Istituto di Scienza e Tecnologie
dell’Informazione “A. Faedo”

Il progetto Energia da Fonti Rinnovabili e ICT per la Sostenibilità Energetica (in breve progetto Sostenibilità Energetica) intende studiare e sperimentare un insieme coordinato di soluzioni innovative per rendere le città sostenibili da un punto di vista energetico- ambientale. Per raggiungere questo obiettivo, il progetto si base sull’uso diffuso di fonti energetiche rinnovabili (e delle relative tecnologie per l’accumulo e la gestione dell’energia) e sull’utilizzo estensivo di tecnologie ICT per la gestione avanzata dei flussi energetici e rendere i servizi della città energeticamente efficienti adattandoli alla domanda (e quindi favorire il risparmio energetico e l’uso razionale dell’energia) e alla disponibilità di energia da fonti rinnovabili, anche con il coinvolgimento consapevole dei cittadini.

Project duration: 48 months;    Financial Institution: Ministeriale/Governativo

Contact:   Erina Ferro

Topics:

• Sensing Technologies for Monitoring Systems

INTESA vuole essere un primo esempio reale di una suite di servizi personali e personalizzati per il benessere di soggetti fragili in regione Toscana utilizzando tecnologie innovative altamente personalizzabili ed arricchendone le funzionalità con elevate competenze di ricerca e sviluppo nei settori dell’e-health, e-inclusion, reti di sensori e data mining. I servizi saranno tra loro modulari e indipendenti ma con un’interfaccia comune verso una piattaforma software di raccolta ed analisi dei dati in grado di identificare precocemente condizioni di fragilità in soggetti a rischio e prevenirne l’aggravarsi verificando cambiamenti nello stato funzionale, clinico, cognitivo e psicologico-affettivo del soggetto. La suite di servizi sarà espandibile ed integrabile in futuro con nuove applicazioni e nuove tecnologie per il monitoraggio sia domiciliare che in ambienti esterni anche per altri tipi di utenti, affetti anche da altre patologie. Il cittadino, oltre ad essere monitorato da casa sarà anche consapevole di poter partecipare attivamente al miglioramento del proprio stato di salute, sia fisico che mentale, considerando che l’esclusione sociale rappresenta uno dei maggiori fattori di rischio per il declino cognitivo.

 

In particolare, il sistema includerà servizi personalizzati dedicati a:

1.  stimolare l’attività fisica e cognitiva: a) in ambiente domestico, tramite l’uso di exergames, b) in ambiente esterno, tramite programmi adeguati di attività motoria. Per questi servizi verranno usati sensori indossabili per il rilevamento dell’attività fisica e tools personalizzati per verificare la correttezza degli esercizi svolti.

2.     monitorare la qualità del sonno tramite sensori non invasivi.

3.     monitorare il livello di instabilità/equilibrio (a cui è legato il rischio di cadute) e le variazioni di peso.

4.     monitorare il consumo calorico giornaliero, in relazione al tipo di alimentazione ed all’attività fisica,  per fornire suggerimenti sulla dieta tramite programmi specializzati.

5.     monitorare sul lungo termine gli output generati dai sistemi di monitoraggio sul breve periodo e le traiettorie seguite per gli spostamenti all’interno della casa (localizzazione indoor) in modo da definire pattern comportamentali ed eventuali variazioni nel tempo.

6.     monitorare e stimolare l’interazione sociale dell’utente tramite l’uso di dispositivi mobili personali (smartphones e/o smartwatch) di semplice utilizzo. In questo caso, abilitando le comunicazioni device-to-device il sistema sarà in grado di monitorare in modo automatico le interazioni sociali degli utenti; inoltre un’applicazione dedicata (mobile social network) sarà sviluppata per stimolare ulteriormente l’inclusione sociale dei soggetti coinvolti.

 

Inoltre, INTESA rappresenterà un punto di appoggio anche per i familiari e gli assistenti dei soggetti monitorati, garantendone un monitoraggio continuo e tempestive notifiche di condizioni di rischio.

Project duration: 30 months;    Financial Institution: Ente Pubblico Locale

Contact:   Filippo Palumbo

L'Agenzia internazionale per l'energia2 ha stimato che il 22% di tutte le emissioni di CO2 sono generate dal settore trasporti, di cui il 73% è generato dal trasporto su strada. In Europa il trasporto su strada rappresenta il 93% delle emissioni totali di CO2 legate ai trasporti e poco più del 19% delle emissioni totali di gas metano utilizzato nelle abitazioni. Il trasporto su strada rappresenta quindi la seconda categoria di interesse per la UE‐153. Oggi più di 700 milioni di veicoli operano nel settore dei trasporti stradali per sostenere le esigenze di trasporto di una popolazione mondiale di circa 6,8 miliardi di persone, di cui il 64% è dislocata in centri urbani. Entro il 2050 il numero di veicoli nel settore dei trasporti su strada potrebbe crescere fino a quasi 3000 milioni4 e la popolazione mondiale sarà di circa 9 miliardi, di cui il 78% in aree urbane. Oltre al clima, le fonti di emissione (CO, CH4, NOx, N2O, composti organici volatili, carboni cloro e perfluoro, tetrafluoruro di silicio, metalli pesanti e particolato) dei sistemi di trasporto influenzano la qualità dell'aria, dell'acqua e del suolo5 e il rumore prodotto dai veicoli incide negativamente sulla salute degli individui e riduce il valore dell'ambiente urbano. Infine, la quantità di emissioni e rumore imputabili al settore dei trasporti può essere influenzata da fattori quali l'uso eccessivo dei veicoli, l'età e la loro scarsa manutenzione.

Project duration: 43 months;    Financial Institution: Ministeriale/Governativo

Contact:   Erina Ferro

Topics:

• Wireless Communications
• Mobile Social Computing

​In questo progetto saranno studiate e sviluppate metodologie integrate di monitoraggio, diagnostica e conservazione di costruzioni murarie antiche basate su reti di sensori wireless, droni e strumenti di calcolo innovativi. Le wireless sensor networks che saranno impiegate per le varie misurazioni dovranno considerare, da una parte, i vincoli architettonici, strutturali e funzionali che caratterizzano le strutture monumentali dei centri storici, e dall’altra le esigenze legate alla propagazione del segnale, ed inoltre dovranno essere ottimizzate in termini di costi globali  e impatto ambientale. I parametri per il monitoraggio strutturale (e quindi i tipi di sensori da utilizzare) saranno definiti con l’aiuto di codici di calcolo open-source per la simulazione del comportamento statico e dinamico di costruzioni in muratura, quali NOSA-ITACA (sviluppato dal Laboratorio di Meccanica dei Materiali e delle Strutture dell’Istituto di Scienza e Tecnologie dell’Informazione “A. Faedo” CNR-ISTI) Mady e Code-Aster. Ad integrazione dei dati prodotti dalle reti di sensori sarà utilizzato un drone che consentirà acquisizioni video e foto delle strutture. I dati provenienti sia dalle reti di sensori sia dal drone verranno convogliati verso un sistema avanzato di elaborazione dell’informazione, chiamato Centro di Controllo del Monitoraggio, all'interno del quale tutti i dati verranno elaborati ed integrati per fornire agli utilizzatori finali del Sistema utili informazioni e segnalazioni sulle condizioni strutturali delle costruzioni monitorate.

Project duration: 30 months;    Financial Institution: Ente Pubblico Locale

Contact:   Paolo Barsocchi

Topics:

• Analysis, Testing and Monitoring of Dynamic Systems
• Wireless Communications
• Computational Intelligence in Computer Vision
• Computational Topology and Geometry for Vision
• Real Time Imaging and Embedded Systems
• Applications to Cultural Heritage
• Computational Solid Mechanics
• Mechanics of Masonry Structures

Ageing population is growing faster in EU. ICT can provide solutions for Active Ageing, however the success of novel ICT solutions depends on the user perception about their efficacy to support toward health promotion and global wellness. NESTORE will develop an innovative, multi-dimensional, personalized coaching system to support healthy ageing by: 1) Generating and sustaining motivation to take care of health; 2) Suggesting healthy nutrition and personalized physical and mental coach, as well as social interaction, to prevent decline and preserve wellbeing. The main concept is to develop NESTORE as a friend and a coach able to support both the individual and the social dimension. The friend NESTORE understands the emotional status of the user; the coach NESTORE understands the “weaknesses” of the user and proposes actions and activities that improve and maintain wellbeing. Key innovation element in NESTORE is the design of “pathways of interest” able to provide hints and services according to the user’s preferences, while ensuring that the overall wellbeing and health status is maximised. NESTORE leverages on novel ICT technologies: 1) multi-domain unobtrusive monitoring system, including wearable and environmental sensors and tangible objects, 2) intelligent Decision Support System, to analyse the seniors’ behaviour and provide personalized targets toward wellbeing 3) active coaching, developed as conversational agent, embodied in a physical companion that assumes different forms, able to establish affective communication through multimodal communication channels and to engage older people with personalized coaching activities in a single or multiple domains. Methodological strengths of our approach are: 1) co-design research adopted throughout the project 2) thorough system validation with respect to usability, acceptability and effectiveness 3) development of a sustainable ecosystem involving citizens and stakeholders for the co-production of wellness.

Project duration: 36 months;    Financial Institution: Unione Europea

Contact:   Francesco Furfari

Topics:

• Mobile Social Computing
• Analysis, Testing and Monitoring of Dynamic Systems
• Ambient Intelligence and Smart Spaces
• Ambient Assisted Living (AAL)
• Communication Middleware for Context-awareness
• Machine Learning

 Nati per applicazioni militari, i droni stanno letteralmente invadendo il campo delle applicazioni civili.In realtà, nelle applicazioni civili più che di droni, per i quali si sottintende una totale autonomia nelvolo, si utilizzano velivoli a pilotaggio remoto, o RPAS (Remotely Piloted Aircraft systems), perlopiù ingrado di effettuare riprese aeree, utilizzate per analisi di contesto, fotogrammetria ed agricoltura.Esiste poco o nulla, invece, per quelle applicazioni più evolute, oggetto del presente progetto,dedicate alla sicurezza ed alla protezione dell’ambiente e del territorio, con sensori diversi ericonfigurabili quali quelli per detezione di gas, metalli pesanti e cariche batteriche, per la valutazionedell’inquinamento elettromagnetico in zone non accessibili dalla strumentazione classica, per ladetezione a distanza di esplosivi, e/o camere intelligenti in grado di fare una pre-elaborazione a bordoper trasmettere a terra, o ad altri droni in volo, la propria conoscenza dell’ambiente circostante.Il progetto proposto, basato su 6 obiettivi operativi, finalizzato alla progettazione, realizzazioneprototipica e sperimentazione di tecnologie abilitanti e sensori innovativi in grado di far fronte aquesta carenza.Tra le tecnologie abilitanti si sono identificate:• Comunicazioni tra droni e con una o più ground control station, con relative problematiche dihandover tra GCS• Algoritmi di preelaborazione e bordo di sensori ottici ed infrarosso, fotogrammetria in near realtime, con uno sguardo anche all’applicazione (futura) della fotogrammetria di scene dinamiche• Utilizzo del cloud computing per la distribuzione delle informazioni.Tra i sensori si sono identificati• Sensori innovativi di GAS, in grado di operare a contatto o a distanza, e sensori di specie batterichee metalli pesanti, in futuro programmabili sul campo in funzione delle necessità.• Sensori di opportunità, da installare su droni ed utilizzo di dispositivi mobili per la diffusione dei datiin tempo reale, per applicazioni di sicurezza in ambienti altamente dinamici (ad es. per la presenza difolla), nelle quali è necessario distribuire l’informazione (eventualmente informazioni diverse) a moltistakeholder per prendere decisioni in tempo reale • Sensori compatti, installabili su droni, per la verifica dei livelli di inquinamento elettromagnetico eper la verifica dei radiosentieri utilizzati dai velivoli in fase di atterraggio.La sperimentazione avverrà principalmente con droni che IDS sviluppa e commercializza, realizzati  appositamente per la fase di sperimentazione ed integrati con i sensori proposti. Se necessario, siutilizzerà la sede di IDS presso l’aeroporto militare di Grottaglie, dove è possibile effettuare voli inaree segregate.Vista l’elevata innovatività del progetto proposto, la compagine identificata comprende una grandeimpresa, due microimprese e 3 organismi di ricerca al cutting edge delle competenze necessarie per ilraggiungimento degli obiettivi proposti.

Project duration: 30 months;    Financial Institution: Ente Pubblico Locale

Contact:   Alberto Gotta

Il presente progetto propone l’integrazione della fonte geotermica a bassa temperatura, contenuta nel sottosuolo in falde acquifere multistrato e sedimenti, ed il solare fotovoltaico ad integrazione dell’alimentazione elettrica delle pompe di calore (PDC) geotermiche. Per l’estrazione del calore geotermico a bassa profondità si opera su falde acquifere attraverso pozzi di produzione e reiniezione con tecnologie di perforazione e completamento pozzi innovativi.

L’energia termica prodotta dall’impianto dimostratore alimenterà il carico termico-sanitario di un edificio ad uso direzionale e, per risolvere le asincronicità tra produzione e carico e ottimizzare la gestione tecnico- economica dell’intero sistema saranno studiati, messi a punto e realizzati dimostratori di accumuli dell’energia termica estratta.

L’ottimizzazione tecnico economica dell’intero sistema, in logica smart grids, richiede inoltre una gestione razionale ed accurata delle utenze termiche mantenendo alto il benessere psico-fisico degli utenti dell’edificio. Risulta complesso “quantificare” l’impatto che diverse azioni correttive (ad esempio, sull’impianto di riscaldamento/condizionamento) hanno sui livelli di benessere percepito, o quale sia il giusto trade-off tra risparmio dei consumi energetici (elettricità e/o calore) e riduzione del benessere. Saranno, quindi, ideati e messi a punto sistemi ICT innovativi per migliorare l’efficienza dell’edificio, con particolare attenzione ai consumi energetici ed agli impianti di riscaldamento e raffreddamento, facilitando l’integrazione della sorgente geotermica negli impianti preesistenti e migliorando i livelli di comfort percepiti dagli utenti.

Project duration: 24 months;    Financial Institution: Ente Pubblico Locale

Contact:   Paolo Barsocchi

Topics:

• Ambient Intelligence and Smart Spaces
• Sensing Technologies for Monitoring Systems

Project website: http://www.aal-europe.eu/projects/socialize/

The project SOCIALIZE develops itself in three technologic macro areas to implement:

1. a service-oriented software architecture to supply network services with cloud computing modalities,
2. a set of user interfaces and access devices (with a particular focus on mobile devices) to optimize the experience of using the services that are available in the network for first level end-users (elderly people)
3. a set of software tools to implement services. The tools will be available to social organizations, which will enable them to implement and provide their services through the SOCIALIZE platform.

The SOCIALIZE platform will offer information and entertainment content geared to the needs and interests of elderly people, content which will be provided in a barrier-free and user friendly way tailored to this age group and across the different SOCIALIZE devices.

- See more at: http://www.aal-europe.eu/projects/socialize/#sthash.mrbPAVWY.dpuf

Project duration: 46 months;    Financial Institution: Mix GOV+EU

Contact:   Vittorio Miori

Topics:

• Ambient Intelligence and Smart Spaces
• Domotics and Home Automation

Il progetto TITANIO si propone di sviluppare nuove metodologie per il monitoraggio delle vibrazioni di edifici storici. Queste saranno misurate da strumentazione molto sofisticata, in grado di rilevare le più piccole oscillazioni prodotte sugli edifici dalle sollecitazioni ambientali. Alcuni di questi strumenti, sviluppati in ambiti completamente diversi dall’ingegneria strutturale, come la geofisica e l’astrofisica, saranno per la prima volta impiegati per misurare le vibrazioni di un edificio storico. A questa strumentazione si affiancherà un sistema di rilevatori wireless, sviluppato nell’ambito del progetto MONSTER (finanziato dalla Fondazione per il biennio 2014-2016), in grado di monitorare eventuali anomalie nei livelli di sollecitazione e nella risposta dinamica degli edifici. Si prevede l’installazione di questi strumenti su un caso studio nel centro storico del Comune di Lucca.

Project duration: 24 months;    Financial Institution: Fondazioni

Contact:   Paolo Barsocchi

Topics:

• Mechanics of Masonry Structures