Consiglio Nazionale delle Ricerche Dipartimento Ingegneria, ICT e Tecnologie per lEnergia e i Trasporti Big data: tessuto connettivo e pulsante della città

Consiglio Nazionale delle Ricerche

Dipartimento Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti

Big data: tessuto connettivo e pulsante della città sostenibile

Marco Muselli


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


... l’ICT equivale al Sistema Nervoso

ICT 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

• Elabora i dati in ingresso e prende rapidamente le decisioni più opportune

• Veicola i segnali di controllo per la gestione dei vari sistemi


Cosa rende una Città... Sostenibile?

Ottimizzare le risorse (umane, energetiche, ambientali) riducendo al minimo sprechi, rifiuti e inquinamento…

migliorando nel contempo la qualità della vitaper 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


Dai sensori ai Big Data

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!!!

Corpo Umano

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.

Città Sostenibile

La gestione di una citta sostenibile deve pertanto fronteggiare le sfide insite nel trattamento dei Big Data


Big Data: le sfide

Trasmettere Memorizzare

Visualizzare Analizzare

In tempi ragionevoli!!!


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)


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 oil controllo di semafori intelligenti nella gestione del traffico


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


Sensoristica intelligente e trasmissione efficaceImpianti 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)


Sicurezza, protezione e garanzia della privacyGestione 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)


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)


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)


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)

Guida turistica elettronica personalizzata per la creazione di percorsi che soddisfino al meglio gli interessi del turista (ICAR)

Interfacce evolute per la navigazione del contenuto in ambienti di realtà aumentata (ICAR, Prog. Orchestra)


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)

Metodologie e servizi sul tema dell’intelligenza ambientale sostenibile per l’utente, sia in ambienti indoor che outdoor. Reti sociali e intelligenza collettiva (IFAC)

Caratterizzazione automatica quantitativa dei profili utente attraverso l’analisi di dati GSM (ISTI)


Supporto al sistema sanitario

Creazione di un'infrastruttura atta a supportare diversi ambiti sanitari, dalla diagnostica collaborativa all'assistenza socio-sanitaria 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)

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