Sistemi di gestione e controllo

Le nuove tecniche di elaborazione delle informazioni consentono di incrementare il livello di automazione dei sistemi e di realizzare sistemi di controllo autonomi. I sistemi di calcolo hanno avuto una evoluzione caratterizzata da fasi alterne. Attualmente si assiste ad un forte ritorno delle architetture centralizzate. Queste erano state soppiantate, dopo la scomparsa dei “terminali” e l’avvento del personal computer, da una delocalizzazione presso il client di gran parte delle capacità computazionali.

Lo sviluppo di processori potenti (e quindi i PC) a basso costo ha portato negli anni scorsi alla realizzazione di sistemi di controllo ad architettura distribuita, motivati anche da infrastrutture di comunicazione aventi un elevato costo e una banda disponibile alquanto limitata. In tale concezione buona parte dei dati e della capacità di calcolo risiede presso l’utente. Attualmente, ed ancor più nel prossimo futuro, la grande capacità dei cavi in fibra ottica e l’ubiquità delle telecomunicazioni wireless ha reso possibile l’accesso a costi trascurabili a centri di calcolo dotati di potenze e capacità di memorizzazione elevatissime.

La razionalizzazione risiede nella possibilità di ricorrere ad una virtualizzazione dei server, che adattano l’assorbimento delle risorse all’effettiva domanda di capacità computazionali, e che sono ospitati in grandi “server farm” condividendo le risorse fisiche con molti altri utenti. Analoga capacità di calcolo e banda disponibile localizzata presso la singola organizzazione sarebbe impegnata solo per brevissimi intervalli di tempo, e comunque tenderebbe a saturarsi e congestionarsi a fronte di un aumento di domanda. Un altro fenomeno in atto, destinato ad accentuarsi ulteriormente consiste nell’aumento del grado di condivisione delle informazioni tra una molteplicità di dispositivi utilizzati dal singolo individuo o da un gruppo di utenti. Il “cloud” costituisce una risposta razionale ed efficiente, con l’ulteriore vantaggio di proteggere dalla perdita di informazione.

Coerentemente con lo scenario descritto, è tornato ad affermarsi un approccio centralizzato al controllo, con l’evidente vantaggio di ricercare un’ottimizzazione globale del sistema e, nel contempo, la possibilità di condividere una grande quantità di informazioni acquisite tramite reti di sensori e relative alla mobilità di persone e cose, all’ambiente e sullo stato della rete di trasporto, e di poter ridistribuire tempestivamente tali informazioni agli utenti ed ai veicoli sia prima che nel corso dei loro spostamenti.

Inoltre, l’acquisizione di informazioni sulla mobilità individuale tramite veicoli sonda, che seguono le traiettorie ed eventualmente anche le caratteristiche cinematiche dei veicoli in movimento, consente di sviluppare tecniche avanzate di regolazione del sistema, quali il pedaggio dinamico della viabilità, calcolato in funzione della tipologia di spostamento e delle esternalità da esso prodotte; la regolazione del traffico adattiva ed integrata con il sistema dinamico di informazione; la gestione dinamica della comodalità mediante strategie di guida al parcheggio, sincronizzazione dei trasbordi, assistenza nel corso dello spostamento multimodale, pagamento integrato di pedaggio, titolo di viaggio ed altri servizi mediante lo stesso terminale mobile usato per la trasmissione bidirezionale delle informazioni.

Nel contesto del controllo e dell’automazione dei sistemi e delle aree di trasporto, nel futuro saranno sempre più integrate le tecnologie ICT e multimediali. L’insieme dei sensori, dei dispositivi, delle tecnologie e degli algoritmi allo stato dell’arte costituiranno una piattaforma di supporto alle attività di monitoraggio, protezione e prevenzione, anche al fine di aumentare l’efficacia e l’efficienza della gestione delle emergenze.

In alte parole, si prevede il compimento e la maturazione dell’Internet delle Cose (IoT), in grado di sviluppare un percorso che, partendo dall’identificazione tempo-discreta basata su tag, si spingerà fino a comprendere reti di sensori e attuatori per collegare in tempo reale il mondo fisico e il mondo digitale. Saranno utilizzate nuove tecnologie e nuovi paradigmi di rete per offrire al mondo fisico quelle caratteristiche di accessibilità, interconnessione, in definitiva intelligenza, che oggi sono un’esclusiva dell’esperienza digitale.

Lo sviluppo della pervasività permetterà di utilizzare oggetti intelligenti che possiedono una o più funzionalità di self-awareness, interazione con l’ambiente circostante ed elaborazione dati, oltre che la capacità di connettersi e comunicare le informazioni possedute, raccolte ed elaborate. L’utilizzo di queste tecnologie può descriversi in diverse direzioni: self-awareness; interazione con l’ambiente circostante; acquisizione dei dati, convenzionalmente distinta in sensing e metering; attuazione, ovvero la capacità di eseguire comandi impartiti da remoto; elaborazione dei dati.

In previsione della futura evoluzione tecnologica, il ruolo principale sarà quindi svolto da reti intelligenti di sensori wireless (Wireless Sensor Networks – WSN) per il monitoraggio di parametri chimico-fisici-biologici di mezzi di trasporto, persone e merci. Singole stazioni di rilevamento (dotate di sensori ambientali, sensori di prossimità NFC/RFID, telecamere, sensori multispettrali, etc.) permetteranno di monitorare in tempo reale l’insieme di parametri sotto misura, comunicando con centrali di elaborazione al fine di ottenere una ricostruzione più accurata della situazione ambientale del territorio e di identificare emergenze o criticità. I singoli dati saranno integrati ed elaborati con tecniche di data fusion, attraverso l’utilizzo di modelli di supporto alle decisioni, classificatori e modelli predittivi, generalmente basati su tecniche di intelligenza computazionale.

La WSN rappresenta quindi un’istanza uniforme, scalabile e capillare del sistema tecnologico alla base dell’internet degli oggetti (Internet of Things IoT), dell’ubiquitous computing, dei sistemi pervasivi e, più in generale, dei sistemi cognitivi finalizzati allo studio, al controllo e all’ottimizzazione dei complessi sistemi di logistica e trasporto. Il principale vantaggio offerto da un sistema distribuito di punti di misura sarà costituito dalla possibilità di monitorare in maniera capillare, e a bassissimo costo, aree estese e dalla topografia complessa, permettendo una migliore georeferenziazione dei punti di osservazione, una maggiore robustezza dell’intero sistema di monitoraggio ad eventuali malfunzionamenti delle singole postazioni di osservazione e un ridotto impatto ambientale e infrastrutturale.