larga scala e con risoluzione spaziali dell’ordine di
100 x 100 metri. La tecnica SBAS, già applicata con successo allo studio delle
deformazioni dei Campi Flegrei e del Vesuvio, è stata successivamente
modificata per permettere l’analisi di deformazioni a piccola scala come quelle
cui possono essere soggetti edifici o strutture urbane. In tal modo è possibile
utilizzare i dati a piena risoluzione spaziale (circa dieci metri con i sensori
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attualmente in uso) per individuare i punti che manifestano una deformazione
residua, cioè differenziale rispetto a quella media della zona. Tale tecnica
permette di misurare con precisione movimenti con velocità dell’ordine di
pochi millimetri all’anno.
La deformazione misurata è dovuta a strutture coerenti all'interno della cella di
risoluzione (quali strutture antropogeniche) soggette a movimento diverso da
quello di insieme del terreno. L'utilizzo di questa tecnica diventa quindi
particolarmente importante in ambito urbano poiché consente il monitoraggio
di singole strutture.
L’utilità della suddetta tecnica nell’ambito della mitigazione del rischio nelle
infrastrutture civili è evidente: episodi di cedimento strutturale sono spesso
accompagnate da deformazioni lente che possono accelerare a ridosso
dell’episodio stesso. Non ultimo, l’estensione spaziale delle immagini SAR,
tipicamente dell’ordine dei 100 x 100 km, permette di monitorare un gran
numero di strutture per singola elaborazione, riducendo drasticamente i costi di
sorveglianza e rendendo possibile una copertura areale non ottenibile con
tecniche di tipo tradizionale.
La messa a punto di un sistema di monitoraggio delle deformazioni strutturali
basato sull’utilizzo di immagini SAR acquisite da piattaforme satellitari
presenti (ERS, ENVISAT) e future (in particolare COSMO-SKYMED, che
consentirà risoluzioni spaziali e temporali più elevate) può costituire un punto
qualificante per un progetto teso alla Sicurezza Civile. Va a tal proposito
evidenziato che una dimostrazione analoga, basata sull’uso di dati a bassa
risoluzione, rientra nelle attività del Centro Regionale di Competenza sul
Rischio Ambientale, nel cui ambito l’IREA è responsabile della Sezione
Telerilevamento.
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b) Tecniche integrate per il monitoraggio in situ di strutture civili
L'integrazione
di
più
tecniche
di
diagnostica
non
invasiva
risulta
particolarmente indicato, se non necessario, per un accurato monitoraggio in
situ di strutture di grande estensione. La necessità di un monitoraggio multiscala si presenta, ad esempio, nel caso in cui sia necessario individuare
situazioni critiche localizzate in grandi infrastrutture civili (grandi edifici,
viadotti stradali, dighe, ponti) ovvero in situazioni con rischio di rilevante
impatto ambientale (acquedotti, oleodotti, gasdotti). In particolare, presso
l’IREA ci si stanno sviluppando ed integrando due tecniche, basate,
rispettivamente, sulla sensoristica in fibra ottica e sulla
tomografia a
microonde. Questo allo scopo di consentire un monitoraggio capace di fornire
informazioni su diverse scale spaziali (locale/globale).
Per la sensoristica in fibra ottica, si mira allo sviluppo ed alla messa a punto di
tecniche per il monitoraggio distribuito di grandezze fisiche quali la
temperatura e/o le deformazioni lungo la fibra, su distanze che possono arrivare
anche alle decine di chilometri. In particolare, l’attenzione è rivolta verso i
sensori in fibra ottica basati sul fenomeno dello “scattering di Brillouin” per i
quali si stanno sviluppando metodologie ed algoritmi innovativi di analisi dei
dati nel dominio della frequenza. Va evidenziato che tali sensori, essendo
basati su un fenomeno fisico presente nelle comuni fibre commerciali,
permettono di adoperare per il monitoraggio le stesse fibre disposte in loco per
applicazioni telecomunicazionistiche.
La tomografia a microonde è una tecnica di diagnostica capace di determinare
proprietà morfologiche e fisico-chimiche dell’interno di una struttura,
sollecitandola mediante sorgenti elettromagnetiche note e misurando il
corrispondente campo diffuso. Le caratteristiche intrinseche di non invasività e
non distruttività, rendono tale tecnica particolarmente attraente nell’ambito
della diagnostica dello stato di strutture civili e nella caratterizzazione dei primi
15
strati del sottosuolo. Poiché, in tale ambito, uno dei principali obiettivi è il
miglioramento delle tecniche di elaborazione dei dati al fine di ottenere
ricostruzioni affidabili ed accurate, l'attività in corso riguarda principalmente la
messa a punto di tecniche di misura efficienti e lo sviluppo di metodologie di
ricostruzione tomografica affidabili, che siano in grado di fornire informazioni
quantitative e ad elevata risoluzione sugli scenari investigati in termini di
rilevazione, localizzazione, determinazione della geometria (e possibilmente
delle caratteristiche fisico/chimiche) delle anomalie presenti.
L’integrazione di queste due metodologie consentirà, in definitiva, di
monitorare costantemente l’intera struttura mediante i sensori distribuiti in fibra
ottica con una risoluzione dell’ordine del metro e, una volta rilevata ed
individuata la posizione di un’anomalia, procedere con un’analisi locale bi- o
tridimensionale ad alta risoluzione basata sulla tomografia a microonde.
Le attività di ricerca descritte si inquadrano anche nell’ambito del Centro di
Competenza della Regione Campania sulla “Analisi e Monitoraggio del
Rischio Ambientale”.
16
c) Protezione delle infrastrutture critiche
La protezione di infrastrutture critiche è riconosciuta come una delle grandi
sfide dell’informatica dei prossimi anni ed implica studi ed interventi coordinati
su molti settori delle discipline ICT. Il progetto “Sicurezza Civile” si colloca in
questo contesto di ricerca applicata, a cui il carattere multidisciplinare dell’ISTI
consente di fornire un supporto ad ampio spettro.
L’ISTI può contribuire al raggiungimento dei seguenti risultati:
 individuazione
delle
criticità
esistenti
nelle
infrastrutture
civili
tradizionali;
 definizione delle azioni di mitigazione del rischio sia di carattere
strutturale, sia non strutturale (sistemi di preannuncio, di monitoraggio,
sistemi esperti di supporto alle decisioni);
 messa a punto di modelli di gestione in tempo reale delle situazioni di
emergenza;
 trasferimento tecnologico e dell’informazione alla società civile.
Di seguito si riportano i contributi dei singoli laboratori dell’ISTI, motivati da
competenze ed esperienze pregresse. La maggior parte dei contributi sono
relativi al sottoprogetto “Rischi nelle infrastrutture civili”, e riguardano le
metodologie di stima e valutazione dei rischi prodotti da eventi accidentali o
intenzionali, e il controllo di infrastrutture distribuite (ad esempio reti di
trasporto) o localizzate (edifici, impianti, ...). Altri contributi sono inquadrabili
nel sottoprogetto “Rischi nelle infrastrutture informatico-tecnologiche”, e sono
relativi a metodologie, tecniche e strumenti per la verifica e validazione di
sistemi software critici e complessi.
Riassumendo, il contributo dell’ISTI al progetto “Sicurezza Civile” si focalizza
sui seguenti punti:
 reti di sensori per il monitoraggio di aree e strutture a rischio;
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 reti wireless mobili, loro interconnessione con reti cablate per il
trasferimento di dati (sia in tempo reale che non);
 monitoraggio del rientro di oggetti spaziali;
 modellazione e studio della criticità di strutture (edifici, ponti, etc.);
 produzione di software predicibile ed affidabile;
 tecnologie GIS per la protezione di infrastrutture;
 metodologie
di
trattamento
delle informazioni
di
controllo
di
infrastrutture.
Centro Tecnologico Sistemi Informativi
Competenze specifiche
Il Centro dispone di competenze consolidate in:

Scienza dell'Informazione Geografica (GIS),

Trattamento di immagini (Image Processing) tele-rilevate,

Geo-Statistica,

Monitoraggio di sistemi informativi complessi,

Progetto di sistemi informativi.
Tutte queste competenze, che sono state sviluppate a partire dai primi anni 80,
hanno richiesto investigazioni scientifico - informatiche e sono state applicate,
attraverso la partecipazione a progetti congiunti, in svariati settori.
Possibili contributi
Le voci citate ai primi 3 punti della lista precedente risultano particolarmente
rilevanti per il tema della Sicurezza Civile in quanto l’approccio geografico
consente di integrare in un unico quadro informazioni provenienti da domini
applicativi diversi, fornendo quindi un supporto fondamentale in tutte le fasi del
processo decisionale.
In particolare si sottolineano i temi:
18
o Analisi territoriali e ambientali. L’approccio GIS è utilizzato in fase di
progettazione e pianificazione, è integrato con analisi geostatistiche, con
tecniche
di
ragionamento
spazio-temporale
e
utilizzato
per
la
rappresentazione dei risultati. Si prestano ad essere utilizzate per valutare
gli impatti di incidenti / guasti in infrastrutture critiche / pericolose sia in
sede preventiva (simulazione di incidente) che, in tempo reale, a seguito di
un evento.
o WebGIS. Studio e sviluppo di funzionalità GIS su Web browser con
tecnologie XML (in particolare Geography Markup Language: GML per la
codifica e la diffusione del dato e Scalable Vector Graphics: SVG per la
visualizzazione). Questo approccio rende disponibili funzionalità GIS su
client senza ricorrere a software specifico, senza necessità di interventi del
server e operando con formati aperti e indipendenti. Si presta alla diffusione
dell’informazione via web ad un’ampia varietà di soggetti, perché non
richiede prerequisiti locali: tutto ciò che serve, in termini di dati e
applicazioni, è automaticamente scaricato dalla rete.
o Location Based Services (LBS). Integrazione di tecnologie GIS, Web e
Wireless per applicazioni basate sulla localizzazione dell'utente. Si presta al
supporto di interventi sul campo che richiedono il colloquio in tempo reale
dell’operatore con una centrale operativa remota.
o Monitoraggio di sistemi informativi complessi. In linea assolutamente
generale non è dissimile dal monitoraggio di una infrastruttura civile per
quanto attiene a: raccolta dati, loro movimentazione, archiviazione,
progressiva riduzione, restituzione. Una rete tecnologica, ad esempio di
produzione / distribuzione di energia con poli di produzione /
trasformazione (centrali elettriche / cabine di trasformazione) e sistemi di
trasporto (elettrodotti), è assimilabile ad un sistema informativo distribuito
con poli di elaborazione (server) connessi da apparati di trasmissione (reti
telematiche). Alcuni principi, metodologie e tecniche utilizzate nel
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monitoraggio di sistemi informativi possono quindi applicarsi anche al
monitoraggio di infrastrutture civili.
Laboratori Dependable Computing, Formal Methods and Tools, Software
Engineering
Competenze specifiche rilevanti per il progetto
I tre Laboratori hanno competenze complementari e sinergiche in metodologie,
tecniche e strumenti per la verifica e validazione di sistemi software critici e
complessi. Queste competenze sono state acquisite anche attraverso la
partecipazione a numerosi progetti nazionali ed internazionali.
In particolare:
o il laboratorio “Dependable Computing” studia ed applica metodi analitici
per la valutazione quantitativa di proprietà non funzionali (attributi di
dependability) di sistemi software,
o il laboratorio “Formal Methods and Tools” studia ed applica metodi formali
per la specifica e verifica di proprietà funzionali e non di sistemi software;
o il laboratorio “Software Engineering” studia e applica metodi ingegneristici
per il testing, l’analisi di prestazioni e la verifica di qualità del software.
Possibili contributi
In un progetto orientato a individuare, prevenire e contrastare potenziali rischi alla
Sicurezza Civile, la componente informatica svolge un ruolo primario, che si può
suddividere in due aspetti. Da una parte, con la crescente diffusione ed
utilizzazione dei sistemi informativi in tutti i settori della vita amministrativa,
lavorativa e sociale, cresce proporzionalmente l’esigenza di poter fare affidamento
su questi sistemi sia relativamente agli aspetti più strettamente funzionali che a
quelli cosiddetti non-funzionali. Dall’altra, la necessità di gestire, anche in
possibili situazioni di emergenza, lo scambio di informazioni e di consentire
l’interazione in tempi stretti fra i gruppi diversi preposti al monitoraggio e
controllo delle infrastrutture si appoggia a sua volta su tecnologie informatiche.
20
Assicurare adeguate garanzie di Qualità del Servizio dei sistemi informatici è
pertanto senz’altro un obiettivo primario in questo contesto, intendendo per
Qualità del Servizio un insieme di aspetti che include sia attributi tradizionalmente
correlati alla garanzia di buon funzionamento, che
indicatori correlati alle
prestazioni. Queste infrastrutture presentano alti livelli di criticità e pertanto
necessitano di essere rilasciate solo dopo aver valicato il livello di Qualità del
Servizio offerto rispetto ai requisiti imposti.
L’obiettivo di rendere il software prodotto predicibile ed affidabile, pur
contenendone tempi e costi di sviluppo, impegna da sempre la ricerca informatica,
basti pensare ai settori applicativi tradizionalmente etichettati come “safetycritical”. Tuttavia esso si ripropone come un fine quanto mai attuale, lanciando
anzi sfide nuove e sempre più difficili. Infatti, le nuove tecnologie di sviluppo
software da una parte, e la estesa connettività e mobilità offerte dagli sviluppi
delle telecomunicazioni dall’altra, consentono ormai di produrre e collegare in rete
con relativa facilità sistemi aperti, dinamici ed eterogenei, rendendo di
conseguenza le applicazioni “software-intensive” quanto mai complesse e difficili
da progettare, gestire ed analizzare.
Pertanto lo sviluppo di adeguate metodologie per la progettazione, l’analisi e la
verifica e validazione dei sistemi software attuali assume un’importanza cruciale
nel fornire un valido sostegno alle nuove applicazioni ICT. Tuttavia, data la
complessità delle tecnologie coinvolte, e data anche la richiesta di background
sempre più specialistici, la ricerca su questi approcci viene tipicamente condotta in
settori tradizionalmente separati ed i risultati rimangono spesso confinati dentro
una specifica comunità di esperti. Invece, per garantire la Qualità del Servizio
delle applicazioni di questo tipo è importante disporre di adeguate metodologie di
verifica e validazione e altresì di relativi strumenti automatici di supporto, e
occorre pensare ad una metodologia integrata ed articolata su tutto lo spettro
degli approcci applicabili.
21
A questo scopo, occorrerà studiare tipologie diverse e correlate di interventi, a
carattere sia preventivo che correttivo. In particolare, metodologie di verifica
formale sono necessarie per garantire la qualità del progetto ad alto livello rispetto
a proprietà funzionali e non. Tecniche di analisi stocastica per la validazione della
Qualità del Servizio sono importanti per coprire gli aspetti quantitativi già in fase
di progettazione del sistema, così come è importante l’adeguamento delle tecniche
di verifica finale da effettuare sul prodotto rilasciato, in termini di casi di test
opportunamente selezionati.
Verranno considerate adeguate metodologie di sviluppo ed analisi, ad esempio
approcci basati su model-checking e su tecniche di analisi stocastica, rivolte a
evitare l’introduzione di difetti di progettazione o l’insorgere di problemi di
interoperabilità nell’interconnessione di componenti software; in maniera
correttiva si dovrà intervenire attraverso la verifica automatica di proprietà, il
testing nonché l’introduzione di adeguate tecniche di gestione delle eccezioni e di
tolleranza ai guasti. Inoltre, l’adeguatezza di un sistema software ai requisiti,
espliciti o impliciti, prefissati non si restringe ai puri aspetti funzionali, ma si
estende ad includere tutta una serie articolata di proprietà non funzionali, fra cui
misure di tipo prestazionali, gli attributi tradizionalmente connessi alla
“dependability” (affidabilità, safety, sicurezza), nonché aspetti tipici della Qualità
del Servizio percepita dagli utenti finali del sistema.
Più in particolare:
 con riferimento a metodologie di sviluppo e di ingegneria del software, una
tendenza promettente è l’adozione combinata di un paradigma di sviluppo
basato sui componenti e delle tecniche di modellazione ed analisi proprie
dell’architettura software. In questo modo si rende possibile la
progettazione di grandi sistemi attraverso la specifica dell’architettura ad
alti livelli di astrazione e quindi la loro realizzazione rapida, e in principio
più affidabile, tramite l’”assemblaggio” di componenti pre-esistenti.
22
 con riferimento a metodi di analisi, sistemi con elevati livelli di complessità
richiedono l’integrazione di metodi e strumenti articolata su tutto lo spettro
degli approcci oggi perseguiti dalla ricerca. Si pensa sia al potenziamento di
metodologie di verifica formale, con il supporto di relativi strumenti
automatici, che alla valutazione di sistemi complessi tramite tecniche di
analisi stocastica che consente di coprire la validazione di aspetti
quantitativi già in fase di progettazione.
 altrettanto importante la definizione di criteri per consentire l’impiego
integrato di differenti tecniche di previsione e verifica di proprietà e di
testing per un sistema software complesso. Nel caso di sistemi a
componenti, modalità di testing black box, ovvero testing di conformità
rispetto all’architettura globale diventano talvolta l’unico approccio
possibile.
Laboratorio Dinamica del Volo Spaziale - Previsioni di Rientro di Satelliti a
Rischio
Competenze specifiche
Sin dal 1979 il Laboratorio ha effettuato previsioni di rientro di satelliti per le
autorità nazionali di Protezione Civile, per l’Agenzia Spaziale Italiana, per
l’Agenzia Spaziale Europea e per l’Inter-Agency Space Debris Coordination
Committee, di cui è il centro tecnico di riferimento italiano. Dal 1994 al 2002 ha
operato il Servizio di Monitoraggio degli Oggetti Spaziali per il Dipartimento
della Protezione Civile, con finanziamenti ASI.
Possibili contributi
Nel 1979, a causa dell’imminente decadimento orbitale della stazione spaziale
Skylab, di 78 tonnellate, il governo italiano identificò nel CNUCE (confluito
nell’ISTI dal 1 Luglio 2002) la struttura che disponeva del software e delle
competenze specialistiche appropriate per calcolare delle previsioni di rientro. Fu
23
allora che iniziò ufficialmente il coinvolgimento dell’istituto, che ha condotto per
le autorità nazionali di Protezione Civile le seguenti campagne di rientro: Skylab
(1979), Cosmos 1402 (1982-1983), Cosmos 1900 (1988), Salyut 7-Cosmos 1686
(1990-1991), FSW-1 5A (1993), Progress-M 17 (1994), Cosmos 398 (1995), FSW1 5H (1996), Granat (1999) e Mir (2001). Inoltre, il CNUCE ha contribuito alla
stesura dei piani per la gestione delle emergenze nucleari, per gli aspetti spaziali,
nel 1989-1990 e nel 2001.
Inizialmente queste attività sono state finanziate dal CNR. Nel settembre 1989, il
Ministro della Protezione Civile istituì un gruppo di lavoro per “l’esame delle
problematiche connesse alla costituzione di una struttura permanente per il
monitoraggio del decadimento orbitale di oggetti spaziali”. L’anno successivo
(giugno 1990) venne anche istituito il “Gruppo di Lavoro per la Collaborazione
fra il Dipartimento della Protezione Civile e l'Agenzia Spaziale Italiana”,
comprendente come argomento specifico di collaborazione anche il “Rientro di
Oggetti Spaziali nell’Atmosfera”. A seguito di queste attività e delle
raccomandazioni dei gruppi di lavoro di cui sopra, l’ASI si impegnò a offrire un
servizio di monitoraggio e previsione al Dipartimento della Protezione Civile per
mezzo del CNUCE, finanziato nell’ambito di una Convenzione tra l’agenzia
spaziale e il CNR. Tale servizio è stato attivato ufficialmente nel 1994 ed è rimasto
attivo fino al 15 Maggio 2002.
L’interruzione ha fatto seguito alla ristrutturazione dell’ASI e alla conseguente
sospensione di tutte le convenzioni in essere. I finanziamenti relativi sono così
cessati alla fine del 2001 e alcuni mesi più tardi il CNUCE si è visto costretto ad
interrompere l’attività. Tuttavia, nella prima metà del 2003, il Laboratorio di
Dinamica del Volo dell’ISTI (che ha preso il posto dell’omonima sezione del
CNUCE dopo la creazione del nuovo istituto) ha fornito previsioni di rientro e
supporto tecnico alla Struttura Temporanea di Missione attivata presso il
Dipartimento della Protezione Civile, con Decreto della Presidenza del Consiglio
dei Ministri, per gestire l’emergenza derivante dal rientro incontrollato del satellite
24
italiano BeppoSAX. La copertura finanziaria delle attività svolte dall’ISTI è stata
assicurata da uno specifico contratto ASI, approvato in poco tempo, e per un
periodo limitato, per far fronte alla situazione che coinvolgeva un satellite della
stessa agenzia.
In conclusione, dal 1979 al 2003 il Laboratorio di Dinamica del Volo Spaziale
dell’ISTI ha fornito alle autorità nazionali di Protezione Civile previsioni di
rientro e supporto tecnico in occasione di situazioni a rischio (incluse due
emergenze nucleari). Dal 1994 al 2002 ha inoltre erogato un servizio di
monitoraggio su base continuativa. Le attività di cui sopra sono state finanziate dal
CNR e dall’ASI, ma attualmente, anche a causa delle ristrutturazioni in atto, i
relativi finanziamenti sono stati sospesi e le attività interrotte.
Laboratorio Domotica
Competenze specifiche
Il Laboratorio di Domotica dispone di competenze consolidate in:
1. Sicurezza delle abitazioni,
2. Trasmissioni di segnali provenienti da sensori e/o destinate ad attuatori,
3. Automazione di case e aumento della sicurezza per persone anziane e/o
disabili,
4. Tecnologie volte all’aumento della autonomia di persone disabili e anziane,
5. Tecnologie domotiche in genere da utilizzare non solo in abitazioni, ma
anche in stazioni ferroviarie, aereoporti, automobili, treni, aerei, navi, edifici
civili e industriali, ospedali, ecc.
Tutte queste competenze, che sono state sviluppate a partire dalla metà degli anni
80, hanno richiesto investigazioni scientifico - informatiche e sono state applicate,
attraverso la partecipazione a progetti congiunti, in svariati settori.
Possibili contributi
25
Il progetto dedicato alla “SICUREZZA CIVILE” si propone tra l’altro di
"analizzare tutte le tipologie dei rischi naturali e di origine antropica, sia di natura
accidentale sia di natura volontaria”. In questa fase il contributo del Laboratorio di
domotica può essere rilevante in quanto una serie di rischi sono già conosciuti e la
loro problematica è già stata analizzata.
Oltre alla ricerca e all'individuazione di alcuni tipi di rischio, utilizzare le
competenze del Laboratorio di Domotica è utile al progetto per la scelta dei
sistemi di sensoristica e per la gestione (reccolta, elaborazione e trasmissione) dei
segnali rilevati.
Altro punto importante oggetto di ricerca e di studio del Laboratorio e’ la tipologia
della comunicazione tra dispositivi (sensori, sistemi di elaborazione e attuatori),al
fine di massimizzare la interoperabilità tra sistemi. Alcuni standard sono stati
analizzati e altri sono in fase di sviluppo con lo scopo di rendere maggiormente
compatibili apparecchiature.
Laboratorio Interfacce Utenti nei Sistemi Informativi
Competenze specifiche
Il Laboratorio dispone di competenze consolidate in:
1. Interfacce Utenti MultiModali, Adattabili, ed Adattive
2. Valutazione di Usabilità ed Accessibilità,
3. Interazione con Dispositivi Mobili (PDA, cellulari, …),
4. Sistemi Interattivi Multi-Dispositivi,
5. Visualizzazione dell’Informazione.
Tutte queste competenze, che sono state sviluppate da diversi anni (qui è nato uno
dei primi gruppi nell’ambito dell’interazione uomo-macchina), hanno richiesto
studi che hanno portato allo sviluppo di metodi e strumenti nell’ambito di progetti
nazionali ed internazionali (in alcuni con il ruolo di coordinatori) che sono stati
applicati in svariati settori.
26
Possibili contributi
Gli argomenti citati ai precedenti punti risultano particolarmente rilevanti per il
tema della Sicurezza Civile allo scopo di ottenere interfacce utenti multimodali e
multidispositvi, anche per la gestione di situazioni di emergenza, e garantire un
accesso alle informazioni rilevanti anytime, anywhere in modo usabile ma anche
cercando di prevenire l'errore umano che in certi contesti potrebbe essere critico
per la sicurezza.
In particolare sottolineiamo i temi:
o Sistemi Interattivi Critici per la Sicurezza. In questi sistemi l’obiettivo
principale è prevenire l’errore umano che può avere conseguenze
irreversibili tali da mettere in pericolo vite umane (ad esempio sistemi di
gestione di emergenze come incendi e terremoti). A questo scopo sono stati
sviluppati metodi progettazione che considerano ed integrano fattori umani,
criteri di progettazione di interfacce utenti, e principi di ingegneria del
software
o Sistemi Interattivi Multi-Dispositivi. Sistemi con interfacce utenti che
dipendono dalle risorse del dispositivo disponibile (desktop, PDA, cellulare,
…) con capacità di adattare i contenuti e le modalità di presentazione e
navigazione oltre che al dispositivo, agli utenti, i compiti da svolgere, e
l’ambiente circostante.
o Valutazione di Usabilità ed Accessibilità. L’usabilità è un concetto a molte
dimensioni che dipendono dall’applicazione che si sta considerando. Vi è
sempre di più la necessità di valutare i sistemi sviluppati per verificare se
sappiano supportare gli utenti in modo efficace, efficiente e soddisfacente.
Questo può essere ottenuto usando vari metodi (basati su ispezione,
guidelines, test e monitoraggio di utenti,) con parziale supporto di strumenti
automatici. L’accessibilità invece consente di ottenere sistemi dove
l’informazione può essere raggiunta anche da utenti disabili che
interagiscono tramite dispositivi speciali (come i cechi con gli screen
27
readers), anche a questo scopo abbiamo sviluppato criteri di valutazione
specifici.
o Visualizzazione dell’Informazione. Con la rapida diffusione di Internet è
sempre più facile reperire grandi quantità di informazioni che sono
accessibili in breve tempo. Tuttavia, è spesso molto difficile orientarsi in
questa mole di informazioni, quindi diventano importanti le tecniche di
presentazione che consentono di presentarle in modo tale da consentire agli
utenti di gestirne la complessità come attraverso viste multiple che
consentono di focalizzare su alcune parti mantenendo una vista globale,
rappresentazioni che dipendono dinamicamente dalle risorse disponibili
nell’interfaccia utente, e utilizzo di vari attributi di presentazione per
codificare diversi tipi di informazione in modo complementare.
Laboratorio Meccanica dei Materiali e delle Strutture
Competenze specifiche
Il laboratorio di Meccanica dei Materiali e delle Strutture conduce attività di
ricerca e sviluppo software nel campo della meccanica dei continui, con
particolare riferimento all’ingegneria strutturale.
I principali argomenti di ricerca sono
 Modelli matematici per la meccanica delle costruzioni in muratura
 Metodi numerici per la soluzione di problemi di equilibrio e di evoluzione di
costruzioni in muratura
I modelli matematici e gli algoritmi studiati sono stati implementati nel codice agli
elementi finiti NOSA per analisi strutturali non lineari.
Possibili contributi
Il laboratorio ha studiato un’equazione costitutiva per modellare il comportamento
delle murature impiegate nella costruzione di edifici, volte, cupole, monumenti,
ponti ad arco stradali e ferroviari. Generalizzando la classica equazione costitutiva
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dei materiali non resistenti a trazione è stato formulato un legame costitutivo
elastico non lineare che tiene conto della debole resistenza a trazione e della
limitata resistenza a compressione delle murature e che è in grado di modellarne
realisticamente il comportamento, almeno negli aspetti più significativi.
Questa equazione costitutiva è stata implementata nel programma di calcolo agli
elementi finiti NOSA (Non linear Structural Analysis) interamente sviluppato dal
laboratorio per l’analisi strutturale di costruzioni in muratura. Il codice NOSA è
stato applicato allo studio di archi e volte in muratura e all’analisi di alcune
costruzioni e monumenti di interesse storico e architettonico. In particolare il
NOSA è stato impiegato per studiare il comportamento strutturale della cupola del
battistero del duomo di Volterra (Soprintendenza ai Monumenti e alle Gallerie di
Pisa), dell’arsenale Mediceo di Pisa (Università degli Studi di Pisa), del teatro
Goldoni di Livorno (Comune di Livorno), della cattedrale di Noto (Procura della
Repubblica di Siracusa), della chiesa di San Pietro in Vinculis a Pisa (Progetto
Optocantieri, Regione Toscana) e del campanile di Buti.
Il programma NOSA consente non solo di valutare il comportamento statico delle
costruzioni in muratura, ma anche di determinare l’influenza di eventuali
operazioni di restauro e consolidamento sullo stato di sforzo e di fessurazione.
Questo programma è un utile strumento per individuare le cause di dissesti
presenti sulle costruzioni in muratura, per modellare interventi di restauro e
consolidamento (quali ad esempio l’applicazione di catene, cerchiature metalliche,
strutture di ritegno, etc.) e valutarne l’efficacia. In questa ottica il NOSA, può
essere usato con profitto nel settore della conservazione e protezione del
patrimonio monumentale nazionale. Infatti l’impiego del NOSA consente non solo
di conoscere lo stato di sforzo e di fessurazione di una costruzione in muratura, ma
anche di prevederne la risposta ad eventi accidentali quali cedimenti delle
fondazioni, spostamenti relativi di elementi della costruzione, variazione di
carichi, etc. Per quanto riguarda il comportamento delle strutture murarie in
presenza di eventi sismici, il NOSA è attualmente in grado di effettuare analisi
29
statiche equivalenti, nelle quali l’azione del sisma è simulata da un carico di massa
orizzontale. Analisi sismiche di questo tipo sono state condotte sull’arsenale
Mediceo e sul campanile di Buti.
In questo periodo l’attività di ricerca del laboratorio è rivolta allo studio della
dinamica delle costruzioni in muratura. Lo scopo della ricerca è quello di
formulare modelli del comportamento meccanico di solidi murari soggetti a
carichi dinamici, quali terremoti e traffico urbano, e di realizzare un codice di
calcolo agli elementi finiti per l’analisi dinamica non lineare.
Networked Multimedia Information Systems Laboratory (NMIS)
Competenze specifiche:
Il laboratorio NMIS ha maturato negli anni una forte competenza riguardo la
costruzione di sistemi informativi multimediali. In particolare ha lavorato alla
definizione di strutture d’accesso per l’esecuzione efficiente d’interrogazioni.
Possibili contributi:
Attività proposta: Gestione di dati efficiente in reti senza fili di sensori (Wireless
Sensor Networks)
Una rete di sensori è una rete ad-hoc specializzata composta da un gran numero
nodi a basso consumo di energia e basso costo contenenti vari sensori ambientali.
Un nodo comprende dei sensori, un processore, un trasmettitore radio, ed è
alimentato a batteria. I sensori raccolgono informazione dall’ambiente e
comunicano fra loro e con un nodo esterno dal quale si possono inviare richieste e
riceverne i risultati. Applicazioni tipiche includono, monitoraggio ambientale,
monitoraggio di aree disastrate, sorveglianza, sicurezza, ubiquitous/pervasive
computing.
Recentemente è stato proposto di utilizzare tecniche ereditate dalle basi di dati
nelle reti di sensori in quanto si ritiene che quest’approccio permetta un’analisi dei
dati raccolti più complessa ed efficiente. In questa maniera, perciò, si può ottenere
30
in maniera flessibile una rilevazione veloce di situazione d’emergenza rischio e
sicurezza grazie alla gestione integrata in tempo reale di tutti i dati ad essa
relativi. L’integrazione di queste due tecnologie richiede però un riesame degli
approcci tradizionali alle reti di sensori e alle basi di dati. Nello specifico noi
proponiamo di lavorare a queste due tematiche:
1. Modello dei dati: Le tecniche allo stato dell’arte per la gestione di dati nelle reti
di sensori fanno diverse semplificazioni riguardo i modelli dei dati gestiti: i
dati vengono semplicemente strutturati in una singola tabella dove nuovi record
vengono aggiunti quando i sensori producono nuovi dati. Nel progetto saranno
considerati dati non tradizionali, come ad esempio stream video prodotti da
telecamere di sorveglianza, e modelli di dati più complessi dove sarà possibile
definire nuove tabelle ed attributi per avere più potenza espressiva. Dovrà
essere possibile conoscere chi e cosa era presente in una scena sfruttando
informazioni ricavate dagli stream video. Dovrà essere anche possibile
interrogare indipendentemente i sensori del primo piano e quelli della facciata
nord dell’edificio definendo raggruppamenti logici tra sensori e poter esprimere
interrogazioni direttamente su questi gruppi. Negli approcci correnti, ciò è reso
possibile solamente esprimendo in maniera esplicita nelle interrogazioni
restrizioni topologiche sulla posizione dei sensori. Tutto ciò, inoltre, apre
nuove opportunità per l’esecuzione e l’ottimizzazione di interrogazioni basata
sul risparmio di energia e su tecniche di instradamento di messaggi.
2. Supporto all’esecuzione efficiente delle interrogazioni: I sensori producono
stream continui ed infiniti di dati. Molti operatori delle algebre usate per
l’esecuzione di interrogazioni nelle basi di dati tradizionali, richiedono
relazioni finite, in quanto essi devono scandire una intera relazione per poter
produrre un risultato. Quando si processano stream di dati ciò non è sempre
possibile, per cui bisogna fare uso di tecniche di esecuzione in pipeline, per
fornire i dati incrementalmente, e finestre temporali, per forzare la finitezza
delle relazioni. Le tecniche tradizionali di ottimizzazione di interrogazioni si
31
basano sulla minimizzazione del costo degli accessi al disco. In questo caso
bisogna minimizzare anche il consumo di energia, in quanto i sensori stessi
eseguono le interrogazioni, e la trasmissione di dati, per minimizzare il
consumo di energia e il tempo di esecuzione delle interrogazioni. Le tecniche
allo stato dell’arte si sono principalmente concentrate al problema di aggregare
il più presto possibile i dati per minimizzare la quantità di dati da trasmettere.
Essi, però, presuppongono un unico albero d’instradamento e costruiscono le
loro strategie di distribuzione delle interrogazioni cablandole su di esso. Nel
progetto noi investigheremo tecniche avanzate di propagazione ed esecuzione
d’interrogazioni, che considerano la possibilità d’esecuzione distribuita delle
interrogazioni sui sensori, riuso di risultati già calcolati in interrogazioni
precedenti, adattamento ai fallimenti di comunicazioni, e bilanciamento del
carico fra i sensori. Investigheremo anche nuove strutture d’accesso (indici)
per migliorare l’efficienza (consumo di energia e tempo) delle esecuzione delle
interrogazioni e per supportare la memorizzazione temporanea affidabile e
sicura dei dati nella rete stessa.
Laboratorio Reti Wireless
Competenze specifiche
Il Laboratorio dispone di competenze consolidate in:
1. Reti via link satellitare (e problematiche relative alle trasmissioni satellitari,
in particolare utilizzando satelliti geostazionari )
2. Politiche di allocazione di risorse comuni
3. Reti wireless
4. Interconnessione di reti wireless (satellitari incluse) con reti cablate
5. Reti di sensori.
32
Tutte queste competenze, che sono state sviluppate a partire dai primi anni 80 per
quanto riguarda le reti via satellite, hanno richiesto indagini scientifico informatiche e sono state oggetto di vari progetti sia nazionale che internazionali.
Possibili contributi
Il laboratorio e’ in grado di portare un pesante contributo alla risoluzione di varie
problematiche nell’ambito della sicurezza civile sotto almeno due aspetti
fondamentali: i) la costituzione di reti di sensori (fissi o mobili) da utilizzare in
ambienti a rischio; ii) l’interconnessione di reti wireless (fisse o mobili) con reti
cablate. Con il generico termine di reti “wireless” si includono anche le reti
satellitari (o miste, wireless e satellitari), che sono un caso speciale delle reti
wireless normalmente intese.
Le reti di sensori stanno ricevendo un interesse sempre maggiore a causa della loro
capacità di monitorare un ambiente sufficientemente vasto, tipo una regione
geograficamente lontana, ampie zone industriali, edifici, o aree disastrate. Le reti di
sensori possono facilmente essere usate in questi ambienti, e possono autoorganizzarsi per fornire un controllo costante di particolari condizioni che devono
essere monitorate (livello delle acque, stato di alcuni edifici, cambiamenti di
condizioni ambientali, stato di un vulcano, stato di una zona terremotata o
alluvionata, etc.).
Un'altra interessante e promettente applicazione delle reti di sensori e’ costituita dal
supporto che esse possono fornire per la gestione dell’emergenza dopo un disastro
naturale. In genere, in questi casi, le pre-esistenti infrastrutture non sono più
utilizzabili; le reti di sensori possono quindi essere utilizzate per fornire alla
protezione civile ed alle squadre di soccorso continui aggiornamenti sullo stato
ambientale. Le comunicazioni tra le reti di sensori, che possono anche essere
mobili, le squadre di soccorso (anch’esse enti mobili di una rete wireless) ed un
quartier generale possono avvenire anche via tratta satellitare, in caso le
infrastrutture locali non siano più usabili.
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Il trasferimento di dati multimediali (dati veri e propri, immagini e voce) su reti
wireless comporta che siano rispettati dei requisiti di sicurezza in termini di
protezione da “attacchi” esterni o malfunzionamenti delle singole apparecchiature
che possono corrompere l’informazione. La limitazione derivante dal fatto che una
rete wireless propriamente detta ha una ristretta area di copertura può essere
superata, dove necessario, grazie all’ integrazione rete wireless-rete satellitare-rete
cablata, che permette così una vasta eco dei dati rilevati nell’ambito di una specifica
rete wireless mobile.
Laboratorio Segnali e Immagini
Competenze specifiche
Il Laboratorio svolge attività di ricerca e sviluppo nei campi dell’elaborazione ed
analisi delle immagini e dei segnali fin dagli anni 80, partecipando a numerosi
progetti nazionali ed internazionali sia a carattere scientifico che industriale.
Numerosi sono i brevetti di invenzione e di marchio ottenuti per dispositivi e
sistemi inerenti il trattamento di immagini, con applicazioni anche nel
telerilevamento.
Le attività si concentrano principalmente in:
 Modelli e algoritmi per l’acquisizione, il trattamento e l’interpretazione
automatica di segnali e immagini multispettrali e multidimensionali
 Diagnostica per immagini
 Macchine e sistemi di visione artificiale, anche real-time e distribuiti su rete
 Analisi e sintesi di segnali audio.
Possibili contributi
1. Progetto e sviluppo di sistemi sensorizzati per il monitoraggio ambientale,
anche in tempo reale
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- Modelli e procedure di elaborazione segnali e immagini rilevati con
differenti modalità (acustica, nel visibile, IR, multispettrale)
- Tecniche per la sorveglianza attiva basate sull’analisi di immagini e/o
scene del mondo reale
- Tecniche a microonde ed ultrasuoni per il controllo non distruttivo
dello stato di degrado di strutture e manufatti costruiti con materiali
diversi (metallo, compositi, cemento, ceramica, etc.)
2. Progetto e sviluppo di ambienti distribuiti di elaborazione delle immagini e
informazioni visive
Un processo decisionale nel settore della Sicurezza Civile può essere
basato sull’analisi di immagini o sulla simulazione pittorica. Questo
richiede generalmente risorse computazionali adeguate che dovrebbero
essere facilmente accessibili non solo da computer posti localmente negli
uffici di esperti ma anche da postazioni mobili. La Sicurezza Civile fa
spesso uso di grandi quantità di immagini e di dati di sintesi. Lo studio e
lo sviluppo di modelli e metodi per interpretare dati eterogenei registrati
in ambienti multimediali distribuiti e per effettuare complessi processi
diagnostici dovrebbero essere inquadrati in un contesto condiviso di
risorse tra loro coordinate, in modo sicuro e flessibile.
In questo ambito è possibile costruire un ambiente per il trattamento di
segnali e immagini relative al settore della Sicurezza Civile fornendo alte
prestazioni computazionali e consentendo la gestione di grandi quantità
di dati sensibili. I servizi principali che si possono fornire includono:
- Accesso ottimizzato a database distribuiti di immagini
- Esecuzione interattiva di procedure di elaborazione e analisi di
immagini in contesti grid-aware e ad alte prestazioni
- Pianificazione in tempo reale e simulazione di processi basati su
immagini.
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Per gestire immagini eterogenee e distribuite su più piattaforme differenti, possono
quindi essere implementate operazioni peculiari, come la fusione e la sintesi
intelligente di informazioni, al fine di ottenere nuova informazione quantitativa, o
anche nuove immagini, combinando i processi di analisi di gestione di dati e
immagini. Azioni principali per definire un ambiente cooperativo con accesso
personalizzato a risorse condivise sono:
- Uso di metadati e ontologie per descrivere il contenuto e il contesto
delle immagini
- Uso di standard per strutturare l’informazione
- Tecniche di reporting semi-automatico
- Gestione delle immagini e della comunicazione (servizi web) per
supportare lavoro collaborativo (ambiente integrato di lavoro).
- Visualizzazione remota delle scene e condivisione delle immagini
36
6
Il network di ricerca del CNR
Di seguito sono sinteticamente illustrati gli Istituti del CNR che fanno parte del
“network” di ricerca sulla Sicurezza Civile.
6.1
CNR-IREA
ISTITUTO PER IL RILEVAMENTO ELETTROMAGNETICO DELL'AMBIENTE
Sito web dell'Istituto:
Direttore:
Indirizzo:
Tel.:
Fax.:
E-Mail:
Sezioni Territoriali:
http://www.irea.cnr.it
Prof Ovidio Mario Bucci
Via Diocleziano, 328 - 80124 Napoli NA Campania
815707999 - 0815704945
815705734
[email protected]
Sezione di Milano
Area disciplinare:
Tematiche di ricerca:
Scienze tecnologiche, ingegneristiche e dell'informazione
Telerilevamento attivo nelle microonde - Diagnostica
elettromagnetica - Valutazione dell'esposizione e degli effetti
biologici associati ai campi elettromagnetici - Sensori e sistemi
elettronici dedicati per il telerilevamento e la diagnostica
elettromagnetica - Telerilevamento passivo nell'ottico Metodologie di interpretazione automatica e integrazione nei GIS GPS e georeferenziazione.
L’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente
(IREA) è stato costituito il 18 aprile 2001 nell’ambito della
razionalizzazione della rete degli Istituti di Ricerca del CNR
prevista dal decreto legislativo 30/01/1999. Esso nasce dall’unione
dei Reparti di Elettromagnetismo e Bioelettromagnetismo dell’ex
Istituto di Ricerca per l’Elettromagnetismo e i Componenti
Elettronici (IRECE) di Napoli e del Reparto di Telerilevamento
dell’ex Istituto di Ricerca per il Rischio Sismico (IRRS) di Milano,
da anni attivi nei settori del telerilevamento, della diagnostica
dell’ambiente e del territorio, nonché del controllo del rischio
elettromagnetico. L’idea di mettere insieme le competenze e le
esperienze maturate e consolidate nei due Istituti, che hanno
ottenuto significativi riconoscimenti sia in ambito nazionale che
internazionale, ha trovato forte stimolo nella accresciuta attenzione
della popolazione e delle istituzioni verso le tematiche ambientali.
Il monitoraggio e controllo dell’ambiente sono affidati sempre più
all’utilizzo di sensori in grado di operare in diverse regioni dello
spettro elettromagnetico. Tale utilizzo richiede il consolidamento e
lo sviluppo di metodologie per l’elaborazione, la fusione e
l’interpretazione dei dati che consentano di valutare lo stato
dell’ambiente prevedendone i possibili sviluppi e, per taluni
fenomeni, gli eventuali effetti sui sistemi biologici. L’IREA intende
Descrizione:
37
Data di costituzione:
rispondere a tali esigenze perseguendo linee di ricerca e di
intervento nei seguenti settori:
 telerilevamento passivo nell’ottico
 telerilevamento attivo nelle microonde
 diagnostica elettromagnetica
 metodologie di interpretazione automatica e integrazione dei dati
 modellistica di interazione elettromagnetica
 valutazione dell’esposizione e degli effetti biologici associati ai
campi elettromagnetici
 sensori e sistemi elettronici dedicati per il telerilevamento e la
diagnostica elettromagnetica
In tali ambiti l’Istituto è presente in numerosi progetti di ricerca in
collaborazione con Università ed Enti nazionali ed internazionali.
La collaborazione con altri gruppi di ricerca operanti su tematiche
di Osservazione della Terra e Diagnostica Ambientale, fa
dell’IREA una realtà in evoluzione, aperta a ulteriori possibili
sviluppi e pronta a recepire nuove istanze di ricerca nell’ambito di
scenari innovativi di sviluppo e intervento.
18/04/2001
6.2 CNR-ISTI
ISTITUTO DI SCIENZA E TECNOLOGIE DELL'INFORMAZIONE
"ALESSANDRO FAEDO"
Sito web dell'Istituto:
Direttore:
Indirizzo:
Tel.:
Fax.:
E-Mail:
http://www.isti.cnr.it
Prof Piero Maestrini
Via Giuseppe Moruzzi, 1 - 56124 Pisa PI Toscana
0503152878
0503152811
[email protected]
Area disciplinare:
Descrizione:
Scienze tecnologiche, ingegneristiche e dell'informazione
L’Istituto di Scienza e Tecnologie dell’Informazione “Alessandro
Faedo” (ISTI) è stato costituito nel 2002 dall’unione di due Istituti
del Consiglio Nazionale delle Ricerche: l’Istituto CNUCE e
l’Istituto di Elaborazione dell’Informazione (IEI).
L’ISTI è stato intitolato ad Alessandro Faedo, già Rettore
dell’Università di Pisa e Presidente del CNR, a riconoscimento del
suo importante contributo allo sviluppo della Scienza e delle
Tecnologie dell’Informazione nella comunità accademica italiana.
L’istituto persegue l’eccellenza nella ricerca scientifica e svolge un
ruolo attivo nel trasferimento tecnologico.
Il settore di competenza copre la Scienza dell’Informazione, le
tecnologie correlate e una vasta gamma di applicazioni. L’attività è
rivolta ad accrescere le conoscenze, sviluppare e sperimentare
nuove idee e ad ampliare i campi di applicazione.
38
Tematiche di ricerca:
Data di costituzione:
Il settore della Scienza e Tecnologie dell’Informazione si distingue
per la rapidità con cui progredisce negli sviluppi tecnologici e per
le strette interazioni fra le varie realtà della comunità della ricerca e
fra il mondo accademico e ampi settori dell’industria, dei servizi e
della società nel suo insieme. La ricerca nel campo della Scienza
dell’informazione e delle sue tecnologie, per essere vitale ed
efficace, richiede costante attenzione e rapida reazione agli stimoli
e alle nuove opportunità. Un requisito ulteriore è la stretta
integrazione di tutte le componenti della Comunità di ricerca.
L’ISTI, pertanto, è attivamente coinvolto in collaborazioni con le
università e partecipa a consorzi di ricerca e a programmi di
sviluppo, sia nazionali sia internazionali. L’Istituto attribuisce
grande importanza anche all’attività di formazione, coinvolgendo
gli allievi di dottorato e gli studenti di post-dottorato nelle attività
di ricerca collaborando ai corsi di laurea dell’università di Pisa e di
altre università.
Scienza e Tecnologia del software, Reti di Calcolatori, Calcolo
Avanzato e Parallelo, Sistemi Affidabili e Metodi di Test, Sistemi
Multimediali in Rete, Sistemi Informativi, Informatica Grafica e
Visualizzazione Scientifica, Elaborazione di Immagini e Visione
Artificiale, Meccanica Strutturale e Computazionale, Dinamica del
Volo Spaziale, Tecnologie ed Applicazioni Informatiche.
13/09/2000
6.3 CNR-IGAG
ISTITUTO DI GEOLOGIA AMBIENTALE E GEOINGEGNERIA
Sito web dell'Istituto:
Direttore:
Indirizzo:
Lazio
Tel.:
Fax.:
E-Mail:
http://www.igag.cnr.it
Dott Giuseppe Cavarretta
Via Bolognola, 7 - (Via Salaria Km 11,600) - 00138 Roma RM
Sezioni Territoriali:
Sezioni di ricerca:
Descrizione:
Sezione di Torino Sezione di Cagliari
Roma "La Sapienza" Roma "Tor Vergata"
L'Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria (IGAG) ha sede
in Roma ove, oltre alla Sede centrale in Via Bolognola 7, sono
attive due Sezioni tematiche, nell'Area della Ricerca di Tor Vergata
e presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell'Università "La
Sapienza". Altre due Sezioni, territorialmente distinte, si trovano
presso il Dipartimento di Geoingegneria e Tecnologie Ambientali
dell'Università di Cagliari e presso il Dipartimento di Georisorse e
Territorio del Politecnico di Torino. L'Istituto ha quindi un forte
radicamento e intensi rapporti di collaborazione nelle Università; si
avvale di oltre 150 persone tra ricercatori, tecnici e personale
0688070001
068804463
[email protected]
39
Area disciplinare:
Tematiche di ricerca:
Data di costituzione:
amministrativo, di cui 70 docenti universitari (49 assegnati e 21
incaricati di ricerca).
Scienze della terra e dell'ambiente
Studi di base e applicativi riguardanti la storia geologica più recente
del pianeta - Reperimento e sfruttamento delle risorse minerarie e
dei materiali geologici, nonché studi di base per la geologia degli
idrocarburi - Mitigazione dei rischi indotti dall'attività antropica
(industriale e non) e dei rischi naturali, relativi agli effetti di
terremoti, vulcani e frane - Modelli evolutivi geologici, tettonici e
geomorfologici in aree continentali, costiere e marine - Tecnologie
di scavo e di stabilizzazione, connessi problemi di sicurezza del
lavoro, caratterizzazione fisico meccanica di rocce, indagini e
monitoraggi per la stabilità.
12/10/2001
65.4 CNR- IMATI
ISTITUTO DI MATEMATICA APPLICATA E TECNOLOGIE INFORMATICHE
Sito web dell'Istituto:
Direttore:
Indirizzo:
Tel.:
Fax.:
E-Mail:
http://www.imati.cnr.it
Prof Franco Brezzi
Via Ferrata, 1 - 27100 Pavia PV Lombardia
0382548211
0382548300
[email protected]
Sezioni Territoriali:
Area disciplinare:
Descrizione:
Sezione di Milano Sezione di Genova
Scienze di base
L’IMATI, Istituto di Matematica Applicata e Tecnologie
Informatiche, è stato costituito nel settembre 2000 ed è diventato
operativo solo nel marzo 2002.
La struttura attuale dell’Istituto risulta dall’accorpamento di tre
Istituti “storici” nell’ambito della Matematica e delle sue
Applicazioni:
lo IAMI (Istituto per le Applicazioni della Matematica e
dell’Informatica) di Milano, l’IAN (Istituto di Analisi Numerica) di
Pavia e l’IMA (Istituto per la Matematica Applicata) di Genova.
L’Istituto ha sede in Pavia e presenta due sezioni territorialmente
distinte a Milano e Genova. L’aggregazione delle competenze
presenti nelle tre sedi permette all’IMATI di svolgere attività di
ricerca in numerosi settori della matematica, dell’informatica e
delle loro applicazioni:
1) Statistica Matematica e Probabilità: con ricerche rivolte allo
studio e allo sviluppo di metodologie e modelli per la descrizione e
l’analisi di fenomeni aleatori, in ambito sia parametrico sia non
parametrico, con applicazioni a modelli stocastici preda-predatore,
a problemi di decisioni, all’analisi di immagini, di dati di
40
affidabilità, di dati sismologici. In questo settore opera
prevalentamente la sezione di Milano.
2) Modellazione Geometrica e Grafica Computazionale: con
ricerche dedicate allo sviluppo di metodi di modellazione, analisi e
sintesi di forme geometriche, applicati nella progettazione CAD,
nei sistemi GIS e nelle tecniche di realtà virtuale, e di metodi per la
ricostruzione di curve e superfici. In questo settore opera
prevalentemente la sezione di Genova e sono attivi ricercatori di
Milano.
3) Architetture di Elaborazione e Calcolo ad alte prestazioni: con
ricerche rivolte allo sviluppo di metodologie, algoritmi, modelli e
strumenti in grado di rendere efficace ed efficiente l’utilizzo di
architetture di elaborazione innovative. In questo settore operano
prevalentemente ricercatori di Genova e Pavia.
4) Tecnologie dell’informazione: con ricerche rivolte alla
formazione, alla didattica di materie scientifiche, allo sviluppo di
procedure e linguaggi che consentano il trattamento di
documentazione matematica e scientifica via Internet, allo studio di
modelli e algoritmi per l’accesso a basi di dati evolute, a problemi
di combinatoria delle parole. In questa area operano ricercatori di
Genova, Milano e Pavia.
5) Modellizzazione di fenomeni biomedici: con ricerche rivolte
allo studio e allo sviluppo di metodi per il trattamento di problemi
legati sia alla elettrocardiologia, sia all’identificazione di sistemi
fisici e biologici. In questo settore è di particolare interesse
l’approccio modellistico basato sull’accoppiamento di tecniche di
analisi qualitativa con tecniche di tipo fuzzy. In questa area
operano prevalentemente ricercatori di Pavia.
6) Modellistica differenziale: in questa area, maggiormente legata
alla ricerca di base, la modellizzazione di un problema viene
considerata da diversi punti di vista: teorico (esistenza, unicità e
regolarità delle soluzioni), numerico (schemi di approssimazione,
stabilità e adattività) e computazionale (algoritmi, metodologie di
calcolo). I risultati di queste ricerche sono ampiamente utilizzati
nel trattamento di problemi applicativi provenienti, ad esempio,
dalla fluidodinamica, dall’analisi di dispositivi elettromagnetici e a
semiconduttore, dallo studio delle proprietà elastiche dei materiali.
In questa vasta area opera prevalentemente la sede di Pavia e sono
attivi ricercatori di Genova e Milano.
L’IMATI, raggruppando le competenze tra loro complementari
presenti nelle tre sedi, costituisce una realtà che risulta essere
innovativa sia relativamente alle ricerche di base sia per quanto
riguarda le ricerche applicate: infatti nello stesso Istituto si trovano
competenze in grado di operare nei settori più disparati che vanno
dalla modellistica teorica e computazionale all’informatica, dalla
probabilità e statistica alla didattica e alla formazione.
L’aggregazione sinergica di tutte queste competenze rende
l’Istituto capace di soddisfare al meglio le esigenze, in costante
evoluzione, della ricerca applicata e, contemporaneamente, di
accrescere il contributo dato alla ricerca metodologica di base.
41
Intensa è la partecipazione a Progetti internazionali di Ricerca in
cui i ricercatori dell’Istituto compaiono come coordinatori
principali del Progetto o come coordinatori di Unità Operativa. Si
segnalano tra gli altri il progetto FIORES dedicato al Reverse
Engineering e al Engineering Design; il progetto M-AQUA
relativo alla multimedialità nella formazione e alla formazione a
distanza; i progetti di “Research Training Network” Breaking
Complexity, HYKE e Smart Systems dedicati allo sviluppo di
modelli e di tecniche per il trattamento di problemi applicativi
complessi; il progetto ARION rivolto allo sviluppo di metodologie
per l’accesso a Digital Libraries scientifiche; il progetto INVISIP
per la predisposizione di una piattaforma tecnica per l’accesso ai
dati per i processi di pianificazione urbana; la rete tematica PROENBIS per la diffusione della statistica nell’industria e nel
business, il progetto TED per lo sviluppo di sistemi di supporto
alle decisioni nella democrazia elettronica.
L’Istituto ha poi partecipato a numerosi Progetti Strategici CNR,
ad attività finanziate nell’ambito di Agenzia 2000, e partecipa
attualmente ad attività connesse con finanziamenti ministeriali ed
accordi quadro quale, ad esempio, il progetto sulla definizione
della priorità degli interventi di riduzione del rischio sismico.
Tematiche di ricerca:
Informatica Matematica. Modellistica Differenziale e Analisi
Numerica. Statistica Matematica.
Data di costituzione: 13/09/2000
6.5 CNR- IRPI
ISTITUTO DI RICERCA PER LA PROTEZIONE IDROGEOLOGICA
Sito web dell'Istituto:
Direttore:
Indirizzo:
Tel.:
Fax.:
E-Mail:
http://www.irpi.cnr.it
Prof Lucio Ubertini
Via Madonna Alta, 126 - 06128 Perugia PG Umbria
075 5014402
075 5014420
[email protected]
Sezioni Territoriali:
Sezione di Bari Sezione di Cosenza Sezione di Torino
Sezione di Padova
Scienze della terra e dell'ambiente
L’IRPI (Istituto di Ricerca per la Protezione Idrogeologica
nell’Italia Centrale) viene istituito nel 1970 insieme agli Istituti
gemelli di Torino e Cosenza per fornire risultati di ricerca applicata
nel campo delle catastrofi idrologiche e geologiche, risultati che
avrebbero dovuto essere immediatamente fruibili da una utenza
tecnica distribuita sul territorio.
Vennero istituiti dopo gli eventi tragici della frana del Vajont
(1963) e l’alluvione di Firenze del novembre 1966 per “presidiare”
il Nord, il Centro ed il Sud dell’Italia.
Area disciplinare:
Descrizione:
42
Tematiche di ricerca:
Data di costituzione:
Nascevano con un programma ambizioso, ma compiuto ed
esaustivo nei contenuti. L’atto istitutivo non si limitava a tracciare
delle linee guida per quanto riguarda gli studi da intraprendere, ma
entrava nel merito delle modalità con cui detti studi avrebbero
dovuto essere svolti. All’IRPI di Perugia (come pure Cosenza e
Torino) fu assegnata nel 1970 una competenza territoriale estesa
all’Italia. Nella realtà, anche per mancanza di risorse umane e
finanziarie, non fu mai possibile coprire l’intero territorio con studi
di dettaglio e pertanto il territorio venne studiato a scale molto
diverse, non sempre perseguendo la determinazione dei
meccanismi di dissesto.
Alla fine degli anni ’70 veniva preparata la struttura per prime
forme avanzate di monitoraggio dei fenomeni.
Alla fine degli anni ’80, primi anni ’90, il quadro delle conoscenze
si era notevolmente ampliato ed alcune tematiche più specifiche
erano già state messe a fuoco; era entrato nel novero degli Irpi
anche L’Istituto per le Infrastrutture Viarie di Padova. Nel 2002, a
questa compagine, si è aggiunto il Centro di Studi sulle Risorse
Idriche e la Salvaguardia del Territorio di Bari. Attualmente questi
vari Istituti, mantenendo le linee guida preesistenti, sono stati
inglobati in un'unica entità con sede a Perugia, mentre Bari,
Cosenza, Padova e Torino sono diventati sezioni territoriali.
Presso la Sezione di Cosenza sono attualmente presenti 34 unità di
personale a tempo indeterminato, così suddivise:
14 ricercatori, 4 amministrativi, 16 tecnici. Sono inoltre attivi tre
contratti di ricerca e un contratto di prestazione d’opera , tutti a
tempo determinato.
Tra il personale in formazione si contano tre dottorandi (uno dei
quali con borsa CNR) e diversi tesisti.
La Sezione si occupa di ricerche, di base e applicate, con forte
connotazione interdisciplinare, nel campo della protezione
idrogeologica. Numerosi sono gli interventi di emergenza operati,
in collaborazione con la Protezione Civile, in occasione di
catastrofi naturali, nell’ambito del Gruppo Nazionale per la Difesa
dalle Catastrofi Idrogeologiche. L’Istituto ha prodotto circa 600
pubblicazioni, il 23 % delle quali su riviste e atti di Congressi
internazionali, e numerose carte tematiche.
Sviluppo di studi interdisciplinari intesi al miglioramento delle
conoscenze geologiche, geomorfologiche, idrologiche e
geotecniche nel settore della dinamica evolutiva dei bacini
imbriferi, delle pianure e dei litorali, con lo scopo di definirne i
caratteri, gli effetti ed i metodi di mitigazione del rischio di
inondazione e di frane consulenza scientifica e tecnica nel settore
del rischio geologico ed idraulico (inondazioni, movimenti di
massa, inquinamento e/o depauperamento delle risorse idriche
sotterranee e della difesa del suolo) attività di formazione superiore
anche post-universitaria nei campi della pianificazione territoriale,
della difesa del suolo, della protezione civile e della sicurezza
sociale.
22/01/2001
43
6.6 CNR-IAC
ISTITUTO PER LE APPLICAZIONI DEL CALCOLO "MAURO PICONE"
Sito web dell'Istituto:
Direttore:
Indirizzo:
Tel.:
Fax.:
E-Mail:
http://www.iac.cnr.it
Prof. Michiel Bertsch
Viale del Policlinico, 137 - 00161 Roma RM Lazio
06884701
064404306
[email protected]
Sezioni Territoriali:
Sezioni di ricerca:
Area disciplinare:
Descrizione:
Sezione di Napoli Sezione di Bari Sezione di Firenze
Beni Culturali e Ambiente Sistemi Complessi
Scienze di base
L'Istituto per le Applicazioni del Calcolo "Mauro Picone" (IAC),
fondato da Mauro Picone nel 1927, e' uno dei primi istituti del
CNR. Nel 2002 l'istituto e' stato completamente riorganizzato e ora
oltre alla sede originale di Roma, ha sedi a Bari (l'ex IRMA),
Firenze (l'ex IAGA) e Napoli (l'ex IAM). Il nuovo istituto ha circa
50 ricercatori e, in modo abbastanza stupefacente, la sua politica di
ricerca riflette ancora molte delle idee originali di Picone. In effetti,
molto prima dell'introduzione dei calcolatori digitali, Picone ebbe
l'intuizione del potenziale effetto sulla risoluzione di problemi reali
della combinazione di astrazione matematica e metodi
computazionali.
La società moderna sta diventando sempre piu' complessa e si
assiste ad uno sviluppo sempre piu' veloce delle nuove tecnologie.
In questo contesto la matematica non fornisce solamente un
linguaggio per descrivere i processi scientifici e tecnologici. Il suo
valore intrinseco e' molto piu' profondo: l'alto livello di astrazione
della matematica aumenta la comprensione teorica e permette di
sviluppare, a basso costo, metodi flessibili e procedure efficienti
per descrivere con precisione processi complicati del mondo reale.
In pratica, una combinazione corretta ed intelligente della
matematica e della potenza di calcolo offre possibilità interamente
nuove per trattare problemi altamente complessi e per progettare
tecniche efficienti capaci di far fronte alle richieste di flessibilità
tipiche delle odierne applicazioni.
E' in questo contesto che l'Istituto sta lavorando, nella ferma
convinzione che il CNR offra le migliori condizioni a livello
nazionale, per la promozione di questo genere di attività.
In effetti, la missione specifica dell'Istituto e' "di sviluppare metodi
matematici, statistici e computazionali di elevato carattere
innovativo per la risoluzione, in ambito prevalentemente
interdisciplinare, di problemi di rilevante interesse applicativo per
la società e l'industria". Le applicazioni nascono in campi molto
diversi, tutti con forti legami con la società, quali, ad esempio,
44
Tematiche di ricerca:
Data di costituzione:
l'ingegneria, le scienze mediche e la biologia, l'ambiente, il
trasporto, la finanza e l'economia, il patrimonio culturale, i sistemi
di produzione, l'informatica, ecc.
Sviluppo di metodi matematici, statistici e computazionali di
elevato carattere innovativo per la risoluzione, in ambito
prevalentemente interdisciplinare, di problemi di rilevante interesse
applicativo per la società e l'industria.
13/09/2000
6.7 CNR-ITC
ISTITUTO PER LE TECNOLOGIE DELLA COSTRUZIONE
Sito web dell'Istituto:
Direttore:
Indirizzo:
Tel.:
Fax.:
E-Mail:
Sezioni Territoriali:
Unità staccate:
Area disciplinare:
Descrizione:
Tematiche di ricerca:
http://www.itc.cnr.it
Ing Valter Esposti
Via Lombardia, 49 - 20098 San Giuliano Milanese MI Lombardia
0298061 - 029806417 - 029806208
0298280088
[email protected]
Sezione di Bari Sezione di Padova
Unità staccata di Milano Unità staccata di Roma
Scienze tecnologiche, ingegneristiche e dell'informazione
L'ITC nasce dalla fusione di quattro Istituti preesistenti del CNR:
Istituto Centrale per l'Industrializzazione e le Tecnologie per
l'Edilizia (ICITE) - S. Giuliano Mil.se Istituto per la Residenza e le
Infrastrutture Sociali (IRIS) - Bari Istituto per le Tecnologie
Informatiche Multimediali (ITIM) - Milano Istituto per la Tecnica
del Freddo (ITEF) - Padova Personale ITC : 120 dipendenti
(Ricercatori, tecnici, personale amministrativo) ITC Budget 2002 :
EURO 8.8 milioni. L'ITC svolge, ai sensi del regolamento istituti,
attività di ricerca, di valorizzazione e trasferimento tecnologico e di
formazione nei seguenti settori scientifici e relativamente alle
seguenti tematiche:
- Materiali nuovi o tradizionali, utilizzati in modo innovativo e
nuove soluzioni tecnologiche.
- Nuove metodologie e strumenti per la valutazione prestazionale
dei componenti, dei sistemi e delle opere di costruzione.
- Valutazione e miglioramento della fruizione, della sicurezza e
della qualità dell'ambiente costruito e delle infrastrutture.
- Condizionamento dell'aria, riscaldamento, refrigerazione ed
impianti tecnologici per la costruzione.
- Metodi e strumenti informatici innovativi, destinati a supportare
le fasi di progettazione, esecuzione e gestione delle opere.
- Sistemi di gestione e diffusione di informazione scientifica e
tecnica per il settore.
Materiali nuovi o tradizionali, utilizzati in modo innovativo e
nuove soluzioni tecnologiche. - Nuove metodologie e strumenti per
45
Data di costituzione:
la valutazione prestazionale dei componenti, dei sistemi e delle
opere di costruzione. - Valutazione e miglioramento della fruizione,
della sicurezza e della qualità dell'ambiente costruito e delle
infrastrutture. - Condizionamento dell'aria, riscaldamento,
refrigerazione ed impianti tecnologici per la costruzione. - Metodi e
strumenti informatici innovativi, destinati a supportare le fasi di
progettazione, esecuzione e gestione delle opere. - Sistemi di
gestione e diffusione di informazione scientifica e tecnica per il
settore. - Attività di ricerca e servizi ad alto contenuto scientifico e
tecnologico con organismi e reti tecnoscientifiche nazionali ed
internazionali.
12/02/2001
46