Le attività di questa linea di ricerca si focalizzano su tre ambiti di grande attualità, e si declinano in diverse direzioni che vedono impegnati molti ricercatori del dipartimento.
In particolare, l'ambito Smart and Sustainable Cities (SSC) si concentra sullo sviluppo di soluzioni per la gestione integrata e intelligente di servizi e realtà urbane, a scala metropolitana, di quartiere, o di singolo edificio, atte a rendere le città resilienti, inclusive e sostenibili, prevedendo fattori di rischio, anche relativi alla salute pubblica.
L’ambito Smart and Sustainable Mobility (SSM) si focalizza su tecnologie, strategie e sistemi ideati, progettati e sviluppati per migliorare e innovare la mobilità personale, specie in contesto urbano e metropolitano, ma anche extraurbano, con soluzioni di trasporto anche multimodali, usando in modo diffuso strumenti e tecnologie per i veicoli, in particolare per quelli elettrici e autonomi.
L’ambito Smart and Sustainable Energy (SSE) include contributi metodologici e applicativi di ottimizzazione e controllo di sistemi per la produzione, il trasporto e la distribuzione dell’energia; di integrazione di risorse rinnovabili e di accumulo nel sistema elettrico, di gestione ed ottimizzazione delle risorse energetiche e delle infrastrutture ICT e relativi metodi di energy harvesting.
In ognuno dei tre ambiti è centrale il tema di raccolta ed elaborazione di ingenti quantità di dati (molti dei quali personali) provenienti da sorgenti eterogenee e distribuite, con conseguenti sfide interdisciplinari che vedono coinvolte tutte le competenze del dipartimento.
Complessivamente, le attività sviluppate in questa linea di ricerca saranno tese, nel triennio 2023-25 al raggiungimento di obiettivi significativi nei tre ambiti principali sopra descritti, che possano rafforzare ulteriormente il ruolo del DEIB nella comunità scientifica nazionale ed internazionale.
In ambito SSC, si intende consolidare il ruolo dei DEIB anche nel futuro scenario 6G, che vedrà l’interoperatività di sistemi di comunicazione su droni, satelliti, e fibre ottiche, concentrandosi sulla resilienza alle catastrofi e sui temi di privacy dei dati. In parallelo allo sviluppo delle tecnologie di comunicazione, la linea di ricerca sulle SSC si completerà con nuove funzionalità di remote sensing (ottico, acustico e radio) per il monitoraggio di attività antropiche (monitoraggio di strade, edifici, infrastrutture civili), mentre il monitoraggio di attività naturali (vegetazione, deforestazione, valutazione dello stato di nevai e ghiacciai, deformazioni del suolo terrestre) sarà considerato secondo una linea di ricerca trasversale ai tre settori (SSC, SSE, SSM) per lo sviluppo di nuove funzionalità di remote sensing terrestre e satellitare. Notevoli vantaggi sotto il profilo congiunto costo/prestazioni/energia sono attesi dall’organizzazione della computazione su risorse a diversi livelli: dal livello sensori intelligenti e IoT, passando ai sistemi di elaborazione intermedia (Edge/Fog/Cloud) per arrivare ai sistemi HPC-as-a-Service. A livello infrastrutturale, inoltre, il DEIB intende contribuire allo sviluppo di metodi di ottimizzazione per la gestione integrata delle risorse urbane, considerando ad esempio le problematiche di posizionamento ottimo di risorse di emergenza sanitaria e delle infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici, e a tutte le relative strategie di decision-making che tengano conto dei requisiti tecnologici, economici e sociali in modo integrato. Attenzione sarà data anche allo studio delle dinamiche delle opinioni e della propagazione dell’informazione, e a tutti i fenomeni complessi generati dalle reti di trasmissione di dati ed informazioni all’interno delle SSC. Sarà dato opportuno risalto anche ai metodi di analisi dei dati per studiare la connessione tra salute pubblica e impatto dei cambiamenti climatici (e.g., ondate di calore), nonché inquinamento, valutando tramite analisi dei rischi quali aspetti urbanistici e sociali nelle grandi città potrebbero agire da fattori scatenanti o da soluzioni mitiganti.
Nel contesto SSM, il DEIB intende presidiare diversi ambiti: le tecnologie di veicolo (veicoli elettrici, connessi ed autonomi); di infrastruttura (reti semaforiche, sensori distribuiti, etc.); di connettività (in particolare 5G e l'evoluzione B5G), geolocalizzazione e cybersecurity; di interfacciamento (tipicamente attraverso applicazioni su personal device) fra l’utente ed i sistemi di mobilità; di data-analytics (in particolare in cloud-computing) per la predizione e l’ottimizzazione dinamica delle risorse di mobilità; di supporto alla rete elettrica tramite abilitazione ai servizi di flessibilità.
Per quanto riguarda SSE, gli obiettivi fondamentali sono relativi all’ottimizzazione della gestione e del controllo di nuovi sistemi di generazione e distribuzione dell’energia, della domanda flessibile di energia così come la modellistica e la simulazione di sistemi energetici complessi.
La ricerca in questi ambiti ha un forte impatto sulla sostenibilità. Sui temi SSC essa è in particolare relativa all’SDG 11 e, per quanto riguarda la gestione delle risorse idriche e la clean energy, agli SDG 6-7. Sempre in ambito SSC, il DEIB è molto attivo nelle attività legate all’inclusione sociale ed allo sviluppo di tecnologie di supporto all’individuo, sia dal punto di vista delle persone diversamente abili sia per l’educazione personalizzata basata su tecnologie digitali, per il supporto al trattamento di disturbi mentali quali l’autismo mediante l’impiego di soluzioni basate sull’Intelligenza Artificiale (SDG 3-4). Il DEIB è anche impegnato nello sviluppo di tecnologie per il supporto dell’uguaglianza di genere (SDG 5) e nello studio dei risvolti etici degli strumenti tecnologici.
Nel contesto SSM l’impatto sulla sostenibilità è notevole. Dal punto di vista dell’impatto sulla persona si migliora l’efficienza della mobilità personale e si incrementa la sicurezza attiva e passiva, concorrendo a trovare soluzioni innovative che diminuiscano la transport poverty, specie dei paesi emergenti, concorrendo dunque anche a ridurre le disuguaglianze tra paesi diversi e tra zone urbane e rurali (SDG 1-10). Dal punto di vista ambientale, le ricerche in ambito SSM concorrono all’SDG 13 in modo significativo.
In ambito SSE, gli studi proposti hanno un impatto immediato sulla sostenibilità, e in particolare su SDG 7 e SDG 11. Inoltre, la futura diversificazione energetica e le soluzioni di green computing porteranno ad un efficientamento della produzione (SDG 9) alla riduzione delle diseguaglianze e della povertà energetica (SDG 1-10) tramite lo sviluppo di sistemi di generazione e di reti in territori svantaggiati.
