Smart City

Andiamo all'Università di Parma per parlare del progetto MARCUS, dedicato allo studio dell’interazione tra la corrente dei fiumi e le onde di mare nella zona dell’estuario del fiume Misa. Obiettivo del progetto è quello di fare luce su alcuni processi fisici che hanno recentemente amplificato gli effetti delle alluvioni in numerose zone della costa emiliano-romagnola e marchigiana; ma soprattutto, MARCUS ha lo scopo di stabilire i criteri di adattamento climatico fondati sulle cosiddette Natural Based Solutions, che puntano cioè a utilizzare elementi naturali per dar vita a strutture in grado di mitigare i danni causati da eventi estremi. Ne parliamo con Sandro Longo, docente di Idraulica Ambientale e Costiera al Dipartimento di Ingegneria e Architettura dell’Università di Parma.

La sismicità indotta è uno dei principali spauracchi legati ad alcune attività nel sottosuolo, come certe attività minerarie ed estrattive, tra cui l’iniezione di acqua per estrarne idrocarburi (il cosiddetto fracking), ma anche come alcune attività che potrebbero avere un ruolo importante nella transizione energetica, come lo stoccaggio della CO2. Nella maggioranza dei casi, i sismi generati da queste attività sono del tutto impercettibili, ma le eccezioni non mancano. Terremoti superiori al 5° grado della scala Richter sono stati registrati in più occasioni ed è quindi necessario capire meglio il fenomeno che oggi è al centro di molte ricerche di sismologia. Ne parliamo con Francesco Grìgoli - ricercatore del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Pisa - all’indomani della pubblicazione su Nature Reviews di un articolo di sintesi, che fa il punto sulle più recenti ricerche in materia.

Anche l'Europa cerca la sua strada per sviluppare il computer quantistico, e lo fa con un progetto apripista: EPIQUE, oltre 10 milioni di euro finanziati nell’ambito della Quantum Flagship. Oggi, i più avanzati computer quantistici, realizzati da imprese americane e cinesi, sono basati su materiali superconduttori che funzionano solo a temperature di oltre 270 gradi sotto zero, ma quale sarà la tecnologia dominante del calcolo quantistico è ancora da stabilire. Un'alternativa è rappresentata dai computer quantistici fotonici, in cui l'unità fondamentale del calcolo, il q-bit, è rappresentata da particelle di luce che viaggiano lungo circuiti ottici. Le due tipologie hanno punti di forza complementari ma un indubbio vantaggio dei computer quantistici ottici è che funzionano a temperatura ambiente. Ed è in questo settore che l'Europa ha con tutta probabilità il primato scientifico. Ne parliamo con Fabio Sciarrino, professore dell’Università della Sapienza e coordinatore di EPIQUE.

E’ una situazione non nuova nella storia dell’innovazione: si usa una tecnologia, perché funziona, seppure non se ne comprendano del tutto i fondamenti teorici. E’ successo ad esempio con la macchina a vapore, e sta succedendo con le reti neurali, gli algoritmi alla base dell’exploit dell’intelligenza artificiale. In altre parole usiamo questi algoritmi perché constatiamo che funzionano, ma non sappiamo di preciso come e perché. Tra le cose che non sappiamo, è come prevederne le prestazioni. Una lacuna che è ora in parte colmata grazie a uno studio pubblicato su “Nature Machine Intelligence” da un team di giovani fisici e matematici, coordinati da Pietro Rotondo, ricercatore dell’Università di Parma che ci dà l’occasione di toccare questo argomento.

Da sempre il degrado ambientale colpisce più gravemente la gente povera e i paesi poveri, e il cambiamento climatico non fa eccezione. La lotta al cambiamento climatico è per questo anche lotta alle disuguaglianze. Ma a patto di fare attenzione. Nell'articolo "Inequality repercussions of financing negative emissions", pubblicato su Nature Climate Change, i ricercatori del Politecnico di Milano e del CMCC - Centro euro-Mediterraneo sui Cambiamenti Climatici hanno dimostrato che, se mal regolate, alcune tecnologie a emissioni negative - sistemi per estrarre attivamente CO2 dall’atmosfera che dovrebbero entrare in azione tra 15 o 20 anni - possono avere effetti sociali deleteri e aumentare le disuguaglianze. Ne parliamo con Massimo Tavoni, Professore di Climate Change Economics e Direttore scientifico dello European Institute on Economics and the Environment.

Due milioni e duecentomila nuovi comporti minerali, tutti insieme, di cui quasi quattrocentomila abbastanza stabili da destare interesse, contro poco meno di cinquantamila conosciuti finora. Questa improvvisa messe di nuovi papabili materiali è dovuta a Gnome, l’ultimo sviluppo di GoogleDeepMind: un sistema di intelligenza artificiale capace di assemblare virtualmente atomi nelle composizioni più svariate e testarne la capacità di dare origine a nuovi composti molecolari. Lo studio, descritto in un paio di pubblicazioni su Nature, sta facendo discutere la comunità scientifica, dove non mancano né l’entusiasmo né lo scetticismo. Ce lo racconta Elisa Molinari, Istituto Nanoscienze del Cnr e Università di Modena, Coordinatrice del centro europeo (MaX).

Le implicazioni sociali ed etiche della robotica sono ormai al centro del dibattito pubblico. Il problema ha moltissime dimensioni, e tra queste quella affrontata da ergoCub, un sistema costituito da un robot accoppiato con una tuta sensorizzata, progettati all’IIT in collaborazione con INAIL, e appena premiati come “Responsible AI Change Maker” a Nuova Deli dalla “Global Partnership on Artificial Intelligence”. La tuta è in grado di avvisare con una vibrazione il lavoratore che la indossa, in caso di movimento “sbagliato”, e di trasmettere al robot i dati bio-meccanici e gli sforzi a cui è sottoposto il lavoratore. Ne parliamo con Daniele Pucci, coordinatore del progetto ergoCub e ricercatore IIT.

Arriva da Genova una nuova tecnologia di elettrolisi, descritta in due articoli consecutivi su Nature Communications e sul Journal of the American Chemical Society, che consente di produrre idrogeno dall’acqua. Messa a punto dal gruppo di Nanochimica dell’IIT, è un mix di vecchio e nuovo. La tecnologia di base è decisamente vintage, e per questo anche molto economica e consolidata, ma grazie a un nuovo catalizzatore progettato dai ricercatori genovesi, la sua resa è stata aumentata drasticamente, permettendo di eguagliare quella di sistemi più sofisticati e assai più costosi. Il lavoro potrebbe quindi rappresentare un importante passo in avanti nella difficile ricerca di una via economicamente sostenibile per l’idrogeno verde. Ne parliamo con Michele Ferri, ricercatore del gruppo di Nanochimica dell’IIT di Genova.

Le prossime generazioni di reti per trasmettere dati ad alta velocità, tra cui il 6G, dovranno contare sempre di più sulle tecnologie ottiche. L’elettronica digitale non è infatti in grado di viaggiare al ritmo dei Terabit (migliaia di Gigabit) al secondo, e se anche fosse possibile, ciò implicherebbe consumi energetici spaventosamente alti. Ma per poterci avvalere di queste tecnologie bisogna risolvere il problema dell’inevitabile degrado che i segnali ottici, molto più soggetti alle perturbazioni delle microonde usate oggi, subiscono quando viaggiano nell’ambiente. A risolvere il problema è un chip ottico intelligente, messo a punto da ricercatori del Politecnico di Milano, della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, dell’Università di Glasgow e dell’Università di Stanford. Ce ne parla Francesco Morichetti, Responsabile del Photonic Devices Lab del Politecnico di Milano.

Avete presente i semi degli aceri? Quelli a forma di pala d’elica, che quando cadono si avvitano e quasi prendono il volo? Ispirandosi al seme di questo albero, il gruppo di ricerca guidato da Barbara Mazzolai all’IIT di Genova, in collaborazione con il Leibniz Institut for New Materials, ha realizzato un seme artificiale che, grazie alla capacità di veleggiare sospinto dal vento, può essere sparso facilmente nell'ambiente, dove è in grado di rilevare e comunicare vari parametri (come la temperatura, l'umidità, o l'acidità), per poi decomporsi a fine vita. L’invenzione prende il nome di Acer i-Seed ed è stata descritta sulla rivista scientifica Science Advances. Ne parliamo con Barbara Mazzolai, Direttrice del Laboratorio di Robotica Soft Bio-ispirata e Direttore Associato per la Robotica in IIT.