In un esperimento senza precedenti di un laboratorio USP incentrato sulla mobilità urbana e la sicurezza pubblica, l’Internet of Things associato al decentramento dell’elaborazione tramite edge computing e la cooperazione di reti sciame inizia a essere testato in una struttura urbana critica: la città di San Paolo.
di Roberta Arinelli
La fretta fa parte della vita quotidiana nelle grandi città. In una scena quotidiana, un pedone aspetta di attraversare la strada a un incrocio con un semaforo. Dopo qualche minuto, per non fare tardi al lavoro, decide di non aspettare oltre. Ignora il semaforo rosso, accelera il passo, viene sorpreso da un’auto e finisce per essere investito. L’autista fornisce aiuto, ma impiega tempo per chiamare il servizio di emergenza e ha grandi difficoltà a spiegare la sua posizione esatta. Qui, ogni minuto perso può determinare l’esito di quell’incidente.
Sebbene ipotetica, la situazione sopra descritta non è rara. A San Paolo, la metropoli più popolosa del paese, nel 2019 ci sono stati 114.200 incidenti stradali con vittime sulle strade urbane, secondo Infosiga SP. I dati mostrano che i più colpiti sono pedoni e motociclisti. Le uccisioni stradali agli incroci rappresentano il 27% di tutti i casi e nel 79% di essi c’erano semafori in funzione. Lo scenario è tragico, ma la buona notizia è che ci sono spiegazioni per questa tendenza e si stanno sperimentando soluzioni tecnologiche per ridurre i rischi.
Al fine di promuovere azioni più efficaci nella mobilità urbana e nella sicurezza pubblica, il Laboratorio di Sistemi Tecnologici Integrati (LSI-TEC) e l’Università di San Paolo (USP) conducono progetti pilota per l’Internet delle cose (IoT). ) con sensori ed elettronica integrati in veicoli e semafori, unendo tecnologie d’avanguardia, ricerca e supporto del governo nella ricerca di risultati in grado di aggirare la statistica.
IoT come scorciatoia per risolvere i problemi urbani
Nei prossimi decenni è prevista una trasformazione dirompente e irreversibile della società e dell’economia mondiale con l’uso diffuso dell’IoT, che migliorerà e creerà nuovi modelli di business.
Per incoraggiare la competitività nel mercato brasiliano in questa escalation tecnologica, lo studio “Internet of Things: un piano d’azione per il Brasile”, guidato dalla Banca nazionale per lo sviluppo economico e sociale (BNDES) in collaborazione con il Ministero della Scienza, della Tecnologia, delle Innovazioni e Comunicazioni (MCTIC), hanno dato la priorità ai seguenti ambienti di investimento: città, salute, zone rurali e industria.
Nel piano d’azione, le città sono viste come un punto dolente del Brasile, Paese in espansione e con una grande tendenza alla concentrazione urbana. In questo contesto, due priorità sono state definite dal BNDES da un punto di vista economico e sociale: la sicurezza urbana e la mobilità.
Il campus USP Butantã, nella Cidade Universitária, a San Paolo, sarà utilizzato come banco di prova per i prototipi che comporranno due progetti pilota IoT in queste aree, condotti da LSI-TEC e finanziati dalla banca nell’ambito delle politiche pubbliche. Insieme all’esecuzione dei progetti pilota, diverse istituzioni cooperano su diversi fronti. La Polizia Militare dello Stato di San Paolo, il Segretario della Pubblica Sicurezza dello Stato di San Paolo, la Società di Ingegneria del Traffico e il Segretario Municipale della Mobilità e dei Trasporti di San Paolo saranno i beneficiari finali e fungeranno anche da fornitori di prove reali terra. .
Consulente scientifico-tecnologico dei piloti, il professore del Poli-USP Marcelo Zuffo, coordinatore anche della piattaforma Inova-USP e del Centro Interdisciplinare che ricerca l’interazione degli esseri umani con la smart city, sottolinea la necessità della partecipazione di diversi attori per l’attuazione dell’innovazione su larga scala nel Paese.
“Per mantenere l’obiettivo di utilizzare la tecnologia per il reale miglioramento della società, bisogna considerare due dimensioni: la ricerca scientifica che porta sviluppo e innovazione, condotta all’università; e le politiche pubbliche, fondamentali per realizzare la trasformazione della società”, afferma.
Non ci sono dubbi sulla rapidità con cui le nuove tecnologie cambiano il modo in cui le persone interagiscono con le città, ma lo sviluppo di progetti come questo è importante per misurare empiricamente questi impatti.
“L’idea è quella di valutare le tecnologie IoT per capire come possono portare reali benefici alla società, lavorando sui principali temi di interesse prioritario per le città brasiliane”, spiega la coordinatrice del progetto LSI-TEC e docente al Poli-USP, Laisa Costa From Pregiudizio.
Mobilità e sicurezza pubblica
Il progetto pilota che mira a migliorare la mobilità urbana si concentra sull’accessibilità della città e sulla priorità del flusso dei pedoni. Oggi i semafori danno priorità al flusso di auto e altri veicoli, il che aumenta il rischio di incidenti con i pedoni, che tendono ad attraversare al di fuori dell’orario stabilito. La tecnologia IoT e l’IA cercano quindi di identificare la migliore gestione di questi flussi.
L’integrazione di tutti i semafori con l’IoT è in grado di creare un’intelligenza collettiva. “È come se la rete semaforica della città di San Paolo, che è una delle più grandi densità urbane del mondo, diventasse un cervello specializzato nel pensare alla mobilità. Questo è lo sciame di intelligence collettiva della rete semaforica di questa grande città, che oggi conta migliaia di semafori”, illustra Marcelo Zuffo.
Per la sicurezza pubblica, il progetto utilizza un sistema che consente una maggiore capillarità di monitoraggio della città e una risposta più agile in situazioni di emergenza. La tecnologia è in grado di identificare automaticamente uno scenario di rischio e inviare un messaggio con informazioni geolocalizzate direttamente alla Centrale Operativa di Polizia, senza la necessità di una telefonata da parte di un cittadino per segnalare una situazione pericolosa o un evento che richieda un aiuto immediato. Il posizionamento automatico riduce notevolmente il tempo di spiegazione, riducendo la trasmissione di informazioni a secondi.
Si prevede inoltre di aumentare la capillarità del sistema di monitoraggio delle targhe per l’identificazione delle auto coinvolte in azioni criminali o con comportamenti a rischio, ad esempio.
Queste trasformazioni fanno parte del concetto di città intelligenti, descritte dai ricercatori come strutture urbane fortemente supportate dalle tecnologie della comunicazione e dell’informazione, che integrano vari servizi e apportano strategie più efficienti, puntando sempre al benessere della popolazione. E l’IoT sarà il mezzo che consentirà all’elettronica di essere incorporata in vari oggetti e sensori che acquisiscono informazioni e consentiranno l’uso di intelligenza artificiale (AI), software e programmazione per questo scopo.
Fase uno: edge computing
In entrambi i progetti vengono utilizzate tecnologie di quinta generazione senza licenza, con bassa larghezza di banda, basso consumo energetico, lungo raggio e piccoli pacchetti di dati.
In linea con la visione dell’edge computing, oltre a essere in grado di identificare eventi di interesse, i dispositivi svolgono gran parte dell’elaborazione e prendono decisioni, ottimizzando il processo di invio delle informazioni ai server.
“I messaggi vengono inviati da ciò che è stato identificato, al contrario del modello più tradizionale di IoT, che catturerebbe e invierebbe le informazioni grezze in modo che possano essere elaborate su un server centrale nel cloud”, dettaglia Laisa De Biase.
Inizia quindi a crearsi una nuova visione dell’infrastruttura urbana, senza precedenti al mondo. L’uso della tecnologia nelle infrastrutture urbane non è un’idea nuova, ma il decentramento dell’IA ai dispositivi sul campo rappresenta un momento di interruzione tecnologica.
Tuttavia, il passaggio dall’elaborazione eseguita su un supercomputer centrale, nel cloud, alla decomposizione dell’intelligenza attraverso l’infrastruttura, come i microcomputer, porta a un problema di consumo energetico. Quindi i sistemi devono comunicare, devono proteggersi e devono utilizzare un’IA a bassa potenza e l’unico modo per farlo in modo sostenibile è attraverso la cooperazione.
Un’altra cosa: swarm computing
Questo meccanismo è chiamato cooperazione dello sciame. Il concetto, che è proprio il limite estremo della visione dell’edge computing, è alla base del lavoro svolto dal gruppo di ricerca USP in collaborazione con LSI-TEC.
In scenari che descrivono problemi di sicurezza, come attacchi di hacker, attacchi militari o disastri naturali, l’approccio swarm è considerato resiliente. Come per un formicaio, finché funziona un semaforo, sarà configurato per mantenere sempre la migliore qualità di vita possibile per la popolazione. Per aggirare i problemi legati alla mancanza di sicurezza nelle reti di comunicazione a basso consumo energetico, viene utilizzata la crittografia basata su piattaforme aperte e non proprietarie.
Le tecnologie agiscono quindi in modo che questi dispositivi possano incontrarsi e cooperare da un controllo di condivisione delle risorse, da un’infrastruttura di sicurezza robusta e meglio distribuita, senza dipendere così tanto da un centro di controllo.
“Per quanto ne sappiamo, siamo l’unico esperimento al mondo che applica reti swarm nell’IoT con edge computing in un’infrastruttura urbana critica come la città di San Paolo”, sottolinea il professore.
Meno costi, meno tempo, meno vite perse
Il progetto mira a ridurre i problemi economici e tutelare la vita, coinvolgendo la sicurezza e la mobilità, come ridurre i tempi di servizio in caso di incidenti, aumentare l’efficienza degli approcci di polizia e ottimizzare il processo di programmazione del semaforo, contribuendo a una maggiore sicurezza dei pedoni e a una migliore circolazione condizioni. Al termine, la consulenza Deloitte misurerà i risultati di fattibilità tecnica, economica, normativa e di modello di business.
“L’idea non è solo quella di testare il pilota, ma di consentirne la replica in altri ambienti, diffondendo il caso. E l’uso di tecnologie aperte, di modelli che possono essere interoperabili, facilita l’espansione dell’applicazione”, conclude Laisa.
In futuro, ci si aspetta che un mordi e fuggi, come quello narrato all’inizio di questo articolo, possa essere evitato o mitigato i danni attraverso la tecnologia incorporata nelle città.
Questo post è stato prodotto da Roberta Arinelli, Direttore medico di ORIGIN Health ed Executive Editor e editorialista di MIT Technology Review Brasile.
