Smart City

Una nuova miscela per pneumatici più economici e meno nocivi. Questo il non facile obiettivo dei ricercatori impegnati nel progetto Norubtreet4Life, finanziato con circa 900.000€ dal programma Life Horizon Europe, di cui parleremo in questa e nella prossima puntata di Smart City. Il progetto cercherà di dare risposta ad almeno due distinti problemi, che emergono dal regolamento Euro7 sulle emissioni degli autoveicoli. Scopriamo quali sono, con l'aiuto di Stefano Gialanella, professore al Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Trento e Coordinatore scientifico del progetto Norubtreet4Life.

Si chiama effetto rebound e si verifica quando una strategia, oltre che il risultato sperato, produce paradossalmente anche il suo opposto. Nel campo dell’energia il problema è ben noto: più si aumenta l’efficienza energetica di un servizio, più si tende ad abusare di questo servizio proprio perché richiede poca energia. Ci domandiamo, quindi, se sia possibile che i benefici ambientali derivanti da pratiche come il riuso e il riciclo vengano annullati da un aumento dei consumi dovuto al minor costo dei beni rigenerati o riciclati. Solo da poco si è iniziato a indagare questo problema e i primi casi hanno iniziato ad emergere. Ne parliamo con PierLuigi Zerbino ricercatore del Dipartimento di Ingegneria dell'Energia, dei Sistemi del Territorio e delle Costruzioni dell'Università di Pisa.

Andiamo all'Università degli Studi di Bari, per parlare del progetto FOODsens, finanziato nell’ambito dei fondi PNRR, con cui i ricercatori dell’ateneo barese, del CNR-ISPA e dell’Istituto di Scienze delle Produzioni Alimentari mirano a sviluppare alcune nuove soluzioni per monitorare la sicurezza alimentare di prodotti ortofrutticoli freschi e o minimamente processati, come i prodotti di quarta gamma che troviamo ai supermercati. Scopriamolo con l'aiuto di Simona Marianna Sanzani, ricercatrice del Dipartimento di Scienze del Suolo, della Pianta e degli Alimenti dell’Università degli Studi di Bari Aldo Moro.

Una barriera frangi onde, capace di proteggere le coste dall’erosione, che richiede un decimo del materiale utilizzato oggi. È quanto ha ideato un team di ricercatori del Dipartimento di Mechanical Engineering del MIT, con l’aiuto di colleghi della Westlake University e dell’Istituto politecnico di Parigi. Si tratta di un sistema modulare, formato da strutture coniche disposte in fila, che rimangono ancorate al fondo rimanendo quindi invisibili. I ricercatori, che finora hanno sperimentato l’efficacia di queste strutture frangi-onda solo all’interno di vasche sperimentali, ora si apprestano a testare i primi prototipi in mare. A spiegarcelo, i lcoordinatore  del gruppo di lavoro sul monitoraggio dell'assetto costiero dell’ISPRA Filippo D'Ascola.

Ridurre il peso del pacco batterie è un obiettivo cruciale per tutti i costruttori di veicoli elettrici, giacché il consumo di un’auto è grossomodo proporzionale al peso e il peso dei pacchi batteria è notevole. La strada maestra è quella di agire sulla chimica delle celle, ma un certo contributo arriva anche dall’hardware che le impacchetta, le tiene insieme e le protegge. Da qui il lavoro svolto all’interno del progetto internazionale FENICE, coordinato dall’ENEA, che ha portato allo sviluppo di un nuovo materiale composito che offre numerosi vantaggi, sia in termini di leggerezza sia di impatto ambientale. Ce ne parla Claudio Mingazzini, ricercatore del Laboratorio Tecnologie dei Materiali Faenza di ENEA.

Una finestra ibrida, capace non solo di produrre energia elettrica per effetto fotovoltaico, ma anche di ricevere dati come una sorta di antenna ottica: è l’ultima evoluzione di un'idea che abbiamo raccontato nel corso degli anni, qui a Smart City, nata all'Università di Milano bicocca e sviluppatasi fino a dar vita alla start-up Glass to Power. A suo tempo, i ricercatori di Milano Bicocca riuscirono per primi a trovare il modo di realizzare finestre semitrasparenti, capaci di convertire una parte della radiazione solare in energia elettrica senza compromettere la qualità dell’illuminazione negli ambienti interni. Ne parliamo con Sergio Brovelli, professore dell’Università di Milano-Bicocca e Presidente del Consiglio Scientifico di Glass to Power SpA.

Il web abbonda di prodotti in vendita che usurpano, evocano o imitano prodotti Dop e Igp italiani. Parliamo spesso di vere e proprie frodi che arrecano danno sia all’acquirente sia alle imprese italiane. Per combattere il fenomeno, in costante crescita, il Centro interuniversitario di Scienze della Sicurezza e della Criminalità delle Università di Verona e Trento (Cssc), in accordo con l’Ispettorato centrale della tutela della qualità e della repressione frodi dei prodotti agroalimentari (Ministero dell’Agricoltura), ha sviluppato il progetto Veryfood, un sistema di ricerca automatica sul web, capace di individuare le frodi grazie a un algoritmo di intelligenza artificiale molto sofisticato, che ha richiesto un vasto lavoro multidisciplinare. Ne parliamo con Massimo Donelli, professore al Dipartimento DICAM dell’Università di Studi di Trento e membro del Cssc.

Quando parliamo di attrazione tra due corpi, tutti pensano all’attrazione sessuale. Poi ci sono i fisici, che invece pensano all’attrazione gravitazionale. Ma, mentre la prima la sperimenta chiunque, la seconda nessuno, perché due oggetti con una massa tra i 50 e i 100 kg si attraggono con una forza ridicola, del tutto impercettibile. Eppure, misurare forze gravitazionali piccolissime non solo potrebbe avere numerose applicazioni, ma potrebbe aiutarci a risolvere il mistero di come conciliare le due teorie fondamentali più esatte di cui disponiamo: la meccanica quantistica e la teoria della relatività generale. Un passo in questa direzione l’ha compiuto un team di ricercatori delle Università di Southampton e Leiden e dell'Istituto di Fotonica e Nanotecnologie (IFN) del CNR, che sono riusciti per la prima volta a misurare una interazione gravitazionale piccolissima. Ce lo racconta Andrea Vinante, ricercatore del Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR.

Se ci si sofferma a riflettere anche solo per un istante, ci si rende conto che non esiste un’unità di misura naturale per dire quanto sia sicuro un luogo di lavoro. Metterne a punto una è stato il primo obiettivo di un team di ricercatori dell’ENEA, delle università della Sapienza e di Middlesex, oltre che dell’Inail e un’azienda privata Human Factors Everywher. I ricercatori hanno deciso di concentrarsi sul discostamento tra le operazioni messe concretamente in atto in fabbrica e le procedure previste formalmente: deviazioni che si verificano puntualmente e che aumentano il rischio di incidenti: focalizzandosi su questo aspetto, i ricercatori hanno messo a punto un nuovo strumento di intelligenza artificiale, in grado di riconoscerle, per poi quantificare i rischi di incidente. Ce ne parla Antonio De Nicola, ricercatore del Laboratorio ENEA di Analisi e Protezione delle Infrastrutture Critiche e Servizi Essenziali, e coautore dello studio.

Si chiamano brocosomi e sono delle microscopiche particelle di cui sono ricoperte le ali di certi insetti e le loro uova, che riescono a tenere all’asciutto grazie alle loro proprietà idrofobiche. Ma hanno anche un’altra proprietà: sono in grado di ridurre drasticamente i riflessi della luce sulla superficie su cui si depositano, assorbendone una grandissima parte grazie alla loro particolare forma geometrica. Gli scienziati ritengono che questa caratteristica serva agli insetti per migliorare il proprio mimetismo, evitando che dei riflessi luminosi possano rivelarne la presenza, e ora per la prima volta un gruppo di ricercatori della Pennsylvania State University sono riusciti a realizzarne una versione stampata in 3D. Ce lo racconta Lorenzo Mucchi, professore presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Firenze.

Ma come facevano i programmatori del Commodore 64, con pochi KB di memoria a disposizione? Dei consumi energetici in perenne ascesa, legati allo sviluppo del digitale (computer, cellulari, data center e quant’altro), si discute da anni. E quasi sempre, quando lo si fa, il pensiero va all’Hardware, cioè alla parte fisica del mondo digitale, quella che si attacca alla presa della corrente. Molto più raramente, al centro del ragionamento c’è il software, che invece gioca un ruolo essenziale: contenuti ridondanti, algoritmi zoppicanti, formati fuori scala, uso indiscriminato della rete, fanno levitare inutilmente i consumi di energia. Ma c’è chi si sta attrezzando, come l’agenzia di comunicazione digitale che abbiamo incontrato alla green week di Parma, che ha messo a punto uno strumento per far dimagrire siti e piattaforme di e-commerce senza comprometterne le prestazioni. Ne parliamo con Guido Pezzino, AD di GAG.

Si fa presto a dire riciclo. Ma quando si parla di tessili, la distanza tra il dire e il fare è ancora oggi troppo spesso incolmabile. Le cose, infatti, sono tanto più difficili quanto più attento alla sostenibilità è chi i tessili li produce. Riciclare i prodotti tessili è intrinsecamente difficile. Non si possono semplicemente triturare e ristampare, come si può fare con le plastiche. Bisognerebbe smontarli filo per filo e ri-tessere un nuovo prodotto. La materia è resa ancora più complicata dal fatto che i materiali e i mix di cui sono fatte le stoffe sono estremamente variabili e in molti casi provengono da paesi dove non è facile capire esattamente come siano stati realizzati. Problemi di cui la normativa europea su questa materia dovrà tenere conto. Ne parliamo con Dario Casalini, fondatore Slowfiber.

Dal Politecnico di Losanna arriva il primo Chip di memoria bidimensionale capace di superare la soglia dei 1000 transistor. E’ un traguardo il cui valore è più simbolico che pratico e tuttavia segna il rapido sviluppo di una nuova architettura di calcolo in cui la bidimensionalità dei componenti è quasi un dettaglio. Alla base del lavoro dei ricercatori, c’è infatti l’obiettivo di dar vita a un nuovo tipo di architettura di calcolo, detta “in memory processing”, con cui si punta a sostituire l’attuale paradigma dominante nell’elettronica digitale: un paradigma basato sull’architettura di Von Newmann, il matematico che a inizio secolo, insieme ad Alan Touring, pose le basi per lo sviluppo dei computer e dell’informatica. Ne parliamo con Daniele Ielmini, professore del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano.

Dopo le insalate spaziali, arrivano i pomodori - anzi i pomodorini - per lo Spazio e per gli astronauti, sviluppati all’ENEA nell’ambito dei progetti HORTSPACE e BIOxTREME, finanziati dall’Agenzia Spaziale Italiana, e descritti sulle riviste scientifiche, Frontiers in Astronomy and Space Sciences e Frontiers in Plant Sciences: per lo spazio, perché se ne è valutata la capacità di crescita in un ambiente ricco di radiazioni ionizzanti; per gli astronauti, perché servono alimenti ricchi di sostanze antiossidanti e altre molecole organiche ad alto valore aggiunto, che non sarebbero in grado di sopravvivere a un viaggio nello spazio e necessitano quindi di una produzione in corso d'opera. Ce lo spiega Silvia Massa, ricercatrice del Laboratorio ENEA di Biotecnologie dell’ENEA.

Analizzare i flussi pedonali e di traffico è da sempre alla base del lavoro di chi cerca di migliorare la vita in città, che si parli di mobilità, di logistica o di sicurezza. E lo si fa da tempo immemorabile, con tecnologie che col tempo hanno permesso di fotografare sempre meglio i dettagli. Di recente, una sperimentazione che ha riguardato piazza Duca d’Aosta - di fronte alla Stazione Centrale di Milano, frequentata quotidianamente da oltre 350mila persone - ha permesso di analizzare gli spostamenti dei pedoni. La sperimentazione, che rispetta pienamente il codice della privacy, ha visto l’impiego di un sistema di computer vision che ha consentito l’identificazione univoca dei pedoni osservati in circa 2 milioni di fotogrammi, a intervalli di un secondo, con una precisione di circa il 70%, permettendo di trasformare filmati acquisiti attraverso telecamere tradizionali in un flusso di informazioni. Ne parliamo con Federico Karagulian, ricercatore ENEA del Laboratorio d

A che punto è il Divertor Test Tokamak (DTT)? A Frascati è in costruzione l'esperimento di fusione nucleare più avanzato in Europa dopo ITER. Se il mega-reattore a fusione attualmente in costruzione in Francia avrà il compito di dimostrare la fattibilità della fusione nucleare, DTT avrà un compito più limitato ma cruciale: sperimentare il Divertore, un componente essenziale per qualunque tokamak e forse il più sfidante in assoluto, in quanto più esposto al plasma di fusione. DTT, che una volta completato sarà una delle più importanti piattaforme di ricerca in Italia, ha fatto la sua comparsa sulla carta una decina di anni fa e oggi è in corso di realizzazione. Parliamo di questo progetto fin dalle sue origini e facciamo il punto della situazione con Paola Batistoni, Dirigente di ricerca ENEA, Responsabile Divisione Sviluppo Energia da Fusione.

Seppure sia uno dei materiali più diffusi nella crosta terrestre e si trovi ovunque, la raffinazione del silicio è in gran parte concentrata in Cina e comunque fuori dai confini dell’UE che, non a caso, lo annovera tra le materie prime strategiche. In questo contesto il riciclo dei pannelli fotovoltaici può assumere un ruolo molto importante, perché questi ultimi sono una fonte di silicio già molto puro, adatto per applicazioni evolute. Ed è proprio su questa base che l’ENEA ha messo a punto un processo a basso impatto ambientale, per recuperare il silicio da pannelli fotovoltaici a fine vita e trasformarlo in un nano-materiale innovativo, utile per lo sviluppo delle cosiddette batterie litio-silicio. Ce ne parla Maria Lucia Protopapa, Ricercatrice del Laboratorio Materiali Funzionali e Tecnologie per Applicazioni Sostenibili del Centro Ricerche ENEA di Brindisi.

Se le reti neurali artificiali alla base dell’AI funzionano in modo analogo al nostro cervello, allora possono rappresentare un buon modello di studio di quanto accade nella scatola cranica di noi umani. Ma a giudicare dai risultati di uno studio pubblicato sulla rivista PNAS, condotto da ricercatori delle Università di Bologna, Princeton, della California e del Dartmouth College di Hanover, che ha messo a confronto macchine e umani nell’atto di riconoscere dei volti, le cose non stanno così. In altri termini, il nostro cervello e le reti neurali alla base dei sistemi di intelligenza artificiale sembrano riconoscere le facce in base a criteri completamente diversi, anche se non è detto che questa situazione sia destinata a perdurare. Ne parliamo con Maria Ida Gobbini, Professoressa di Psicologia al Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche dell’Alma Mater.

Si chiamano batterie quantistiche. Ma non pensate a qualche forma esotica di stoccaggio dell’energia, per alimentare automobili o cellulari; si tratta piuttosto di dispositivi che nascono per alimentare e orchestrare gli scambi di energia all’interno di un computer quantistico, con l’obiettivo di renderne l’architettura più semplice. Nonostante le pagine delle riviste scientifiche siano ormai piene dei risultati raggiunti dai primi computer quantistici, è molto probabile che questi siano tanto primitivi quanto lo erano i primi calcolatori a valvole rispetto agli attuali pc. In questo scenario di ricerca sulle batterie quantistiche, un team di ricercatori dell’Università di Pisa ha brevettato un concept per realizzare questo tipo di dispositivi, da cui è nata la start-up Planckian. Ce lo racconta Marco Polini, Cofondatore e Chief Scientist Officier di Planckian.

Si chiama remanufacturing (ri-fabbricazione) ed è un concetto di economia circolare che va oltre il riciclo dei materiali e abbraccia quello delle funzioni. Questo significa che se, per esempio, un componente è ancora in grado di svolgere la sua funzione in maniera corretta, è meglio riciclare il componente all’interno di un altro macchinario piuttosto che i materiali di cui è fatto. Non sono molte le industrie che lavorano su questo paradigma, che tuttavia non solo rappresenta una benedizione per l’ambiente (tra ri-fabbricazione e riciclo, i risparmi di energia e materiali possono facilmente superare il 90%) ma anche una grande opportunità di business per coloro che riescono a riorientare i propri prodotti e servizi in questa direzione. Parliamo di qualcosa che robotica, dati e intelligenza artificiale promettono di rendere sempre più semplice dal punto di vista operativo. A Milano si è svolto il summit mondiale del remanufacturing (WRS), che vi ra