Smart City

Pilotare una macchina col pensiero: un robot o magari un avatar in un videogioco; oppure un dispositivo per la riabilitazione dopo un incidente. Sono esempi di possibili applicazioni "brain to computer" (letteralmente "dal cervello al computer"). Infatti è sufficiente immaginare di compiere un gesto perché il nostro cervello si attivi, predisponendosi a dare ai muscoli i comandi necessari a compiere tutti i movimenti. Un po' come quando un computer carica il software prima di eseguirlo; oggi sappiamo leggere questo software direttamente dal cervello. Ma farlo è complicato. Un nuovo metodo sviluppato dal Cognition in Action Lab dell'Università Statale di Milano, chiamato MultiMEP, permette invece di decodificare le azioni immaginate dal cervello in modo più semplice, attraverso i muscoli. Le possibili applicazioni sono, prima di tutto, nel settore medico e sportivo. Ce ne parla Guido Barchiesi, professore del Dipartimento di Filosofia dell'Università Statale di Milano.

Più alberi e più foreste non comportano necessariamente un clima più fresco. Lo dice uno studio guidato dall'ETH di Zurigo, con cui ha collaborato anche l'Istituto per i sistemi agricoli e forestali del Mediterraneo del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Perugia. Lo studio mostra come l'effetto delle foreste sulla temperatura locale possa variare in base alle specie arboree. Se infatti tutte le specie vegetali contribuiscono a sequestrare CO2 dall'atmosfera, e quindi a mitigare il riscaldamento globale, non si può dire la stessa cosa del loro effetto sul microclima locale. Tra gli alberi, i faggi garantiscono per esempio un clima più fresco degli abeti rossi, che con le loro chiome dense e scure assorbono tutta la luce. Questa ricerca è rilevante perché ci indica una strada per rendere più efficace la gestione forestale là dove si attuano politiche di rimboschimento, di verde urbano, e nelle attività di silvicoltura. Ne parliamo con Alessio Collalti, primo ricercatore responsabile del Laboratorio di Modellistica Forestale del CNR Isafom.

Il crollo del Ponte Morandi ha acceso l'attenzione sulla possibilità di dotare le grandi infrastrutture di sistemi di monitoraggio in tempo reale, che possano monitorarne lo stato di salute e segnalare eventuali problemi con largo anticipo, ben prima che possano verificarsi cedimenti catastrofici. Le cose stanno ora cambiando, complice anche lo sviluppo, negli ultimi anni, di nuove soluzioni che permettono di dotare le infrastrutture di sensori in modo agile. Molte delle soluzioni che esistevano fino a solo pochi anni fa, infatti, erano lunghe e complesse da installare. Oggi, possiamo dire che non ci sono più scuse. Un esempio ci è offerto dalla start-up Displaid, che ha da poco chiuso un round di finanziamento da 1,2 milioni di euro. Nata da esperienze fatte tra Politecnico di Milano e MIT di Boston, ha sviluppato un sistema di sensori che può essere installato in poche ore senza nemmeno fermare il traffico. Ne parliamo con Lorenzo Benedetti, Founder e Ceo di Displaid.

Generare sequenze di numeri veramente casuali, cioè così causali da essere completamente impredicibili e imprevedibili è dannatamente difficile. Questo perché, per poter funzionare, gli algoritmi di crittografia su cui è basata la sicurezza informatica hanno bisogno di sequenze di numeri casuali impredicibili. Random Power, spin-off dell'Università dell'Insubria di Como e dell'Università di Scienza e Tecnologia di Cracovia, ha messo a punto un dispositivo nato da anni di ricerca sulle particelle subatomiche al CERN, una sorta di "lancia-monete quantistico" sotto forma di un chip convenzionale, facilmente integrabile nell'elettronica esistente, in grado di generare sequenze di numeri del tutto impossibili da prevedere. Ne parliamo con Massimo Caccia, professore di Fisica delle Particelle all'Università dell'Insubria.

Manca una manciata di settimane all'avvio dei giochi Olimpici Invernali di Milano-Cortina, ma è già tempo per i primi bilanci. Anche grazie allo stimolo della società civile, le Olimpiadi Invernali si sono caratterizzate per il tentativo di applicare in modo sistematico a un vasto piano di opere pubbliche una serie di innovazioni amministrative e strumenti digitali con l'obiettivo di coniugare rapidità, legalità e trasparenza. Il portale Open Milano Cortina 2026 ha, per esempio, permesso per la prima volta un monitoraggio effettivo da parte dell'opinione pubblica, sull'avanzamento delle opere, i rispettivi autori e i corrispondenti costi ed impatti. E seppure imperfetto e ancora privo di alcune informazioni rilevanti, rappresenta un passo avanti non da poco rispetto al passato. Tra gli esperimenti più interessanti c'è stata l'introduzione di alcuni strumenti di IA per monitorare i lavori e contrastare il rischio di infiltrazione nei cantieri, tra cui un chatbot a disposizione delle forze dell'ordine che permette loro di ottenere rapidamente numeri, tabelle e informazioni sintetiche di vario tipo. Ospite Veronica Vecchi, professoressa di Relazioni pubblico private alla School of Management dell'Università Bocconi; Presidente del Consiglio di Amministrazione di SiMICO - Società Infrastrutture Milano Cortina 2020 - 2026 S.p.A

A cosa può servire un contatore di atomi capace di enumerarli uno a uno anche quando sono riuniti in piccoli gruppi? Per esempio, a dar vita a nuovi orologi atomici, computer quantistici e simulatori quantistici. Può avere diverse funzionalità, in un momento storico in cui moltissime prospettive di sviluppo, tanto nella ricerca di base che nella ricerca applicata, convergono verso la capacità di manipolare gli atomi singolarmente. Un notizia è che al Laboratorio ArQuS - laboratorio congiunto tra l'Università di Trieste e l'Istituto Nazionale di Ottica del CNR, per la prima volta dei ricercatori sono riusciti a intrappolare, fotografare e contare singoli atomi con con una metodologia che potrebbe aprire la strada ad applicazioni concrete, basata su pinze e manipolatori fatti letteralmente di luce. I risultati degli studi condotti al Laboratorio ArQuS sono stati pubblicati su Quantum Science and Technology e Physical Review Letters. Ospite Francesco Scazza, professore di Fisica della Materia all'Università di Trieste, direttore del Laboratorio ArQuS.

Abbiamo appena imparato - si fa per dire - a familiarizzare col "qubit", l'unità fondamentale su cui si basa il calcolo quantistico, che già ci tocca fare i conti col fratello maggiore, il "qudit" - con la "D" di "Domodossola". Il qudit sta al qubit come il bit classico sta al byte, l'unità fondamentale di memoria che contiene 8 bit e che perciò può assumere 256 valori diversi, anziché solo due (0 o 1) come il semplice bit. La metafora rende l'idea dell'obiettivo a cui si punta: una specie di super qubit che possa rappresentare un'informazione più complessa, verrebbe da dire multidimensionale, rispetto a quanto già esiste. Perché il problema è proprio qui. I qubit bene o male abbiamo imparato a fabbricarli, mentre i qudit ancora no, e non manca chi pensa che senza qudit non arriveremo mai a computer quantistici come quelli di cui sentiamo spesso parlare. Ospite Francesco Scazza, professore di Fisica della Materia all'Università di Trieste, direttore del Laboratorio ArQuS.

Negli ultimi anni la ricerca sullo stoccaggio dell'idrogeno ha aperto un nuovo filone che chiama in causa i cosiddetti clatrati, composti molto simili a ghiaccio formati da una miscela di acqua e metano, stabili ad alta pressione e a bassa temperatura, ma che appena vengono riportati in superficie iniziano a liberare metano. Come spiegato nella puntata precedente, riuscire a fare qualcosa di analogo con l'idrogeno potrebbe rappresentare una soluzione al problema tutt'ora irrisolto di accumulare grandi quantitativi di idrogeno, per lungo tempo, in modo sicuro e a costi accettabili. Il progetto "Alternative Hydrogen Storage by Enclathration", finanziato con 2 milioni di euro dal Fondo Italiano per la Scienza 2022-2023, che tenterà di intrappolare l'idrogeno in una forma cristallina dell'acqua grazie a dei "gasi di aiuto", si inserisce proprio in questo filone di ricerca. Ne parliamo ancora con Federico Rossi, professore di Fisica Tecnica presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Università degli Studi di Perugia, Laboratorio di Terni.

Lo stoccaggio dell'idrogeno rappresenta oggi uno dei punti più deboli della costruzione che vuole l'idrogeno nel ruolo di pivot del sistema energetico. E sebbene si lavori sullo stoccaggio sia di breve che di lungo termine, è soprattutto quando si parla di accumulare grandi quantitativi di idrogeno per lungo tempo che le soluzioni scarseggiano. È qui che la ricerca sta ora guardando ai cosiddetti clatrati, dei composti di cui c'è un esempio ben noto in natura: gli idrati di metano, conosciuti anche come "ghiaccio che brucia". Si tratta di un ghiaccio di acqua e metano, stabile alle alte pressioni e basse temperature che si trovano lungo le scarpate oceaniche, ma che una volta portato in superficie inizia a emettere metano tanto che lo si può accendere con un fiammifero. L'idea dei ricercatori è quella di riprodurre qualcosa di simile con l'idrogeno. Ne parliamo in questa e nella puntata successiva con Federico Rossi, professore di Fisica Tecnica presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Università degli Studi di Perugia, Laboratorio di Terni.

Oggi è stato presentato a Roma Qolossus 2.0, il primo quantum computer fotonico italiano ideato dalla Sapienza di Roma e realizzato insieme al CNR di Milano e all'Università di Pavia nell'ambito del "Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing", uno dei 5 Centri nazionali finanziati dal PNRR. Il computer quantistico fotonico è l'ultimo arrivato e offre in prospettiva alcuni vantaggi, il più importante dei quali è che non richiede tecnologie ad hoc e condizioni criogeniche estreme per funzionare, ma può invece stare dentro i cassetti di un armadio a rack come quelli di cui i data-center sono pieni, e le tecnologie per costruirlo sono le stesse dell'industria elettronica. Ce lo spiega Fabio Sciarrino, che guida il Quantum Lab dell'Università Sapienza di Roma.

Una delle più importanti frontiere della chimica guarda oggi non a come realizzare nuovi composti, ma a come smontare quelli vecchi. L'obiettivo è riciclare i materiali a livello molecolare: da un lato per conservare al massimo le proprietà dei materiali da un ciclo all'altro, riducendo al minimo i fenomeni di degrado; dall'altro per rendere possibile il riciclo di materiali misti o compositi, che non possono essere separati. Tra questi ci sono sicuramente i tessuti. L'impatto ambientale del campo della moda è uno dei più rilevanti e i tessuti sono tra i materiali più difficili da riciclare, in quanto la maggior parte dei capi sono composti da fibre miste e inseparabile tra loro. È qui che il "riciclo molecolare" può fare la differenza. Ne parliamo con Elena Rosini, professoressa di Bio-Chimica dell'Università dell'Insubria.

Creare computer che funzionano con neuroni veri, anziché simularli al computer, per dar vita alle reti neurali. Questo è l'obiettivo di Finalspark, start-up svizzera che si inserisce in un campo di studi recentissimo, quello del cosiddetto "wet computing", o bio-computing. Finalspark ha realizzato un computer biologico minimale, accessibile online, col quale ognuno può esercitarsi sia a sperimentare calcoli e algoritmi, sia a studiare il comportamento dei neuroni e come rispondono a diverse classi di stimoli. Per ora il suo utilizzo come piattaforma per fare ricerca è senz'altro prevalente, ma l'obiettivo finale sarà quello di incanalare la capacità delle reti neurali biologiche di funzionare con una efficenza energetica un milione di volte superiore a quella dei computer tradizionali. Ce lo spiega Flora Bozzi, ricercatrice di Finalspark.

Torniamo al politecnico di Torino per continuare a parlare dei primi risultati ottenuti nell'ambito del progetto MOST-Centro Nazionale per la Mobilità Sostenibile. Questa parte del progetto è dedicata alla mobilità aerea sostenibile e ha visto l'ateneo torinese impegnato nello sviluppo di fondamentali di nuovi paradigmi di mobilità e logistica, che vanno configurandosi intorno all'architettura dei cosiddetti droni: si va dagli studi di aerodinamica, ai sistemi di controllo e gestione digitale delle operazioni, fino alla progettazione dei vertiporti dedicati agli eVTOL (Electric Vertical Take-Off and Landing), su cui si punta per la mobilità aerea urbana e regionale dei prossimi anni. Ne parliamo con Giorgio Guglieri, docente presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale-DIMEAS.

Un veicolo elettrico innovativo per la mobilità urbana ed extraurbana, pesante meno di una tonnellata e dotato di un sistema che consente di sostituire rapidamente la batteria scarica con una già carica. Il veicolo è uno dei primi risultati che il Politecnico di Torino ha ottenuto nell'ambito del progetto MOST-Centro Nazionale per la Mobilità Sostenibile, uno dei cinque Centri Nazionali finanziati dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR). Ce ne parla Andrea Tonoli, professore di Costruzione di veicoli del Politecnico di Torino.

Batterie con più autonomia e che durano di più. È quanto promette uno studio pubblicato su Nature Nanotechnology, guidato dalla Queen Mary University of London col contributo di diversi centri di eccellenza internazionali, tra cui l'Università di Pisa. Lo studio si inserisce nel filone delle batterie "litio-silicio", in cui l'elettrodo di grafite è appunto sostituito da un elettrodo in silicio. Si tratta di una delle strade più promettenti per arrivare a batterie più leggere e performanti. Un obiettivo ancora lontano, sebbene questa ricerca si stia avvicinando a quel traguardo. Ne parliamo con Antonio Bertei professore del Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale dell'Università di Pisa.

Un laboratorio pieno di provette e flaconi, colmi di liquidi colorati e ribollenti. Questa è l'immagine che abbiamo di un laboratorio di chimica. Ma non è stato sempre così. Per secoli, nei precursori dei moderni laboratori chimici, al posto delle provette avreste trovato pestelli, macine e mortai: farmaci, coloranti e ogni genere di prodotto che oggi definiremmo chimico, veniva per lo più prodotto a secco, pestando, macinando e polverizzando con abbondante olio di gomito. Oggi, un gruppo sempre più ampio di chimici sta riscoprendo quest'arte e verificando che, in diverse circostanze, la chimica a secco - oggi chiamata meccano-chimica - può essere di gran lunga preferibile, facendo risparmiare costi, reagenti e relativo inquinamento. Ne parliamo con Leonardo Lo Presti, professore di Chimica Fisica del Dipartimento di Chimica dell'Università degli Studi di Milano.

Quante stazioni di ricarica servono, e dove, perché la prima generazione di eTruck - i camion a motorizzazione elettrica - possa contare su un'infrastruttura di ricarica, minima ma sufficiente perché questi mezzi possano iniziare a circolare? E che caratteristiche deve avere l'ossatura di una futura infrastruttura di ricarica elettrica, destinata al mondo dei trasporti pesanti? Uno studio condotto dall'associazione Motus-e, che riunisce esponenti della filiera della mobilità elettrica, il GSE (Gestore dei servizi energetici e la Compagnia Infoblu NewGen) ha analizzato i dati di oltre 100.000 camion per individuare le aree da infrastrutturare con colonnine di ricarica, arrivando a stabilire che per iniziare ne potrebbero bastare una quarantina dislocate strategicamente sul territorio. Lo raccontiamo con l'aiuto di Francesco Naso, Segretario Generale di Motus-e.

Lentamente, ma inesorabilmente, le tecnologie per produrre energia dalle onde del mare si stanno consolidando. Seppur non ancora pronte per l'industrializzazione su larga scala, l'impressione è che quel momento sia vicino. E il progetto COIN è un esempio di come si stia cercando di colmare quello iato. L'obiettivo è infatti quello di consolidare CETO, un convertitore di energia del moto ondoso sviluppato da Carnegie Clean Energy, a sua volta partner del progetto. CETO converte in energia il movimento rotatorio delle masse d'acqua sottostanti le onde, e ha per questo la peculiarità di rimanere sempre sommerso. A prima vista ricorda un disco volante, con tre zampe che lo tengono fissato al fondo del mare e la testa che galleggia a mezza'acqua, compiendo ampie oscillazioni che sono alla base della produzione di energia di CETO. Ce ne parla Giuseppe Giorgi, ricercatore del MOREnergy Lab (Marine Offshore Renewable Energy Lab) al Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Torino.

Se qualcosa può andar male, lo farà. È una delle più conosciute formulazioni delle leggi Murphy, utili nella vita di un ingegnere quasi quanto quelle della meccanica o della termodinamica. Di sicuro le hanno prese sul serio alla Fondazione Bruno Kessler, dove, all'interno del dipartimento di "Metodi formali per la progettazione dei sistemi e del software", hanno messo insieme un team di esperti che si è specializzato nell'arte di prevedere tutti i modi in cui le cose possono andare male. Pessimisti di professione, insomma, ma armati di potenti tecnologie di simulazione al computer e col vezzo di indicare possibili soluzioni. Ne parliamo con Alessandro Cimatti, direttore del centro Digital Industry di FBK.