Contesto

HPC e big data, combinati con modelli, metodologie e algoritmi adeguati, offrono nuove opportunità per risolvere le sfide chiave nelle città intelligenti e nelle società digitali. Queste, infatti, sono caratterizzate dalla confluenza e dall’interazione di diversi sistemi in ambito sociale, organizzativo e tecnologico, difficili da risolvere attraverso la mera scomposizione in problemi più semplici, e tali da richiedere nuovi approcci in grado di superare questa “barriera di complessità” (complexity wall).

Lo Spoke intende affrontare tale barriera esplorando nuovi approcci che utilizzino ed estendano il concetto di “gemello digitale” (digital twin). L’obiettivo è quello di creare una rappresentazione digitale fedele delle strutture sociali ed organizzative delle città, delle comunità e dei loro cittadini, nonché dei contesti fisici e virtuali in cui operano ed interagiscono, sfruttando le tracce digitali dei “big data” disponibili, l’analisi dei dati su larga scala, le tecniche di intelligenza artificiale (IA), e le nuove opportunità di simulazione avanzata rese possibili dall’infrastruttura HPC di ICSC.

Attraverso i gemelli digitali, lo Spoke intende migliorare la capacità di (i) replicare e comprendere il funzionamento ed i comportamenti delle nostre città e società, (ii) prevedere le evoluzioni future, anche in risposta ai cambiamenti, e (iii) supportare la sperimentazione e la valutazione degli effetti di politiche, protocolli e scenari volti a modificare il comportamento delle città e delle comunità.

Obiettivi

Lo Spoke intende affrontare tre obiettivi fondamentali:

• Ricerca sugli aspetti fondazionali, metodologici e tecnologici rilevanti per le sfide dello Spoke.
• Individuazione dei domini applicativi rilevanti nell’ambito delle città intelligenti e società digitali, delle sfide della ricerca e delle opportunità di sfruttamento offerte da tali domini.
• Sperimentazione e valutazione dei risultati della ricerca con partner “beneficiari

Lo Spoke concentra le sue attività nei seguenti cinque domini applicativi:

• Salute e stile di vita: tecnologie HPC e IoT per l’e-Health, gemelli digitali per la gestione di smart hospital e cartelle cliniche personali, piattaforme big data per la gestione avanzata della medicina territoriale, ecc.
• Mobilità: modellazione della mobilità dei cittadini e delle dinamiche di affollamento su larga scala.
• Analisi socio-economica: modelli per il comportamento umano, l’apprendimento e l’adattamento, le relazioni, analisi dei flussi economici, nuovi approcci per l’identificazione ed il tracciamento di informazioni false/distorte ed odio sui social media, monitoraggio della criminalità urbana, ecc
• Infrastrutture e servizi: smart grid, comprese applicazioni innovative come la manutenzione basata su droni, la pianificazione della copertura radio per le reti wireless, il monitoraggio in tempo reale, l’analisi dei rischi e le previsioni per le infrastrutture interconnesse.
• Ambiente: monitoraggio e previsioni delle condizioni ambientali, rigenerazione della biodiversità e degli ecosistemi urbani, gestione del ciclo dell’acqua, ecc.

Attività

Tre linee di ricerca saranno perseguite dallo Spoke: (M)odelling, (C)omputing e (S)oftware systems. Per quanto riguarda il (M)odelling, lo Spoke prevede di sviluppare approcci IA innovativi, con particolare attenzione a metodi e tecnologie di deep learning come visione artificiale, riconoscimento vocale, elaborazione e generazione del linguaggio naturale, agenti conversazionali e sistemi di dialogo, ecc. Inoltre, metodologie di scienze sociali computazionali, reti complesse e sistemi complessi saranno adottati per modellare e prevedere i fenomeni sociali. Infine, forte attenzione sarà dedicata agli aspetti di data governance e privacy.

Lo Spoke svilupperà inoltre, nell’ambito della linea di ricerca (C)omputing, architetture e tecnologie abilitanti per sistemi di rilevamento IoT distribuiti e per l’integrazione con infrastrutture cloud e sistemi edge nonché architetture per sistemi gemelli e sistemi ibridi basati su IA/modellazione fisica di sistemi su larga scala e infrastrutture interconnesse. Infine, la linea di ricerca sui sistemi (S)oftware sarà dedicata alla definizione di piattaforme software di sistema, alla specifica e manutenzione del software, alla prototipazione e alla scalabilità di algoritmi e applicazioni di IA.