Un mondo di oggetti smart che dialogano fra loro: la rivoluzione dal Salento

LECCE – Un giorno le automobili “parleranno” con i semafori migliorando la viabilità e la sicurezza lungo le strade, mentre gli elettrodomestici di casa si coordineranno con gli smartphone per rendere più facile la vita di tutti i giorni. E questo scenario, solo in apparenza partorito dalla penna di Isaac Asimov, ma che non è per niente fantascientifico, potrebbe svilupparsi anche grazie agli studi di un giovane ricercatore di Automatica dell’Università del Salento, Giuseppe Notarstefano, 37enne. In fin dei conti, è tutta questione di matematica, che non è un’opinione, ma, semmai, ottimizzazione.

Il suo progetto, “Opt4Smart”, ha vinto uno degli Erc Starting Grant 2014 assegnati dallo “European Research Council”. Circa 1 milione e mezzo di euro in cinque anni, come informa l’Università del Salento, per avviarlo e fondare il primo nucleo di un nuovo gruppo di ricerca indipendente. Il contratto è stato firmato e in autunno, dopo il reclutamento, si darà avvio alla fase operativa vera e propria.

Tutto nasce da una considerazione. Nel 2020, secondo gli esperti, si calcola che il numero degli oggetti “smart” toccherà nel mondo una cifra nell’ordine dei 50 miliardi. Viene da sé che sempre di più sarà necessaria l’interazione, una sorta d’immensa rete, fondando “sistemi intelligenti”. E quindi, valutazioni, decisioni, apprendimento, controllo e altre azioni simili dovranno essere effettuate in modo “distribuito”, sfruttando la potenza di calcolo delle macchine e utilizzando meglio il patrimonio di dati eterogenei raccolti (“big data”).

Il progetto di Notarstefano e tra i tre vincitori del Sud Italia e si occuperà di ricerca di base su problemi matematici di “ottimizzazione”. Sono state 3mila e 204 le domande valutate e solo quindi i progetti italiani selezionati per il finanziamento (69 quelli tedeschi, 67 i britannici, 49 i francesi, 40 gli olandesi). “Opt4Smart” è stato inoltre l’unico progetto vincitore nel Sud Italia nel settore “Physical and Engineering Sciences”.

Ma chi meglio di Giuseppe Notarstefano può illustrare idee e sviluppi? “L’avvento dell’elettronica integrata e della comunicazione presente in qualsiasi dispositivo mobile o portatile ha rivoluzionato la nostra relazione con il mondo circostante, rendendo il nostro il secolo dei sistemi smart”, esordisce.

“Tutti questi dispositivi, con cui viviamo ogni giorno, hanno due caratteristiche in comune: sono dotati di una parte di calcolo/comunicazione e di una parte fisica (sensori/attuatori), e possono interagire tra loro, e quindi cooperare. Il nostro obiettivo – aggiunge - è fare in modo che, in un futuro non molto lontano, tutti questi dispositivi intelligenti divengano sistemi smart systems, interagendo tra loro ma soprattutto cooperando per risolvere dei problemi”.

Gli esempi sono svariati. “Elettrodomestici intelligenti che dialogano tra loro e con i nostri smartphone (“smart homes”) – dice -, veicoli autonomi che dialogano tra loro e con i semafori per ottimizzare il traffico e aumentare la sicurezza (“smart cities”), reti elettriche dotate di sensori e nodi intelligenti per sfruttare nel modo migliore possibile le energie alternative (“smart grids), industrie automatizzate (“smart factories”, come già avviene per i magazzini di Amazon)”.

“Nonostante questi scenari siano molto diversi tra loro – aggiunge il ricercatore -, da un punto di vista matematico essi hanno spesso un punto in comune: i problemi da risolvere sono modellati come problemi di ottimizzazione. Sul modello di quello che facciamo personalmente quando, per esempio, andiamo a lavoro scegliendo il tragitto più breve, preferendo invece il percorso più piacevole quando si tratta di passeggiare nel fine settimana, stabilire come una squadra di robot industriali deve muoversi e come suddividere i compiti e le risorse è, appunto, allo stesso modo, un problema di ottimizzazione. Il nostro progetto – spiega - si propone di studiare tecniche di ottimizzazione in questo nuovo contesto di reti di sistemi intelligenti cooperanti (“cyber-phyisical networks”)”.

“Aver vinto questo bando - conclude Notarstefano - è per me allo stesso tempo un sogno che si realizza e un’entusiasmante avventura che comincia. Per anni ho annotato le idee di ricerca che mi affascinavano e avrei voluto esplorare, sognando di avere l’opportunità di costituire un mio gruppo di ricerca con cui realizzarle”. 

Giuseppe Notarstefano si è laureato con lode in Ingegneria elettronica all’Università di Pisa nel 2003 ed ha conseguito il dottorato in Automatica e ricerca operativa all’Università di Padova nel 2007. E’ stato ricercatore invitato alle Università di Stoccarda, della California Santa Barbara e del Colorado Boulder. I suoi interessi includono ottimizzazione distribuita in sistemi complessi, controllo coordinato in squadre di robot autonomi cooperanti, ottimizzazione di traiettorie e controllo di velivoli autonomi.

Serve come Associate editor nel “Conference Editorial Board” dell’Ieee Control Systems Society. Ha coordinato il team studentesco Vi-Rtus dell’Università del Salento che ha vinto la competizione internazionale Virtual Formula 2012.