OGGETTI “SMART” CHE LAVORANO ASSIEME? POSSIBILE CON I GIUSTI ALGORITMI MATEMATICI

LA UE INVESTE UN MILIONE E MEZZO DI EURO SU UN PROGETTO FIRMATO DA UN GIOVANE RICERCATORE DELL’UNIVERSITÀ DEL SALENTO

GIUSEPPE NOTARSTEFANO: «COOPERARE E OTTIMIZZARE È QUELLO CHE FACCIAMO OGNI GIORNO, ORA DOBBIAMO INSEGNARLO AI DISPOSITIVI»

Automobili, generatori di energia, robot, droni, sensori che dialogano tra loro e con i nostri smartphone per città, reti elettriche e industrie “intelligenti”, più pulite, vivibili, efficienti e sicure. Scenari che sono più vicini di quanto pensiamo, ma per la cui realizzazione occorre superare problemi matematici di “ottimizzazione”. Un contributo a queste soluzioni potrà venire dal progetto “OPT4SMART”, firmato da un giovane ricercatore di Automatica dell’Università del Salento, Giuseppe Notarstefano, che ha vinto uno degli ERC Starting Grant 2014 assegnati dallo European Research Council: circa un milione e mezzo di euro in cinque anni per avviare il progetto e fondare il primo nucleo di un nuovo gruppo di ricerca indipendente. Nei giorni scorsi la firma del “contratto”, a ottobre l’avvio operativo, in queste settimane il reclutamento di giovani dottorandi e post-doc.

Nel 2020 il numero degli oggetti cosiddetti “smart” raggiungerà nel mondo una cifra nell’ordine dei 50 miliardi, ma per creare “sistemi intelligenti” questi dispositivi avranno bisogno di lavorare assieme: valutazioni, decisioni, apprendimento, controllo e altre azioni simili dovranno essere effettuate in modo “distribuito”, sfruttando la grande potenza di calcolo posseduta dalle macchine (che, sommata, è equivalente a quella di svariati super-computer) e utilizzando meglio l’enorme patrimonio di dati eterogenei raccolti (“big data”).

Il progetto “OPT4SMART”, tra i tre vincitori del Sud Italia (unico a Sud di Napoli), si occuperà di “ricerca di base” su problemi matematici di “ottimizzazione”. Sono state 3.204 le domande valutate e solo 15 sono stati 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”.

Spiega Giuseppe Notarstefano: «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. 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 è fare in modo che, in un futuro non molto lontano, tutti questi dispositivi intelligenti divengano sistemi intelligenti (“smart systems”), interagendo tra loro ma soprattutto cooperando per risolvere dei problemi. Qualche esempio: elettrodomestici intelligenti che dialogano tra loro e con i nostri smartphone (“smart homes”), 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, 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 “OPT4SMART” 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».

I finanziamenti “ERC Starting Grants” vengono banditi annualmente dallo European Research Council, e mirano a sostenere i ricercatori leader emergenti che vogliano costituire un gruppo di ricerca e iniziare a svolgere attività autonoma in Europa. Destinati a ricercatori di qualsiasi nazionalità con 2-7 anni di esperienza maturata dopo il conseguimento del dottorato di ricerca (o di un altro titolo equipollente) e con un curriculum scientifico molto promettente, i finanziamenti sono assegnati sulla base della sola “eccellenza scientifica” dei proponenti e dei progetti presentati. Le attività di ricerca devono essere svolte presso un’organizzazione di ricerca pubblica o privata di uno degli Stati membri dell’UE o dei paesi associati. I finanziamenti possono arrivare a 2 milioni di euro in cinque anni.

Giuseppe Notarstefano, classe ’78, è ricercatore di Automatica all’Università del Salento dal febbraio 2007. Laureatosi con lode in Ingegneria Elettronica all’Università di Pisa nel 2003, ha conseguito il dottorato di ricerca in Automatica e Ricerca Operativa all’Università di Padova nel 2007. È stato ricercatore invitato alle Università di Stoccarda, della California Santa Barbara e del Colorado Boulder. I suoi interessi di ricerca 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. Ha vinto il finanziamento ERC Starting Grant 2014 con il progetto OPT4SMART.