Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Marco Muselli
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Dipartimento Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti
Paragonando la città ad un corpo umano...
Sensori e
strumenti di
acquisizione
Sistema
sensoriale
Produzione
e trasporto
energia
Apparato
digerente
e linfatico
Mobilità e
traffico
Sistema
circolatorio
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
... l’ICT equivale al Sistema Nervoso
• Riceve i segnali provenienti dai sensori e
relativi allo stato dei vari sistemi
• Trasporta le informazioni verso gli organi
centrali di analisi e decisione
ICT
Sistema
nervoso
• Elabora i dati in ingresso e prende
rapidamente le decisioni più opportune
• Veicola i segnali di controllo per la
gestione dei vari sistemi
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Cosa rende una Città... Sostenibile?
Ottimizzare le risorse (umane, energetiche, ambientali)
riducendo al minimo sprechi, rifiuti e inquinamento…
migliorando nel contempo la qualità della vita
per ognuno dei suoi abitanti
Occorre un monitoraggio continuo dello stato della città,
la capacità di prendere decisioni adeguate e
la possibilità di attuarle tempestivamente
Servono quindi buoni sensori, ottimi decisori ed efficaci attuatori
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Dai sensori ai Big Data
Corpo Umano
L’uomo ha ricettori sensoriali per rilevare: sostanze
chimiche, temperatura, luce, colore, movimento, …
Soltanto nella retina abbiamo 125.000.000 di
bastoncelli e 6.000.000 di coni!!!
Città Sostenibile
In una città ogni secondo vengono adoperati sensori
per rilevare le quantità più diverse.
L’avvento dell’Internet delle cose consente la
trasmissione dei dati rilevati da una molteplicità di
fonti eterogenee.
La gestione di una citta sostenibile deve pertanto fronteggiare
le sfide insite nel trattamento dei Big Data
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Big Data: le sfide
Trasmettere
Memorizzare
Visualizzare
Analizzare
In tempi ragionevoli!!!
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Soluzioni: distribuire e parallelizzare
Trasmissione: comprimere i dati a livello periferico ed inviare solo quanto
necessario per diminuire i volumi
Memorizzazione: usare database distribuiti (noSQL) adatti alla gestione di dati
strutturati e non, provenienti da fonti diverse
Visualizzazione: impiegare metodi nuovi che riducano la complessità
mantenendo l’informazione contenuta nei dati
Analisi: adottare tecniche di estrazione dell’informazione capaci di operare su
grandi moli di dati (big data analytics)
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Decisore umano o artificiale?
La maggior parte delle attività per la città
sostenibile è finalizzata a fornire dati ed
informazioni ad un operatore umano, cui
spetta il compito di prendere decisioni.
Ci sono però casi in cui è richiesta grande
tempestività o la decisione ha conseguenze
difficili da prevedere. Qui un decisore
artificiale risulta l’unica soluzione.
Ad es. la gestione di smart grid nella produzione dell’energia o
il controllo di semafori intelligenti nella gestione del traffico
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Attività DIITET nell’ambito dei Big data per la CS
Le attività degli Istituti afferenti al DIITET relative al trattamento dei Big data per
la costruzione di Città Sostenibili si riferiscono ai seguenti settori:
1.
Sensoristica intelligente e trasmissione efficace dei dati
2.
Sicurezza, protezione e garanzia della privacy
3.
Ottimizzazione della gestione del traffico e della mobilità
4.
Monitoraggio ambientale per la riduzione del rischio
5.
Ausili per l’offerta turistica e per il mantenimento delle opere d’arte
6.
Analisi della qualità della vita attraverso il monitoraggio dei social network
7.
Supporto al sistema sanitario a livello organizzativo e diagnostico
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Sensoristica intelligente e trasmissione efficace
Impianti di illuminazione equipaggiati con piattaforma
multi-tecnologia radio per applicazioni di sensing, safety, …
(IEIIT, Progetto Pegasus)
Soluzione integrata di assetto urbano con smart grid, smart
building , smart street e monitoraggio real-time della città
(ICAR, Progetto Res Novae)
Tecniche Vehicle-to-Vehicle e Vehicle-to-Roadside a supporto
della rete cellulare per l’acquisizione delle informazioni sul
traffico (IEIIT, Progetto Pegasus)
Sensori low cost e low power per visione artificiale
embedded con riconoscimento della scena in real-time e
detection di oggetti e di eventi (ISTI)
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Sicurezza, protezione e garanzia della privacy
Gestione sicura e rispettosa della privacy delle
comunicazioni su rete mobile e del trattamento di dati su
cloud (IIT, Progetto Coco Cloud)
Rilevazione di anomalie, intercettazioni o manomissioni dei
dati trasmessi per garantire la continuità dei servizi, anche
con tecniche automatiche di decisione (IEIIT, Progetto Plug-in)
Infrastruttura basata su tecniche affidabili di crowdsensing per
la rilevazione e la gestione di situazioni di emergenza (IEIIT,
Progetto Secure!)
Sorveglianza e monitoraggio di centri commerciali,
aeroporti, stadi. Rilevamento di eventi anomali e
minacce (ISTI)
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Gestione del traffico e della mobilità
Creazione di indicatori sintetici per valutare e confrontare
la mobilità urbana (ISTI)
Rete di telecamere intelligenti per il rilievo del traffico veicolare,
il monitoraggio di code ed incidenti, nel rispetto della privacy e
con possibilità di energy harvesting (ISTI, Prog. ICSI)
Simulazione della mobilità di un elevato numero di veicoli in
un’ampia regione urbana e studio della connettività tra gli
stessi tramite tecnologia wireless (IEIIT)
Approccio integrato al trasporto intermodale: parcheggi scambiatori,
bike and car sharing, mobilità elettrica, trasporto pubblico, proactive
car pooling (ISTI, Prog. Mobilwallet)
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Monitoraggio ambientale per la riduzione del rischio
Impiego di ambienti di calcolo ad alte prestazioni per la
generazione di serie temporali di deformazione del suolo
(IREA, Prog. Helix Nebula)
Integrazione nell’intelligenza ambientale di sensori ed
algoritmi per la prevenzione e la valutazione dell’esposizioni
umana ai campi elettromagnetici (IFAC, Prog. SITES)
Portale e infrastruttura distribuita per lo studio e la
gestione di eventi atmosferici estremi in ambiente urbano
(IMATI, Prog. DHRIM)
Trattamento e analisi dell'informazione 3D nei dati ambientali
per la prevenzione di alluvioni e la salvaguardia delle zone
costiere (IMATI, Prog. IQmulus)
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Ausili per l’offerta turistica
Trattamento dati di imaging iperspettrali per archivi digitali in
ambienti museali finalizzato alla loro condivisione,
interrogazione e visualizzazione (IREA, Progg. CoPAC, POPART)
Servizi e applicazioni per un sistema di creazione, certificazione,
organizzazione, monitoraggio e promozione dell’Offerta Turistica
in Mobilità (ICAR, Prog. INMOTO)
Interfacce evolute per la navigazione del contenuto in
ambienti di realtà aumentata (ICAR, Prog. Orchestra)
Guida turistica elettronica personalizzata per la creazione di
percorsi che soddisfino al meglio gli interessi del turista (ICAR)
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Qualità della vita e social network
Creazione di infrastrutture sul Web per la condivisione di dati
tra ‘comunità’ disciplinari eterogenee (ecologia, geologia,
biologia, meteorologia, ecc.) (IREA, Prog. LIFE+EnvEurope)
Studio delle reti di relazioni sociali al fine di costruire modelli
quantitativi in sociologia e antropologia (IIT, Prog. SobigData)
Caratterizzazione automatica quantitativa dei profili
utente attraverso l’analisi di dati GSM (ISTI)
Metodologie e servizi sul tema dell’intelligenza ambientale
sostenibile per l’utente, sia in ambienti indoor che outdoor.
Reti sociali e intelligenza collettiva (IFAC)
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile
Supporto al sistema sanitario
Creazione di un'infrastruttura atta a supportare diversi ambiti
sanitari, dalla diagnostica collaborativa all'assistenza sociosanitaria e al tele-monitoraggio (ICAR, Prog. Smart Health 2.0)
Realizzazione di tecniche e metodologie per l’acquisizione
e l’analisi di dati provenienti da dispositivi biomedicali e
ambientali affidabili e interoperabili (ICAR, Prog. SH 2.0)
Sviluppo di tecniche di diagnosi automatica a partire da
dati provenienti da fonti eterogenee: cliniche, genomiche,
proteomiche, … (IEIIT)
Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile