Rapporto della ricerca in SUPSI
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Rapporto della ricerca in SUPSI
Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana Rapporto della ricerca in SUPSI Cinque anni di innovazione: bilancio, indirizzi strategici e prospettive per il futuro Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana Rapporto della ricerca in SUPSI Cinque anni di innovazione: bilancio, indirizzi strategici e prospettive per il futuro Indice La ricerca in SUPSI 9 10 17 Introduzione Riassunto di cinque anni di ricerca La ricerca nel contesto nazionale e internazionale I progetti di ricerca del periodo 2009-2013 23 43 55 103 111 151 183 193 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Asse 2 – Sistemi energetici Asse 3 – Prodotti e processi innovativi Asse 4 – Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio Asse 8 – Sistemi educativi/formativi Nuove descrizioni degli assi di ricerca 203 208 213 220 225 235 241 244 Asse 1– Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Asse 2– Sistemi energetici Asse 3– Prodotti e processi innovativi Asse 4– Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio Asse 8 – Sistemi educativi/formativi 249 Il futuro della ricerca in SUPSI: proiezioni e proposte 4 Saluto del Presidente A cura di Alberto Cotti Presidente del Consiglio SUPSI fino al 30.06.2014 Quando discutiamo di insegnamento e di formazione in aula, abbiamo tutti alle spalle per fortuna un’esperienza personale e dunque sappiamo bene di che cosa stiamo parlando, anche se ognuno porta inevitabilmente con sé vissuti personali, spesso molto diversi da una persona all’altra e di conseguenza anche carichi di emozioni, e percezioni diverse, che rendono non sempre facile il confronto e la ricerca di positive convergenze. Ma la base c’è, se come minimo abbiamo passato tutti, almeno 16 o 17 anni nella scuola, dalla scuola dell’infanzia alla fine della scolarità obbligatoria. La ricerca invece nell’immaginario collettivo ha per forza di cose molti meno riferimenti, rimane spesso, purtroppo, un oggetto misterioso, perché pochi hanno avuto la fortuna di accedervi e sperimentare. Dunque compito di un’istituzione universitaria che dedica moltissime risorse a questo compito (la SUPSI impiega oggi l’equivalente di un centinaio di unità lavorative a tempo pieno, tra ricercatori e collaboratori scientifici) è anche quello di spiegare al vasto pubblico che cosa viene fatto, in questo particolare ambito, spesso con molta discrezione e silenzio. Ricercare, all’interno di un mondo in costante e rapidissima evoluzione, in cui ci si muove sempre più in tempo reale e dove le tecnologie la fanno sempre più da padrone, significa a mio avviso analizzare porzioni di realtà interconnesse, problemi e situazioni che, nella loro complessità, caratterizzano il nostro tempo e la nostra realtà, nell’intento di fornire spiegazioni e di dare anche mezzi e strumenti per migliorare l’esistente. Per dirla molto semplicemente, il ricercatore in una Scuola universitaria professionale lavora in team con gli enti pubblici, le piccole e medie imprese, gli ospedali, le cliniche, le case per anziani, le scuole e chi ne ha più ne metta, per analizzare, capire, identificare problemi e possibili soluzioni, misure atte a crescere in qualità, il tutto con l’obiettivo di rendere un servizio alla comunità. La presente pubblicazione, a mio modesto avviso di notevole livello per qualità, rigore e senso didattico, presenta il lavoro fatto in cinque intensi anni, in cui la ricerca in SUPSI è cresciuta in modo veramente impressionante, fino ad assumere oggi un ruolo importante, anche nella sua relazione con l’insegnamento. In altri termini: più conosco la complessità e le particolarità del mondo in cui vivo, più capisco i rapporti di causaeffetto e dove si collocano i reali problemi, più sono credibile e in grado di insegnare con provata competenza e autorevolezza. La ricerca non è quindi “solo” un servizio al Paese e al territorio, ma è anche un fattore di crescita qualitativa per la SUPSI e oltretutto funge anche da stimolo a migliorare sempre, in ogni mandato istituzionale in cui operiamo. Più ricercatori sono in rete locale, nazionale e internazionale, più fanno squadra e più gli specifici saperi disciplinari vengono messi in comune, più sono in grado di fornire chiavi di lettura differenziate, pluridisciplinari e interdisciplinari, che ci aiutano a capire dove e come stiamo andando e quali saranno i fattori di riuscita di domani. Grazie a tutti per questo lavoro fondamentale, prezioso e il più delle volte anche lontano dai riflettori: la ricerca non fa spettacolo, ma è fondamentale. E scusate se è poco… 5 6 Bilancio di 5 anni di ricerca in SUPSI La SUPSI si propone di accompagnare lo sviluppo del nostro Cantone nei molteplici ambiti disciplinari in cui è attiva, contribuendo a definire proattivamente risposte concrete alle complesse sfide con cui si trova confrontata la nostra società. A fianco della formazione, il mandato istituzionale della ricerca applicata costituisce un elemento determinante per il raggiungimento di questo fondamentale obiettivo. A cura di Franco Gervasoni Direttore generale della SUPSI Sin dalla sua costituzione la SUPSI è la scuola universitaria professionale svizzera con la maggiore intensità di ricerca, grazie originariamente all’integrazione di attività pregresse presenti nel Cantone, successivamente all’impegno e alla qualità dei nostri ricercatori e ricercatrici, che hanno saputo imporsi in un contesto sempre più competitivo e globale. Quando, nel 2008, abbiamo definito una nuova strategia per la nostra ricerca con lo spirito di valorizzare il patrimonio di esperienze e competenze che veniva ereditato dalla nuova direzione, non pensavo che saremmo riusciti nel lustro successivo a realizzare un volume e una varietà di progetti come quelli raccontati in questa pubblicazione. Testimonianza della nostra crescita molto significativa sia quantitativa, sia qualitativa in termini disciplinari e interdisciplinari, come pure della nostra capacità di declinare anche in questo ambito i nostri valori di concretezza, originalità, multidisciplinarità, partnership, internazionalità, territorialità e innovazione. Costruendo su queste solide basi, i miei principali auspici per il futuro sono quelli di riuscire a garantire condizioni quadro adeguate per lo sviluppo delle nostre attività, di aumentare ulteriormente la qualità della nostra azione in tutte le discipline, di profilare in modo ancora più chiaro gli indirizzi prioritari della nostra ricerca e di riuscire a comunicare in modo più esplicito l’importanza e l’utilità dell’azione della SUPSI per la nostra regione. Solo così potremo mantenerci competitivi e continuare a svolgere fino in fondo il nostro ruolo a fianco dei nostri numerosi partner aziendali e istituzionali, incentivandoli a continuare a investire nella ricerca e nell’innovazione, fattori chiave per nutrire la formazione di base e continua di attualizzati saperi e per accompagnare lo sviluppo futuro del nostro Cantone. Ringrazio molto sentitamente gli innumerevoli partner di progetto, nelle università svizzere e internazionali, come pure nelle istituzioni e aziende nel nostro territorio che hanno collaborato al nostro fianco in questi ultimi 5 anni. Ringrazio tutti i colleghi e le colleghe che hanno investito le loro energie, competenze e passione per raggiungere i risultati che, con fierezza, presentiamo in questa pubblicazione. A tutti auguro una stimolante lettura. 7 La ricerca in SUPSI 8 Introduzione La ricerca alla SUPSI è stata un elemento importante fin dalla nascita della Scuola. Uno dei motivi è dovuto al fatto che – date le sue piccole dimensioni – essa doveva mostrarsi molto attiva e competitiva per poter essere selezionata dagli enti finanziatori da una parte e dai partner di progetto dall’altra. Giambattista Ravano Direttore della Ricerca e dell’innovazione SUPSI Nella prima fase della sua vita, dal 1997 al 2003, la SUPSI si è affidata ai suoi ricercatori già esperti e affermati ed è quindi cresciuta in quelle direzioni dove esisteva già una cultura della ricerca consolidata. Gli istituti originari della SUPSI quali l’Istituto di Scienze della Terra, l’Istituto Dalle Molle di studi sull’Intelligenza Artificiale, e l’Istituto CIM della Svizzera italiana hanno trainato con i settori del controllo geologico del territorio, dell’algoritmica avanzata, della produzione industriale e con progetti sul territorio locale fino al livello internazionale. In seguito le richieste dei partner esterni, che fossero aziende, altri istituti di ricerca partner, organizzazioni o enti, hanno naturalmente indirizzato alle loro necessità le specializzazioni; pur sempre però all’interno dell’insieme di campi e aree che avevamo deciso di perseguire. Da qui sono nati diversi altri settori identificati con i dipartimenti – originati dalla riorganizzazione del 2003 – e quindi dagli ambiti dell’ambiente e delle costruzioni, della tecnologia ingegneristica, dell’economia, il sociale e in seguito il sanitario. Una volta consolidati i dipartimenti (dal 2009 a oggi), una naturale esigenza ci ha portati a voler cooperare in modo multidisciplinare, anche per la natura dei problemi sempre più complessi e variegati e dalle attese di soluzioni complessive. La conoscenza reciproca tramite la frequentazione d’incontri formali e informali, l’istituzione di un gruppo di lavoro SUPSI sulla ricerca, lo sviluppo di progetti con molti partecipanti e la globale crescita quantitativa hanno dato luogo alla definizione di sette (poi otto con l’inserimento del DFA) grandi (per estensione di contenuti) assi di ricerca che ci hanno accompagnato in molte attività di indirizzo strategico. L’arrivo delle scuole affiliate ha arricchito sul piano dell’arte e della formazione a distanza anche la ricerca. All’interno della SUPSI si sviluppano con continuità una serie di aree e/o campi di attività che tracciano sia la complessità sia la varietà degli argomenti di ricerca. Gli assi di ricerca SUPSI elencati in seguito, non racchiudono tutte le attività di ricerca ma connotano le caratteristiche principali che ci identificano. - Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza - Sistemi energetici - Prodotti e processi innovativi - Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio - Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione - Sistemi sociali e salute pubblica - Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio - Sistemi educativi/formativi Alcune brevi note sui dati e le figure presentate Nelle figure 1 e 2 alle pagine seguenti sono indicati tutti i ricavi della ricerca ottenuti annualmente dai dipartimenti della SUPSI. I dati raccolti negli altri grafici provengono dai dati contenuti nei progetti di ricerca, che abbiamo classificato nella relativa banca dati, e dalla loro affiliazione a un asse di ricerca principale o eventualmente secondario. Essi hanno l’obiettivo di fornire soprattutto una visione qualitativa e di raffronto. Il contributo di CSI e STD va principalmente nell’asse 7, quello della FFHS è chiaramente ascrivibile agli assi 4, 5 e 8 (come segnalato nelle figure 3 e 5). Evidentemente altri progetti, ora non classificati come appartenenti agli assi di ricerca, farebbero lievemente variare i volumi globali ma non cambiano nella sostanza l’andamento dei contenuti principali della ricerca SUPSI. 9 Riassunto di cinque anni di ricerca Quantitativamente gli andamenti in cinque anni sono stati importanti passando da un volume globale di poco più di 10 milioni di ricavi da fonti competitive fino a superare i 18 milioni (figura 1). La declinazione nei dipartimenti di appartenenza mostra crescite soprattutto nella Tecnica – in assoluto – e nella Sanità – in percentuale – (figura 2). Da un punto di vista qualitativo è utile discutere lo sviluppo avuto in ciascun asse di ricerca. Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza All’inizio del quinquennio quest’asse di ricerca ha indirizzato e consolidato le attività di progetti di salvaguardia delle risorse idriche, mitigazione degli effetti dei cambiamenti climatici e dei pericoli naturali oltre che sul territorio del Cantone Ticino anche nelle cooperazioni nazionali e internazionali tra cui con paesi in via di sviluppo. Nell’ambiente costruito ci si è occupati di riuso nel restauro e nell’architettura e di evoluzione dei materiali, delle modalità di messa in opera e del loro degrado. Il profilo delle competenze ha consentito di incrementare le cooperazioni internazionali attorno al tema dei materiali non solo nell’ambiente costruito ma anche 20 17.5 16.8 16.5 15 13.9 10.2 10 2009 10 2010 2011 2012 2013 nel settore dei trasporti e grazie all’esistenza del laboratorio Dynamat che consente di studiare la dinamica dei materiali sottoposti a condizioni estreme. Con il ripetersi di fenomeni di instabilità del terreno il monitoraggio idrogeologico ha dato origine a progetti per individuare nuovi metodi e strumenti di acquisizione e sistemi previsionistici. L’ambiente naturale e l’ambiente costruito si caratterizzano per cambiamenti lenti e durevoli. Questa caratteristica apparentemente dimostra come investimenti in questi settori generino benefici nel lungo periodo e quindi con meno necessità di investire di continuo a breve termine. Figura 1: Andamento Ricavi totali ricerca SUPSI assegnati negli annisenza contributi cantonali (in milioni di franchi, senza DFA e scuole affiliate). Figura 2: Andamento Ricavi dipartimentali senza contributi cantonali (in milioni di franchi, senza DFA e scuole affiliate). 12 10.2 10.1 4.31 4.3 10.6 10 8.9 DACD DSAN 8 DSAS 6.1 DTI 6 4 4.1 3.6 3.1 2 0.2 0.8 1.3 1.03 1.2 1.4 1.2 0.8 0.2 2009 2010 2011 Sistemi energetici Il laboratorio per la certificazione dei moduli fotovoltaici è stato realizzato nel corso di questi anni. Esso occupa più di 1000 mq in uno stabile a Lamone, è stato accreditato con successo secondo le norme ISO e ha iniziato un percorso importante nella ricerca applicata nel settore fotovoltaico. Percorso che negli anni lo ha portato a diventare di riferimento per le misure elettriche sui moduli fotovoltaici in Svizzera ma anche all’estero. Esso è passato negli anni da laboratorio di servizio a laboratorio di ricerca e ora svolge la maggioranza della sua attività nella ricerca applicata. Contemporaneamente, con un’accresciuta spinta negli ultimi anni, si sono sviluppati progetti nella mobilità sostenibile con particolare attenzione al consumo energetico (ma anche a tutte le conseguenze o premesse socio-culturali necessarie a promuovere diversi tipi di mobilità). Car-s haring, bike-sharing, veicoli elettrici, trasporto pubblico fanno parte di un sistema studiato e provato ed è attualmente argomento di approfondimento. Infine va fatto notare come la SUPSI si sia inserita bene nel contesto federale della ricerca in energetica, che ha stanziato crediti supplementari per sviluppare sette centri di competenza svizzeri. Efficienza, reti e componenti, stoccaggio, distribuzione, efficienza nella mobilità, energia da biomassa, aspetti economici, sociali, legali ed ecologici. La presenza dei nostri ricercatori è assicurata in ciascuna rete in parte con finanziamenti federali o fondi propri oltre che con progetti acquisiti su base competitiva. 2012 2013 Il consumo energetico e le fonti di energia sono diventati un tema sempre più importante durante questi cinque anni, non solo per quanto riguarda la generazione e il trasporto ma anche per tutti gli aspetti di consumo che qualche anno fa erano considerati meno importanti. Un esempio è il consumo energetico nell’ambito della produzione industriale sul quale è necessario porre l’attenzione poiché il costo dei prodotti è sempre più influenzato dal costo dell’energia per produrli. La ricerca applicata di conseguenza deve trovare nuove vie innovative per produrre con bassi consumi. Gli investimenti nell’ambito dei sistemi energetici dimostrano come la SUPSI si sia mossa con sufficiente anticipo per entrare con solide competenze in alcuni dei campi strategici definiti dalla nuova politica energetica federale. Prodotti e processi innovativi Il quinquennio trascorso è stato per la produzione industriale un periodo estremamente difficile in quanto ha vissuto un calo importante in Europa e Nord America, accelerandone la deindustrializzazione e la relativa industrializzazione dei paesi emergenti. Questi fenomeni importanti di tendenza generale hanno avuto influenza anche nella ricerca applicata spingendo a cercare – per le aziende europee – nuovi prodotti più competitivi dal punto di vista di tecnologia avanzata e qualità. Anche in SUPSI, che prevalentemente si dedica alle aziende del Canton Ticino e della Svizzera, abbiamo sentito queste tendenze. Alcuni elementi indicativi sono i seguenti. 11 I materiali per i prodotti devono avere caratteristiche qualitative e quantitative (leggerezza, robustezza, impermeabilità, adattamento alla manipolazione, ecc.) di sempre maggior livello. In questo senso diversi progetti hanno avuto il compito di trovare nuovi materiali più performanti sia nelle costruzioni meccaniche che nei prodotti d’uso comune quali bottiglie, orologi, strutture negli elettrodomestici. L’automazione e la meccanica beneficiano maggiormente delle capacità di miniaturizzazione e di precisione di movimento tipicamente sviluppata nelle aziende svizzere. Questo necessita sempre maggiore raffinatezza nelle simulazioni fisico-meccaniche e il conseguente adattamento degli strumenti informatici. Inoltre l’algoritmica di controllo e adattamento si è sviluppata ulteriormente sia negli strumenti sia nei metodi. Anche la progettazione della produzione industriale sta evolvendo rapidamente e la SUPSI ha seguito con la costituzione di un nuovo Istituto di sistemi e tecnologie per la produzione sostenibile (ISTePS), nato da attività precedenti e in decisa espansione, caratterizzato da competenze in progettazione virtuale e automazione di processi. Un ambito applicativo da segnalare come elemento di sviluppo importante per tutta la SUPSI è quello del settore bio-medicale dove il prodotto è rappresentato da sistemi complessi costituiti da tecnologie informatiche, elettroniche e meccaniche di solito caratterizzate da performance molto elevate. Dopo i primi progetti dove gli aspetti ingegneristici curavano la manipolazione di parti vitali, medicinali e altri elementi Figura 3: Raffigurazione schematica della trasversalità degli assi rispetto ai dipartimenti e alle scuole affiliate: la gradazione dei colori raffigura l’intensità della ricerca utilizzati in medicina o cure sanitarie, siamo entrati in progetti più puramente bio-ingegneristici dove la distinzione tra ingegneria tradizionale e scienza della vita non è più così netta. Quindi ricerca e progettazione sono entrate anche in SUPSI nel campo di tessuti vivi, molecole e medicinali. Inoltre le stesse o simili competenze nell’ambito bio-chimico sono necessarie per l’ingegneria in campo ambientale che alla SUPSI si occupa specialmente di manipolazione e gestione di scarti, acque reflue e generalmente d’inquinamento. L’asse 3 si caratterizza per il volume cospicuo dei propri progetti. Si tratta di progetti con una forte valenza pre-competitiva che richiedono il coinvolgimento delle migliori competenze nazionali ed internazionali per l’ottenimento dei finanziamenti. A cicli temporali in cui si viene svolta ricerca pre-competiva (volumi particolarmente alti) seguono cicli ove avviene il trasferimento di conoscenze a favore delle imprese mediante l’avvio di progetti CTI (minori volumi con più progetti). Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio L’imprenditorialità non s’insegna ma la si pratica. Così si sente spesso dire. Ed è in gran parte vero, anche se va detto che molte capacità si possono sviluppare facendo tesoro dell’esperienza e sviluppando alcune conoscenze di base fondamentali. Nei cinque anni del periodo descritto il fatto più indicativo di questo ambito di ricerca è stata la costituzione del Centro di competenza Inno3 (che sta per innovazione, impresa e imprenditorialità). Direzione DACD DFA DSAN DSAS DTI FFHS STD CSI Ricerca Ambiente Sistemi energetici Prodotti e processi Modelli imprenditoriali Sistemi intelligenti Società e salute Arte e benessere Sistemi educativi IMC ISAAC IST LCV CC WASH CC Dynamat CCR 12 CC CIRSE CSS CC DILS Area Ricerca CCA CC Diritto tributario CC Inno3 CC WeL ICIMSI IDSIA ISEA ISIN ISTePS Forschung und Entwicklung Ricerca Ricerca Attorno a questa unità, non solo di ricerca ma anche di formazione continua e di base su questi temi, si sono sviluppati ricerche e servizi di consulenze sia per le imprese che per le istituzioni dello Stato, di comunità regionali o locali e altri. Uno sviluppo importante per il territorio quindi che ha ottimi ancoraggi internazionali, partecipando a studi e monitoraggi sulle questioni relative all’imprenditorialità e all’innovazione con partner europei. Questo tema come detto si presta in modo importante ad essere legato alle attività di formazione in quanto può essere un argomento privilegiato di attività progettuali adatte agli studenti nella fase terminale dei loro studi. Va quindi fatto notare che queste attività di ricerca e servizio si sono inserite in seguito nella formazione continua (MAS) e nella formazione base (Master consecutivi ma anche ultimi semestri del Bachelor), per gli studenti del ramo economico ma anche nell’ingegneria. L’imprenditorialità ha iniziato ad influenzare anche la formazione d’ingegneri ed architetti (oltre che di economisti aziendali). Non è da escludere che sia dovuto al rapporto virtuoso tra ricerca, servizi e formazione. Le attività di servizio e consulenza sui nuovi modelli d’impresa, così come altre iniziative, per esempio lo studio dei problemi legati alla successione nelle imprese, o la progettazione di nuovi distretti industriali regionali, hanno portato oltre ai necessari risultati verso i partner di progetto anche a proporre corsi di formazione continua che completano il ciclo di trasferimento di conoscenza. In questi 5 anni quindi l’argomento dell’innovazione nelle imprese e dei cambiamenti nel modo di fare impresa è diventato una competenza riconosciuta della SUPSI. Sia le istituzioni che i privati si indirizzano a noi e si attendono l’aumento di competitività e soluzioni. Si nota come le tempistiche per questo settore, sicuramente innovativo, abbia avuto i propri tempi di maturazione per poi avviarsi al consolidamento a partire dal 2012. È importante sottolineare come soprattutto in questo asse culture diverse abbiano avuto modo di esprimersi condividendo appieno, verso la fine del periodo di osservazione, gli obiettivi comuni. Si tratta di un vero e proprio processo di mutuo apprendimento. Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione Le tecnologie dell’informazione e della comunicazione si sono sviluppate moltissimo, occupando sempre di più spazi nella vita quotidiana delle persone. Si vede bene nei nostri progetti come le applicazioni informatiche abbiano seguito la tendenza verso il mobile computing tra l’altro fornendo supporto a categorie socio-economiche particolari. Per esempio diversi progetti si sono svolti nell’ambito dell’assistenza alle persone anziane o persone diversamente abili. Oppure in settori come quello del trasporto, della logistica e dell’industria d’intrattenimento. Da competenze molto verticali sulle tecnologie il ricercatore in ambito informatico sviluppa sempre di più una sensibilità multidisciplinare, interagendo con l’operatore sanitario, l’economista, l’ingegnere civile, ecc. per trovare una soluzione funzionalmente adatta. Negli ultimi anni compare la tendenza a far precedere approfonditi studi di usabilità alla progettazione di un’applicazione informatica. Anche i temi dell’apprendimento automatico, dell’ottimizzazione e della robotica a sciami, tipici dell’intelligenza artificiale che caratterizzano la SUPSI a livello mondiale, si sono sviluppati molto in alcune direzioni applicative come per esempio l’estrazione d’informazione da grandi e complessi quantitativi di dati, in ambito finanziario o di gestione delle risorse naturali. Abbiamo quindi vissuto cinque anni in cui quest’asse di ricerca si è sviluppato cooperando di più con i vari settori specialistici della SUPSI e diventando una sorta di tecnologia abilitante in particolare per gli assi che si occupano di socialità e sanità, energia e territorio. Talvolta il coordinamento di queste competenze non si è rivelato semplice, in quanto le necessità, anche puntuali, di competenze ICT possono essere realizzate in diversi modi: inserendo direttamente nel progetto persone dedicate oppure facendo capo ad unità specialistiche. Ad ogni modo è stata molto chiara la crescita soprattutto qualitativa che identifica ormai bene la capacità di realizzare progetti ad alto contenuto ICT. 13 Figura 4: Distribuzione percentuale di attività degli assi di ricerca nel 2009 2.3% 5.7% 8.6% 1.6% 4.2% 35.5% Asse 1 Ambiente Asse 2 Sistemi energetici Asse 3 Prodotti e processi Asse 4 Modelli imprenditoriali Asse 5 Sistemi intelligenti Asse 6 Società e salute Asse 7 Arte e benessere Asse 8 Sistemi educativi 40.4% 1.7% Sistemi sociali e salute pubblica Pur appartenendo a due dipartimenti diversi, i temi della sanità e della socialità sono anche in SUPSI strettamente connessi. Fin dal 2009 quindi abbiamo deciso di far convergere gli sforzi dei ricercatori nel preparare le strategie, gli l’indirizzi di progetto, e qualche specifico investimento. Nel 2009 il settore sanitario era comunque più giovane per presenza alla SUPSI. Quindi anche le attività di ricerca erano evidentemente ancora in costruzione. L’inizio assieme al settore sociale ha dato impulsi interessanti in tutto l’ambito delle competenze sociali, nelle cure sanitarie e di converso Figura 5: Coinvolgimento in percentuale nel numero di progetti d’asse 2009-2013. DACD DTI DFA CSI DSAN STD DSAS FFHS nei comportamenti sociali a causa delle cure sanitarie e della prevenzione. Il settore degli anziani era già ben presente. Le applicazioni tecnologiche in questo ambito hanno trovato ampio spazio di sviluppo sia nel vasto tema che lega l’ambiente e le costruzioni al loro utilizzo alle persone sia in tutti i prodotti concepiti per il miglioramento della qualità della vita. Questo ha fatto nascere una serie di nuovi progetti alla cui guida stavano gli operatori sanitari (o sociali) e che pescavano abbondantemente le innovazioni tecniche o delle scienze esatte per apportare dei miglioramenti. L’asse sistemi sociali e salute pubblica è cresciuto percentualmente in modo eccezionale, triplicando in 5 anni il volume dei progetti con una apertura di ambito applicativo molto vasta. Si è costituito nel 2011 il Centro competenza anziani (CCA) che è il punto di riferimento in Ticino, e sono nati diversi progetti nel campo dell’ergo- e fisioterapia per nuovi prodotti di supporto ai pazienti. Ma la tecnologia sta entrando anche in maniera importante negli stili e modi di vita. Questo influenza anche la qualità “sanitaria” delle persone e quindi nuovi progetti e prodotti di tecnologie informatiche sono stati sviluppati guidati dai nuovi bisogni. 100 80 60 40 20 0 Ambiente (TOT. 38) 14 Sistemi energetici (TOT. 18) Prodotti e processi (TOT. 99) Modelli imprenditoriali (TOT. 24) Sistemi intelligenti (TOT. 164) Società e salute (TOT. 51) Arte e benessere (TOT. 16) Sistemi educativi (TOT. 70) Figura 6: Andamento annuale dei finanziamenti degli assi dal 2009 al 2013 (in milioni di franchi). Asse 1 Ambiente Asse 2 Sistemi energetici 15 12 9 Asse 3 Prodotti e processi Asse 4 Modelli imprenditoriali 6 Asse 5 Sistemi intelligenti Asse 6 Società e salute 3 Asse 7 Arte e benessere 0 2009 2010 2011 Questo asse di ricerca ha influenzato in modo importante tutti i dipartimenti e le scuole affiliate della SUPSI, inclusi i settori dell’arte e della formazione, anch’esse spesso decisive per determinare la qualità di vita. Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio Non è facile delineare una linea di ricerca in ambito artistico quando la stessa ricerca è una parola così differentemente interpretata dall’arte rispetto agli altri campi disciplinari. L’arte è essenzialmente un atto di creatività già di per sé e quindi potrebbe non distinguersi chiaramente l’esercizio dell’arte dalla ricerca sull’arte. Un altro aspetto particolare è stato quello finanziario. Infatti le due principali scuole d’arte alla SUPSI (Conservatorio della Svizzera Italiana e Scuola Teatro Dimitri) Figura 7: Distribuzione secondo l’asse di ricerca del Fondo per la ricerca SUPSI. Asse 1 Ambiente Asse 2 Sistemi energetici Asse 3 Prodotti e processi Asse 4 Modelli imprenditoriali Asse 5 Sistemi intelligenti Asse 6 Società e salute TOT. 2’359’990 2012 2013 sono sottoposte ad un regime di finanziamento diverso rispetto ai dipartimenti. Le attività di ricerca hanno quindi un volume minore anche percentualmente alle dimensioni. Essere però definiti in un asse di ricerca comune ha consentito loro di sviluppare iniziative in cui musica, teatro e cultura visiva si sono reciprocamente contaminate. Evidentemente ciascuno dei tre ambiti ha mantenuto le sue specificità. Si sono sviluppati il design dei prodotti industriali e delle interfacce uomo-macchina. La ricerca di nuove forme di espressione teatrale non parlate, con forti contatti internazionali, ha consentito nuovi sbocchi al Teatro. In ambito musicale il Conservatorio ha potuto ospitare diverse iniziative d’intermediazione culturale attraverso la musica, studiandone anche l’interazione tra pubblico e artisti e la percezione della performance. Tra le varie iniziative va segnalato il MAS in Research Methods in the Arts, un programma volto alla formazione di giovani ricercatori alla pratica artistica. Un’iniziativa lungimirante e innovativa che certamente darà nuovo impulso alla ricerca in generale e in particolare alla ricerca artistica. La ricerca nel mondo delle arti è sicuramente una sfida per la SUPSI e le scuole affiliate. Una sfida che è stata accettata con successo grazie all’apertura della SUPSI. Nel mondo dell’arte e dell’interpretazione la ricerca scientifica è sicuramente una sfida che questo asse ha saputo compitamente raccogliere in tempi ragionevolmente brevi considerando la natura olistica della sfida. Asse 7 Arte e benessere 15 Sistemi educativi/formativi Sia l’Alta Scuola Pedagogica, che precede nella SUPSI il Dipartimento formazione e apprendimento, che quest’ultimo hanno giocato un ruolo determinante nell’accompagnare la Scuola ticinese. Questo ha significato studiare a fondo i modelli formativi, la situazione nella nostra regione, e sviluppare proposte di adattamento e miglioramento; un ruolo all’inizio assicurato dal Centro innovazione e ricerca sui sistemi educativi del Dipartimento formazione e apprendimento (DFA). La ricerca aveva dato e dà un importante sostegno al Cantone Ticino dal quale riceve un significativo finanziamento. Inoltre su molti temi caratteristici della Svizzera italiana (per esempio tutto ciò che riguarda la cultura italiana stessa nella scuola) si è sviluppata una ricerca finanziata anche da fondi competitivi come quelli assicurati dal Fondo nazionale. Mentre le attività multidisciplinari degli altri assi di ricerca si sviluppavano, il DFA si consolidava come Dipartimento e alla fine di questo periodo ha delineato il profilo che permetterà di condividere molti aspetti anche esistenti in altre attività della ricerca della SUPSI. Questo profilo è descritto nel capitolo relativo all’asse “Sistemi educativi/ formativi”. La formazione di base e la formazione continua sono per una società evoluta e benestante aspetti da coltivare con attenzione onde evitare il rapido decadimento. Sia i giovani che gli adulti nel pieno della propria attività lavorativa dovranno maturare la capacità di apprendere rapidamente e sviluppare capacità creative che nascono dall’analisi critica della realtà. Gli investimenti in questo asse rappresentano bene la raccolta della sfida fondamentale. Conclusione I volumi di attività di ciascun asse di ricerca seguono in parte il dipartimento che ha svolto la ricerca e quindi è comprensibile come gli assi 3 e 5 siano in modo evidente i più ricchi in termini di progetti e attività (vedi figura 4). La cultura multidisciplinare non è comunque indistinguibile ma inizia a farsi notare osservando le cooperazioni dei Dipartimenti agli assi stessi (figura 3 e 5). 16 Interessante è valutare quanto si è raccolto in finanziamenti anno per anno (figura 6) rispetto al volume svolto (totale in figura 1). Si noti che i finanziamenti ottenuti spesso si utilizzano su più anni. È quindi comprensibile come nel 2009, anno di notevole successo nell’acquisizione, siano seguiti anni con meno acquisizioni, anche se il volume di attività in quell’anno è cresciuto. Il fatto che il 2013 sia anche un anno con molti finanziamenti ottenuti lascia intuire che un progresso nel volume nell’anno 2014 sarà probabile. La SUPSI ha dedicato un fondo strategico per progetti che permettevano: a)di incrementare le conoscenze nei vari assi di ricerca o nei loro campi strategici riconosciuti; b)di preparare progetti per ottenere fondi competitivi; c)di scegliere un tema particolare (inerente ma non specificatamente indicato negli assi) e incrementare le competenze. I tre meccanismi sono stati utilizzati investendo fino ad ora 2’359’990 franchi ripartiti in modo abbastanza relazionato alle forze e competenze in campo (figura 7). Si può dire che la relazione tra supporto del Fondo per la ricerca SUPSI e nuovi progetti è stata rispettata quasi sempre, dimostrando che un uso attento di fondi strategici può far crescere le attività oltre il finanziamento interno stesso. Nella tipologia c) abbiamo voluto impegnare la SUPSI sul tema della mobilità e dei trasporti. In questo ambito ci attendiamo ancora risultati nel futuro. La ricerca nel contesto nazionale e internazionale Contesto nazionale La SUPSI si inserisce in modo completamente armonico nel panorama svizzero delle SUP anche per quanto riguarda le attività di ricerca (vedi figure 8 e 9). La sua particolarità distintiva, in termini generali, è legata al fatto che la quantità di ricerca in termini percentuali è sempre stata molto più alta che nelle altre SUP (fino ad un 30% del volume totale di attività). Questo è dovuto a diversi fattori. Il più importante dei quali è legato al concetto di massa critica minima necessaria per un’attività di ricerca di successo. Figura 8: Percentuale dei costi totali nelle SUP divisi per ambito (dati SEFRI 2012). Architettura, costruzioni e pianificazione del territorio Tecnica e tecnologia dell’informazione Chimica e scienze della vita Economia agricola e forestale 1.5% 0.5% 5.3% 9.0% 6.1% 6.1% 2.7% 13.2% 43.3% Economia e servizi Design Musica, teatro e discipline artistiche 1.2% Linguistica applicata Lavoro sociale Psicologia applicata 10.9% Sanità Figura 9: Percentuali dei costi totali SUPSI divisi per ambito (dati SEFRI 2013). Architettura, costruzioni e pianificazione del territorio Tecnica e tecnologia dell’informazione Economia e servizi Design Musica, teatro e discipline artistiche 6.8% 5.1% 3.3% 2.4% 4.9% 20.5% 57.1% Dovendola sviluppare in SUPSI si sono raggiunti volumi attorno ai CHF 25 mio all’anno che – data la vastità dei campi delle SUP – sono il minimo per potersi affermare a livello nazionale. La SUPSI non svolge attività negli ambiti disciplinari della chimica e scienza della vita, dell’economia agricola e forestale, della linguistica applicata, della psicologia applicata e dello sport. Per tutti gli altri settori la SUPSI segue bene lo sviluppo e la situazione esistente nelle altre SUP. Tecnica e tecnologia dell’informazione sono percentualmente l’ambito più vasto di attività, seguite da architettura, costruzioni e pianificazione del territorio e via via dagli altri campi. Sempre in termini di volumi è il settore dell’economia e dei servizi che invece è più piccolo (vedi figure 10 e 11). Le attività concernenti l’energia e la scienza dei materiali sono spesso inserite alla SUPSI nell’ambito delle costruzioni poiché hanno forti declinazioni in ingegneria civile e nel controllo del territorio. Questo ci distingue rispetto alle altre Scuole nella tipologia di classificazione e quindi nelle relative statistiche. Sulle dimensioni globali l’ambito Tecnica e tecnologia dell’informazione conta per il 10% di tutta la ricerca Svizzera in questo campo e il settore costruzioni addirittura per il 25%. Quando la SUPSI iscrive invece solo il 3,5% degli studenti SUP in Svizzera. Ancora più indicativa di una dinamica molto orientata alle collaborazioni è la quota dei progetti ottenuti da fondi europei che nell’ultimo anno è stata del 26% di tutti i progetti in Svizzera. Infine, volendo rimarcare qualche differenza, i mandati diretti dalle imprese sembrano essere percentualmente minori in Ticino. Dal punto di vista qualitativo la partecipazione della SUPSI a consorzi di ricerca o cooperazioni bilaterali con le altre SUP, la concorrenza diretta tra SUP stesse per ottenere un partner industriale e finanziamenti e infine il confronto costante tra ricercatori svizzeri ci garantiscono un posizionamento qualitativo sicuramente nella media. Con punte di eccellenza in alcuni capitoli in tutti gli assi di ricerca. Lavoro sociale Sanità 17 Si può dire quindi che la SUPSI ha fatto delle scelte o rispettivamente che la competizione ha costretto la SUPSI a fare delle scelte, facendo emergere in ciascun asse di ricerca e dipartimento dei temi di rilevanza almeno nazionale. Per un’evidenza di quali siano si rimanda in questa pubblicazione ai progetti descritti nei capitoli successivi. Contesto internazionale Nel rapporto con le altre nazioni, la SUPSI si è confrontata spesso con realtà anche distanti e paesi culturalmente assai differenti a iniziare da Cina, Sudafrica, Stati Uniti, Paesi Arabi; ma evidentemente si ritrova confrontata continuamente con gli altri paesi europei. È quindi in particolare sull’Europa che si concentrano le osservazioni successive. Le differenze e i punti in comune con il mondo universitario europeo vanno viste nell’ottica anche delle differenze tra università tradizionali e scuole universitarie profes- Figura 10: Fondi SUP ricavati da terzi e competitivi suddivisi per ambito (dati SEFRI 2012, in mio). Fondi di terzi Fondi CTI Fondi UE e altri programmi di ricerca internazionale Fondi FNS Altri fondi federali sionali. Sappiamo che in questo secondo tipo di università siamo in compagnia di nazioni quali Austria, Danimarca, Estonia, Finlandia, Francia, Germania, Irlanda, Norvegia, Lituania, Olanda, Portogallo e Svezia. A parte la Germania e l’Olanda le dimensioni delle realtà SUP nelle altre nazioni sono simili. In generale in tutti questi paesi esiste un secondo ciclo (Master) e non esiste il terzo ciclo (Dottorato). Per tutti quindi l’interazione tra formazione e ricerca avviene più a livello di Master che di Dottorato. Le definizioni di attività di ricerca sono molto variate, in alcune nazioni addirittura inesistenti. Dove esiste questa attività, dovunque si indica l’orientamento alla pratica, alla progettazione, al trasferimento tecnologico e alle ricadute sull’innovazione pratiche. La posizione della SUPSI a livello europeo quindi trova delle analogie, e come vedremo è comunque privilegiata poiché dispone di un chiaro mandato federale per eseguire ricerca applicata. 50 40 15 10 5 Economia e Servizi Lavoro sociale Psicologia applicata Musica, teatro e discipline artistiche Linguistica applicata Economia agricola e forestale Sanità Design Tecnica e tecnologie dell’informazione 18 Chimica e scienze della vita Architettura, costruzioni e pianificazione del territorio 0 In particolare deve contribuire a sviluppare innovazione a livello regionale ma con competenze allo stato dell’arte a livello internazionale, ha un focus sulle piccole medie imprese (PMI) o su partner di progetto istituzionali, ha una rilevanza sull’educazione professionale e sulla pratica professionale. Una grossa differenza tra il contesto europeo e il contesto svizzero è però la dimensione globale del settore universitario tradizionale rispetto a quello professionale. In Svizzera i due contesti sono di dimensioni simili, in Europa invece è molto prevalente quello universitario. Possiamo quindi già raggiungere una prima conclusione che permette di capire la numerosità dei progetti europei della SUPSI: La pur piccola dimensione della Scuola contiene realtà sufficientemente specializzate e concentrate da riuscire a competere a livello europeo grazie al mandato e al posizionamento in Svizzera. Un fattore molto importante è determinato dai sistemi di finanziamento che sono di solito di tre tipi. In un caso la ricerca è finanziata con una base destinata all’istituzione. Poiché in Europa le SUP sono considerate istituzioni d’insegnamento il finanziamento di base è solitamente mancante o molto limitato. In Svizzera e quindi anche alla SUPSI si dispone di fondi di compensazione fino al 30% del totale dei ricavi, questo pone la nostra scuola in una posizione di vantaggio nei confronti delle Scuole europee. Un altro gruppo di finanziamenti è costituito da agenzie di ricerca pubbliche che mettono a concorso fondi a base competitiva e su argomenti specifici. Generalmente questi fondi sono accessibili anche alle università o a istituzioni private. In questo caso la Svizzera ha anche una situazione particolarmente positiva poiché esistono alcune Nazioni europee dove le SUP sono escluse (per esempio Finlandia e Danimarca). Mentre invece è noto come in Svizzera esista la commissione tecnologia e innovazione (CTI) che finanzia progetti di ricerca applicata in modo specifico. Dall’altra parte altri paesi come l’Irlanda hanno strumenti simili e i programmi quadro di ricerca europei si stanno orientando sempre di più verso la ricerca applicata. Raramente, e così anche in Svizzera, le posizioni di professore sono finanziate anche per fare ricerca (un caso speciale è l’Olanda). In questo senso la Svizzera si pone come la maggioranza degli altri paesi ed è per questo che le SUP accedono solo con grande difficoltà a programmi dove i professori devono essere già finanziati dall’istituzione, come il Fondo nazionale svizzero. Il terzo canale di finanziamento della ricerca è costituito da mandati e contratti di aziende private o agenzie pubbliche che finanziano direttamente. Per le SUP questo è un canale importantissimo poiché riconoscere valore applicativo significa di fatto valorizzare prodotti e servizi commercializzabili. Il migliore indicatore di competitività e qualità si misura con la richiesta del mercato. Caso più evidente di questo tipo di finanziamento si registra in Germania dove il 75% del budget della ricerca è finanziato in modo diretto. In Svizzera invece è solo l’8%. La spiegazione è probabilmente dovuta al seguente fatto. La Svizzera non ha programmi di finanziamento dell’innovazione direttamente sulle imprese, cosa che invece avviene in altri paesi e a livello di Unione Europea. Di conseguenza sono i finanziamenti degli enti federali preposti alla ricerca che fungono da finanziamento indiretto alle imprese, creando i presupposti per innovare con nuovi prodotti e processi sviluppati nelle SUP. 19 Il sistema svizzero di finanziamento indiretto del settore privato, passando attraverso alle SUP, sembra più adatto alle piccole medie imprese mentre il finanziamento diretto della ricerca applicata è più adatto alle grandi imprese, le quali beneficiano poi di condizioni quadro dello Stato che le aiuta nel processo di innovazione. Figura 11: Fondi SUPSI ricavati da terzi e competitivi suddivisi per ambito (dati SEFRI 2013, in mio). Fondi di terzi Fondi CTI Fondi UE e altri programmi di ricerca internazionale Fondi FNS Altri fondi federali Per riassumere la SUPSI ha una quota importante di finanziamenti provenienti dall’Unione Europea e questo la differenzia dalla altre SUP svizzere. All’interno della Svizzera si basa in modo importante sui finanziamenti della CTI piuttosto che sui mandati diretti delle imprese e questo la distingue a livello europeo. Per quanto riguarda l’organizzazione si possono notare tre diverse categorie: attività individuali e di piccoli gruppi, specializzazioni in istituti o da ultimo strategie gestite da intere istituzioni. L’organizzazione dipende molto dai rapporti che si hanno con i mandanti della ricerca, reagendo agli stimoli piuttosto che offrendo degli stimoli. Evidentemente in nazioni come la Germania, dove la ricerca SUP è su mandato, sono le grandi imprese che determinano gli indirizzi e influenzano anche l’organizzazione. Spesso con un rapporto diretto con il ricercatore, quindi si istituisce una fidelizzazione tra il ricercatore e il mandante. In Svizzera e alla SUPSI è spesso esercitato un modello proattivo da parte dei ricercatori verso le imprese. Per fare questo è necessario presentarsi ben strutturati e fare delle scelte strategiche. La ricerca è allora organizzata spesso in istituti e centri di competenza di una certa dimensione. Recentemente si assiste sempre di più alla costituzione d’istituti di ricerca multidisciplinari, su tematiche prioritarie. In questo senso la SUPSI dovrà probabilmente svilupparsi anch’essa. 4 3 2 1 0 Architettura costruzioni e pianificazione del territorio 20 Tecnica e tecnologia dell’informazione Economia e servizi Design Musica, teatro e discipline artistiche Lavoro sociale Sanità Un ultimo fattore di paragone e di posizionamento internazionale riguarda l’impatto che la ricerca ha sull’innovazione regionale e sulla formazione. L’elemento più distintivo rispetto ai partner corrispondenti internazionali in Svizzera è che l’elemento principale che misura l’impatto è dato in Svizzera dalla reazione positiva delle piccole e medie imprese. Pur essendo questo aspetto importante per le altre SUP europee spesso invece prevale l’impiegabilità dei laureati come elemento di giudizio. Questo lascia supporre un legame più diretto tra ricerca e formazione nella media delle SUP europe e piuttosto che in Svizzera dove invece il legame con le imprese è più intenso. Sembra una contraddizione con quanto detto sui mandati diretti, ma è comprensibile per il fatto che le SUP sono viste come istituzioni di formazione e non di ricerca. Per quanto riguarda il raffronto con le università risulta evidente che la differenza è dovuta ai metodi di finanziamento di base e dei professori. Un avvicinamento in termine quantitativo tra i due tipi di istituzione è pensabile solo se si rendono simili i mezzi a loro disposizione. Caso molto evidente è costituito dal terzo ciclo (dottorato) che rappresenta il passaggio per ottenere ricercatori adeguatamente formati e percorsi di carriera interessanti. Concludendo possiamo dire che la SUPSI si situa in una posizione di leadership a livello europeo nel confronto delle altre SUP poiché attira una percentuale di ricerca molto alta sia nella competizione nazionale che internazionale. Esse potrà migliorarsi ancora istituendo centri di ricerca multidisciplinari. 21 Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza 22 1 1 Asse 1– Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza L’utilizzo e la conservazione dell’ambiente sono elementi chiave dello sviluppo sostenibile della nostra società. I cambiamenti climatici così come le mutate condizioni economiche pongono forti esigenze di conservazione e di gestione del patrimonio naturale e costruito che implicano complesse interazioni risolvibili solo con un approccio innovativo caratterizzato da una marcata interdisciplinarità. Negli ultimi decenni le problematiche legate alla gestione e conservazione del patrimonio costruito sono diventate un elemento cruciale delle economie nazionali, il patrimonio immobiliare e infrastrutturale rappresenta in genere circa due terzi del capitale sociale del paese, si capisce bene quanto la conservazione del valore e dell’efficienza di questo patrimonio sia vitale per il benessere di uno stato. L’utilizzo intelligente dell’ambiente sia in termini di risorse che di conservazione è di conseguenza fondamentale per lo sviluppo ed ha effetti rilevanti nel gestire le risorse idriche, nel controllare i pericoli naturali, nel progettare il territorio. 5,6 mio Fondi acquisiti da terzi per i progetti d’asse nel periodo 2009-2013 38 Numero di progetti di ricerca assegnati all’asse per il periodo 2009-2013 28 Progetti rappresentativi, selezionati per la pubblicazione 23 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza ACCIDENT – Advanced Cementitious Composites In Design and construction of safe Tunnel Il progetto di ricerca si propone di studiare e caratterizzare nuovi materiali per la realizzazione (prototipizzazione) di conci di tunnel prefabbricati studiati al fine di limitare, con costi sostenibili, il danneggiamento prodotto nel mantello strutturale dall’incendio e/o dall’esplosione, azioni eccezionali fino ad ora trascurate nella fase progettuale. L’attività prevede un’indagine teorico-sperimentale sui materiali fibroarmati e su strutture composite, al fine di ottimizzare le caratteristiche meccaniche, la messa a punto di legami costitutivi per questi materiali e degli algoritmi di analisi strutturale con riferimento sia alle alte temperature, sia ai problemi di dinamica veloce che caratterizzano la meccanica dell’impatto esplosivo e la relativa verifica in tests di piccola scala. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] www.dynamat.supsi.ch Team di ricerca Matteo Dotta Daniele Forni Gianmario Riganti Nicoletta Tesio Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat DTI - ICIMSI Partner esterni Politecnico di Milano (IT); GenioBeton S.A. (CH); TGM Prefabbricati S.A. (CH); Studio Lombardi S.A. (CH); Area3 (IT); Gavazzi srl (IT); Mako Shark srl (IT); Camera di Commercio di Lecco (IT); Provincia di Lecco (IT). Ente finanziatore Programma di cooperazione transfrontaliera – INTERREG Anno d’inizio e durata Giugno 2009, 36 Mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 24 2 3 4 5 6 7 8 Le strutture sotterranee e le gallerie in particolare stanno assumendo un ruolo strategico nell’ambito delle costruzioni sia per i paesi in via di sviluppo, sia per i paesi contraddistinti da un’economia matura. La loro costruzione ai fini della gestione del traffico nel sottosuolo, ad esempio gallerie ferroviarie, strade e sottopassaggi, o della fornitura di altri servizi, quali tubi per l’approvvigionamento idrico, idroelettrico o igienico-sanitario, riveste un ruolo fondamentale per lo sviluppo economico, sia a livello nazionale, sia a livello globale. La sicurezza dei trasporti è allo stesso tempo una tematica di grande attenzione per la società moderna a causa del rischio di attentati terroristici come quelli avvenuti nelle metropolitane di Londra e di Mosca nel 2010, o di incendi accidentali, con la necessità di proteggere l‘azione dei vigili del fuoco e delle squadre di soccorso e di garantire una riattivazione molto rapida del servizio infrastrutturale. Questo progetto solto in tre anni dalla SUPSI con il Laboratorio DynaMat, dal Politecnico di Milano – Polo Regionale di Lecco e da partner industriali lombardi e ticinesi (Lombardi Group, GenioBeton e TGM). Il progetto è rivolto allo sviluppo di nuove classi di materiali fibrorinforzati, che vengono utilizzati per la produzione di conci di tunnel prefabbricati prototipali in grado di ridurre il tasso di mortalità negli incidenti ove l‘incendio e/o l‘esplosione risultano l’azione di riferimento, provocando danni irreversibili o addirittura impedendo il soccorso dei vigili del fuoco a causa di crolli parziali. L‘intero progetto è stato pianificato su tre livelli a scala crescente. Barra di Hopkinson modificata usata nel progetto. A livello del materiale, sono stati sviluppati e caratterizzati sia in campo statico sia in campo dinamico nuovi compositi cementizi rinforzati con micro-fibre in acciaio disperse in presenza anche di rete in fibra di vetro alcali-resistente considerando la condizione di incendio, l’esplosione e la loro eventuale interazione. Il comportamento del calcestruzzo alle alte temperature è un problema rilevante nella progettazione di rivestimenti di gallerie, soprattutto nell’idea di ridurre il più possibile lo spessore del rivestimento. È stata effettuata un’indagine sperimentale su un HPFRCC (High Performance Fibre Reinforced Cementitious Composite), con un mix-design selezionato dopo un’indagine preliminare volta ad ottimizzarne le prestazioni, indagandone il comportamento alle alte temperature (20, 200, 400, 600 °C) e per diverse velocità di deformazione (10-5, 0.1-1, 100-300 s-1) in trazione ed in compressione uniassiale. Inoltre, è stato attentamente studiato il comportamento in trazione di un calcestruzzo autocompattante più tradizionale rinforzato con macrofibre e di un malta rinforzata con una rete in fibra di vetro AR intessuta (TRC – Textile Reinforced Concrete). L’uso di questi materiali è stato finalizzato alla progettazione del rivestimento della galleria prefabbricata, pensato come struttura multistrato. Avvalendosi di questa vasta campagna sperimentale è stato possibile identificare le caratteristiche meccaniche dei compositi tenendo conto del danno termico e degli effetti introdotti dalle alte velocità di deformazione. L’indagine dinamica impulsiva è stata estesa anche a livello meso-strutturale, indagando il comportamento di una lastra circolare interagente con il suolo, in grado di rappresentare una piccola porzione di concio di tunnel, sottoposta ad un’onda piana urto. L’onda è stata prodotta mediante una speciale attrezzatura denominata shock-tube costituita da un cilindro di circa 16 m di lunghezza appositamente progettato e realizzato nell’ambito del progetto di ricerca. Le lastre circolari provate risultano stratificate e composte da uno strato interno in calcestruzzo fibrorinforzato con macrofibre in acciaio e uno o due strati esterni sottili in calcestruzzo fibrorinforzato ad alte prestazioni. Le prove erano tese a verificare l’insorgere di eventuali fenomeni di delaminazione e a quantificare lo spostamento del concio verso il suolo sabbioso. Per valutare l’affidabilità di appositi algoritmi di calcolo nella previsione delle azioni e del comportamento strutturale di strutture interrate soggette a fenomeni esplosivi, si è provveduto a progettare prove in scala reale macro-strutturali, in grado di riprodurre fenomeni di scoppio e di incendio, in semplici tubi di calcestruzzo immersi in terreno soffice ad una profondità di 2.30 metri presso il campus di formazione dei Vigili del Fuoco della Regione Lombar- dia a Bovisio Masciago (Milano). Le prove sono state effettuate con esplosivi detonanti ad alta energia preparati con varie quantità di esplosivo (da 10g ad 1 kg), poste all’interno del tubo. La ricerca risultava finalizzata a comprendere e riprodurre il comportamento di interazione terreno-struttura del sistema per varie intensità di carica e rappresenta un utile benchmark per calcoli numerici previsionali. Approfittando dei molti risultati raccolti durante le diverse fasi del progetto di ricerca, si è passati alla realizzazione di un vero e proprio concio di tunnel prefabbricato, opportunamente progettato secondo il nuovo Codice Modello 2010 ed effettivamente realizzato in collaborazione con i partner industriali italo-svizzeri. Questa attività finale ha permesso di verificare gli aspetti tecnologici relativi alla costruzione del prototipo di concio, consentendo una stima più realistica dei costi di produzione. È stato inoltre possibile delineare con maggiore precisione i vantaggi di questo concio di tunnel prototipale quando confrontato con un rivestimento tradizionale, in termini di messa in opera, manutenzione e di resistenza alle azioni eccezionali. Configurazione multistrato del prototipo di concio e relativi materiali. HPFRCC SFRC HPFRCC DAMPING MATERIAL TRM SFRC HPFRCC DAMPING MATERIAL TRM Foto dello shock tube installato al Politecnico di Milano. Foto dei prototipi di conci prefabbricati realizzati. Pubblicazioni Caverzan, A., Cadoni, E. & di Prisco, M. (2013) Dynamic tensile behaviour of high performance fibre reinforced cementitious composites after high temperature exposure. Mechanics of Materials, 59, 87-109. di Prisco, M., Beltrami, C., Bonalumi, P., Cadoni, E., Caverzan, A., Colombo, M., Ferrara, L. & Martinelli, P. (2013) HPFRC tunnel segments to mitigate the risk of exceptional loads. In: Engineering a Concrete Future: Technology, Modeling & Construction, pp.695-698. Caverzan, A., Cadoni, E. & di Prisco, M. (2012) Tensile behaviour of high performance fibre-reinforced cementitious composites at high strain rates. International Journal of Impact Engineering, vol. 45 (0) pp.28-38. Cadoni, E., Caverzan, A. & di Prisco, M. (2012) Dynamic behaviour of HPFRCC in tension. EPJ Web of Conferences, vol. 26 pp.1014-1014. Caverzan, A.,Cadoni, E. & di Prisco, M. (2011) Dynamic tensile behaviour of Self Compacting Steel Fibre Reinforced Concrete. Applied Mechanics and Materials, vol. 82 pp.220-225. Caverzan, A., Cadoni, E. & di Prisco, M. 2011. Dynamic behavior of HPFRCC at high strain rate: the fiber role. In: High Performance Fiber Reinforced Cement Composites, pp.339-346. RILEM. Cadoni, E., Caverzan, A. & di Prisco, M. 2010. Behaviour of High Performance Fibre Reinforced Cementitious Composites under high dynamic loading and fire for safe tunnels. In: Urban Habitat Constructions under Catastrophic Events, vol. 933-93. Taylor & Francis Group. Cadoni, E., Caverzan, A. & di Prisco, M. 2010. On the influence of high temperature on the dynamic behaviour of high performance fibre reinforced cementitious composites. In: Concrete under severe conditions – Environment and Loading, vol. 2, pp.1331-1338. Taylor & Francis. Caverzan, A., Cadoni, E., Colombo, M. & di Prisco, M. (2010) Comportamento dinamico ed alle alte temperature di compositi cementizi fibrorinforzati ad alte prestazioni. In: Proceedings of 18° Congress C.T.E., pp.597-607. Caverzan, A., Cadoni, E. & di Prisco, M. (2009) Behaviour of advanced cementitious composites under dynamic loading and fire. In: Structures Response to Impact and Blast. 25 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Irrigation management Decision Support System Irrigation is the predominant water consumer globally, accounting for 70% of the total consumption and therefore constitutes a significant environmental challenge. The EU WFD (Water Framework Directive) and the EU CAP (Common Agricultural Policy) introduce the principle “the user pays” in irrigation water management. The expected impacts are a substantial increase of the net irrigation water price and thus agricultural costs, affecting the choice of cultivation, irrigation method and system. In this light, ENORASIS offers an irrigation management Decision Support for environmentally optimised and thus sustainable irrigation management for farmers and water management organizations. Capo progetto Massimiliano Cannata [email protected] www.supsi.ch/ist Team di ricerca Milan Antonovic Dipartimenti e istituti afferenti DACD – IST Partner esterni DRAXIS ENVIRONMENTAL SA (GR); University of Cologne (DE); State Research Institute IUNGPIB (PL); NOVELTIS SAS (FR); University of Novi Sad (RS); Imaxdi Real Innovation (ES); University of Patras (GR); Teknoset Ltd (TR); Unisoft Romania S.A (RO); Q-Plan North Greece Ldt (GR); Pubblic Water Management Company “Vode Vojvodine” (RS). Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Febbraio 2010, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 26 2 3 4 5 6 7 8 ENORASIS is a server based system that gathers data from satellite observations and remote sensing field equipment and exploits meteorological forecasting models to provide high spatial accuracy estimations for irrigation water needs, by taking into account information on specific crops and other factors affecting the irrigation process. These estimations are transformed in optimal irrigation rules (using FAO56 model) that are communicated to ENORASIS end users (farmers) via web or mobile. Identification information about each landzone is saved in the Land Management Subsystem. In the fields, sensors and water valves are deployed. The sensors collect raw data about various parameters affecting irrigation management (soil moisture, air temperature and humidity, solar radiation, wind speed, rain gage) and send their measurements to the ENORASIS application server. The water valves also send the valve activity for each landzone to the ENORASIS application server. Meteorological forecast data that derive from running meteorological forecasting models over satellite images come daily to the server and include a forecast for the next 72 hours. The Decision Support Subsystem combines: ◆ information on the sensors ◆ the meteorological forecasts ◆ the Irrigation Knowledge Base parameters derived from using FAO56 model and ◆ information for each landzone in the system in order to create the daily individual irrigation plan for each case. ENORASIS system Mobile interface. Users can access the ENORASIS system mainly by a web browser. The web platform is used by all the system actors (e.g. farmers, watering authorities, consultants and administrators) to perform their daily tasks. Most of the functionalities offered by the web application are also provided by the mobile application, developed for Android smartphones. ENORASIS mobile application is available in http://goo.gl/ yKB7U.#sthash.ZQ8U1ngq.dpuf THE ENORASIS Meteorological Analysis Tool To address the need for uncertainty – quantified rainfall forecasts for water management purposes within the ENORASIS project, high-resolution rainfall forecasts are adopted in a probabilistic manner using the state-of-the-art Numerical Weather Prediction (NWP) model WRF. The Weather Research and Forecasting (WRF) Model is a next-generation mesoscale forecast model and data-assimilation system designed to serve both operational forecasting and atmospheric research needs. In existing implemented systems, information on weather is delivered by weather stations and weather forecasts are based on historical data rather than models using satellite images. This approach lacks in cost effectiveness and geographical coverage as it requires the installation of an adequate number of weather stations in the field in order to produce reliable data. ENORASIS uses the WRF model that for the purpose of the project will be set up with multiple grids of different spatial resolution over selected pilot sites. The ENORASIS Wireless Sensors Network ENORASIS has designed its own Wireless Sensors Network of agriculture sensors which is considered as the foundation of the whole system. The network, its components and relations with other parts of the ENORASIS platform are as depicted below: The ENORASIS WSN system consists of various subsystems: ◆ The wireless sensors network itself, which covers several geographical zones where measurements are recorded. A number of sensing nodes capture the measurements while other nodes control the amount of water that is released to the field. Other managing activities like relaying data between sensors and the gateway and retrieving data for being sent to the WSN middleware are developed by structural nodes inside the network ◆ The WSN middleware, in the back side of the WSN system, consists of several server processes that communicate directly to the WSN gateway and logs all the information and data received into the WSN database. The main process is called Listener and is entirely devoted as an interface into the WSN network. Other processes and services communicate with the ENORASIS platform. Sensor information is managed through a SOS (Sensor Observation Service) server, while valve managing is provided through a special API that is accessed by the ENORASIS platform. Pubblicazioni Cannata M., Antonovic A. (2013) istSOS 2.1 a servizio di ENORASIS per l’ottimizzazione dell’irrigazione. Proceedings of 15° Meeting GRASS e GFOSS, Palermo. Cannata M., Antonovic A. (2013) istSOS and ENORASIS: Managing and Sharing Sensor Time-Series Data. Open Source Geospatial Research and Education Symposium OGRS, Otaniemi, Espoo, Finland. ENORASIS system Web browser interface. ENORASIS platform components, impacts and users. ENORASIS Service Platform components. ENORASIS Meteorological Analysis Tool. 27 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza MIARIA – Monitoraggio Idrogeologico Adattivo a Supporto del Piano di Rischio Integrato Alpino Il progetto si propone di definire nuovi strumenti per la gestione e la mitigazione dei rischi in ambito montano. In particolare sono state definite nuove metodologie per la definizione di scenari dinamici di rischio mediante l’applicazione di differenti codici di calcolo con lo scopo di individuare e caratterizzare processi domino. È stato implementato un nuovo modello per il calcolo dell’espandimento di frane di crollo con la possibilità di stimare la geometria e lo spessore degli accumuli, base per l’individuazione e la propagazione dei rischi a valle. Per il controllo sono stati installati nuovi sensori di monitoraggio a basso costo(tecnologia mems), ed è stato sviluppato un servizio Sensor Observation Service per la gestione dei dati acquisiti. Capo progetto Christian Ambrosi [email protected] www.supsi.ch/ist Team di ricerca Massimiliano Cannata Monia Molinari Dipartimenti e istituti afferenti DACD – IST Partner esterni Regione Lombardia (IT); Provincia di Lecco (IT); Politecnico di Milano (IT); Fondazione Politecnico di Milano (IT); Università della Svizzera Italiana (CH). Ente finanziatore Programma di cooperazione transfrontaliera – INTERREG Anno d’inizio e durata Marzo 2009, 36 mesi con proroga di 6 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 28 2 3 4 5 6 7 8 La realizzazione di scenari dinamici di rischio integrato in ambiente alpino (con particolare attenzione all’effetto domino) è resa possibile mediante la raccolta e la messa in rete di un numero elevato di dati integrati e gestiti in tempo reale in sale operative di seconda generazione. Tutti i dati raccolti in sito relativi all’evoluzione dei processi fisici possono essere trattati a seconda della loro tipologia e cinematismo (frane o alluvioni) mediante modelli idrologici, idraulici e geotecnici così da comprendere l’evoluzione dei fenomeni nel tempo e nello spazio. Il progetto MIARIA si è articolato su due filoni fondamentali. Il primo filone si è concentrato sulla ricostruzione di modelli fisici, sulla ricognizione degli elementi vulnerabili del territorio, sul censimento delle pianificazioni d’emergenza presenti, sulle fonti di pericolo e sui bersagli (analisi territoriali e delle pianificazioni esistenti, studi per scenari di rischio) e sull’elaborazione di soluzioni per il piano di rischio integrato d’area. Il secondo filone ha riguardato la progettazione dei nuovi sistemi di modellazione numerica dei fenomeni e di monitoraggio, con la messa a punto di nuovi strumenti a la dislocazione su aree pilota. Le principali attività del progetto sono state: ◆ l’individuazione dei processi dominanti, l’analisi dei processi e le tecnologie esistenti sulle aree di studio; ◆ la formulazione di un “Modello concettuale per la generazione e gestione di scenari dinamici di rischio in ambito montano; ◆ studio e messa a punto di meccanismi avanzati per consentire alle unità sensoriali dislocate sul territorio di autoorganizzarsi in modo autonomo così da costituire delle reti di sensori wireless; Accelerometri di ultima generazione basati su tecnologia mems integrati alla misura degli spostamenti tramite estensimetri a filo. ◆ lo studio, la modellazione e la prototipazione di tecnologie avanzate per il trattamento dell’informazione e la sperimentazione di una sala di monitoraggio di seconda generazione; ◆ modellazione numerica dei processi fisici con lo scopo di individuare sia gli scenari di rischio attesi che le soglie di allerta. In particolare in Val Canaria (CH) è stata modellizzata l’evoluzione di una frana di crollo e in Italia è stato studiato il caso di crollo dei Torrioni di Rialba in provincia di Lecco. Per lo scenario della Val Canaria l’attività di modellazione per l’individuazione degli scenari di pericolosità è stata condotta mediante l’applicazione del modello alle differenze finite FLAC (Fig. 1). La valutazione dell’area di espandimento di frane di crollo è stata eseguita attraverso l’implementazione da parte dell’Istituto scienze della Terra di un nuovo modello tridimensionale MassMov2D (Fig. 2). E’ stato anche modellizzato l’effetto domino che consiste nello studio degli effetti di uno sbarramento del corso d’acqua al piede della frana e del conseguente alluvionamento (modello FLO-2D, Fig. 3). I risultati di tali simulazioni hanno consentito di valutare la pericolosità e il rischio lungo tutto il sistema versante-fondovalle considerando come elementi esposti al pericolo le grandi vie di transito (ferrovia, strada cantonale e autostrada). Sempre in riferimento alla Val Canaria, sono stati scelti due siti pilota dove sono stati installati nuovi accelerometri mems sviluppati dal Politecnico di Milano (Fig. 3). E’ stato altresì sviluppato un servizio standard SOS (Sensor Observation Service) per la gestione dei dati acquisiti da questi sensori. Relativamente all’area campio- ne Torrioni di Rialba, la modellazione del collasso è stata condotta tramite SASS modello cinematico per simulare la caduta di blocchi di roccia. I risultati della modellazione hanno permesso di ottenere indicazioni sui parametri cinematici, le energie cinetiche, le possibili distanze di arresto dei blocchi e gli effetti di eventuali “onde anomale” generate dalla caduta dei blocchi nel Lago di Como. ◆ elaborazione di un piano di rischio integrato sull’area campione Valsassina e Valvarrone; ◆ l’installazione della strumentazione e la messa in funzione del sistema wireless in siti pilota prescelti per la sperimentazione (Torrioni di Rialba, Prati di Ronco e Val Canaria). Tuttora i sistemi sono operativi e funzionanti. Pubblicazioni Molinari M., Cannata M., Begueria S., Ambrosi C. (2012) Gis-based Calibration of MassMov2D. In: Transactions in GIS, 16(2): 215-231. Ambrosi C., Cannata M., Molinari M., Pozzoni M., Baruffini M. (2012) Modellazione numerica dei fenomeni di dissesto e identificazione degli scenari di rischio nell’area della Val Canaria, Ticino (Svizzera). In: MIARIA – Tecnologia e conoscenza al servizio della sicurezza. Vol 2. Bellavite ed. Ambrosi C., Cannata M., Molinari M. (2011) Modellazione numerica di frane di crollo per la valutazione degli scenari di rischio nelle aree campione nell’ambito del progetto MIARIA. In: MIARIA – Tecnologia e conoscenza al servizio della sicurezza. Vol 1. Bellavite ed. Ambrosi C. (2012). MIARIA project: the Canaria valley case study. 34th International Geological Congress, Brisbane, August, 5-10. Ambrosi C., Cannata M. (2011). MIARIA - Adaptive Idrogeological Monitoring supprtuing the Area Integrated Risk Plan. The case study of the Canaria valley (Ticno, Switzerland). Geoitalia Torino September, 19-23. Ambrosi C., Seno S. (2010). Modellazione numerica e monitoraggio di frane di crollo per la valutazione degli scenari di rischio nelle aree campione nell’ambito del progetto MIARIA. Provincia di Lecco, Rischio antropico e naturale dalla cartografia e dalla conoscenza del territorio nuovi strumenti per la protezione civile. Varenna September 27-30. Modello alle differenze finite FLAC per la definizione degli scenari di pericolosità. Modello 3D MassMov, stima dell’area di invasione e degli spessori (in m) di frane di crollo. 29 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza SITINET – Censimento, messa in rete e valorizzazione di siti geologici e archeologici SITINET è un progetto per la promozione coordinata dell’offerta turistica sul patrimonio notevole naturale, geologico e storico-archeologico dell’area insubrica, che ha il vantaggio di essere concentrato su un territorio relativamente ristretto e facilmente raggiungibile. Ha comportato lo sviluppo di un modello di descrizione e catalogazione dei siti geologici e storico-archeologici, valorizzati poi in chiave turistico-culturale attraverso la creazione di una rete di percorsi consultabile su un portale Internet (www.sitinet.org). Qui si possono cercare e visualizzare i siti su mappe interattive, trovare tutte le informazioni, in quattro lingue, e le immagini che li riguardano, insieme alle segnalazioni di altri aspetti di interesse turistico presenti sul territorio su cui si trova il sito. Capo progetto Silvio Seno [email protected] www.supsi.ch/ist Team di ricerca Michele Amadò Laura Massa Alessio Spataro Dipartimenti e istituti afferenti DACD – LCV/IST Partner esterni Provincia del Verbano Cusio Ossola (IT); Museo Cantonale di Storia Naturale (CH); Ente di Gestione Arre Protette dell’Ossola (IT); Ente di Gestione dei Parchi e delle Riserve Naturali del Lago Maggiore (IT); Parco Naturale Valle del Ticino (IT); Riserva Naturale Speciale del Sacro Monte Calvario di Domodossola (IT); Parco Nazionale Val Grande (IT); Comunità Montana Valli dell’Ossola (IT); Università degli Studi dell’Insubria (IT); Cantone Ticino (CH); Vallemaggia Turismo (CH); Malcantone Turismo (CH). Ente finanziatore Programma di cooperazione transfrontaliera – INTERREG Anno d’inizio e durata Gennaio 2009, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 30 2 3 4 5 6 7 8 Il Cantone Ticino e l’intera Regione Insubrica possiedono un notevole patrimonio naturale, geologico e storico-archeologico su un territorio relativamente ristretto e facilmente raggiungibile. Da qui la volontà di valorizzare tale patrimonio in chiave turistico-culturale attraverso la creazione di una rete di siti e di percorsi, consultabile anche sul web, per un segmento di utenza in forte crescita: turisti, escursionisti, amanti della natura, scuole, pubblico interessato alle Scienze. La valorizzazione del patrimonio naturale e culturale può inoltre trasformarsi in una nuova risorsa economica in grado di produrre indotto a livello locale, soprattutto se integrata a sua volta in un’offerta turistica più ampia, che interessa per esempio anche gli aspetti ricreativi ed enogastronomici del territorio. Il progetto SITINET, nasce da precedenti esperienze di cooperazione transfrontaliera tra I’Istituto scienze della Terra della SUPSI e la Provincia del Verbano Cusio Ossola, che hanno permesso di mappare le reti dei sentieri escursionistici, grazie anche all’ausilio delle nuove tecnologie, e di rappresentare su cartografia informatica le molte opportunità offerte dal territorio. Un geosito è parte del Patrimonio geologico (Geological Heritage) e può essere ogni località, area o territorio dove sia possibile definire un interesse geologico o geomorfologico per la conservazione e la salvaguardia e serve a garantire che le generazioni future possano continuare a conoscere ed a imparare la storia geologica della Terra ed a trarre godimento dalla bellezza dei paesaggi. Geosito della rete SITINET: Piega del Campolungo. Il progetto ha interessato in particolar modo le regioni periferiche e di montagna, e ha mirato a destagionalizzare l’offerta turistica, a far nascere nuovi servizi e a creare nuovi posti di lavoro: guide specializzate, musei e centri visita, infopoint. Innovativo in tal senso è stato l’approccio transfrontaliero, che ha messo in rete e promosso territori interessati da patrimoni comuni, ampliando il mercato turistico alle fasce di confine sull’asse est-ovest, in un settore oggi prevalentemente orientato sull’asse nord-sud. Nel dettaglio, il progetto ha comportato lo sviluppo di un modello di descrizione e catalogazione dei siti geologici e storicoarcheologici dell’area di riferimento (una sorta di “catalogo informatico” per la Regione Insubrica), la cui valorizzazione in chiave turistico-culturale avviene attraverso la creazione di una rete di percorsi consultabile su un portale Internet (www.sitinet.org). Qui si possono cercare i siti, visualizzarli su mappe interattive, trovare tutte le informazioni, in quattro lingue, e le immagini che li riguardano, insieme alle segnalazioni di altri aspetti di interesse turistico presenti sul territorio su cui si trova il sito. Questa parte è stata sviluppata dall’Istituto scienze della Terra della SUPSI. Un altro elemento caratterizzante del progetto è legato al design: tutti i luoghi, le attività o i prodotti editoriali della rete SITINET sono identificabili grazie a una linea grafica comune, che è stata messa a punto dal Laboratorio di cultura visiva della SUPSI. Home page del portale. www.sitinet.org Archeosito della rete SITINET: scavo in SS. Nazario e Celso, Airolo, 1995. 31 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza TriMHB – Triaxially Compressed Hopkinson Bar for Geomaterial and Construction Material Testing Rock dynamics is to study the interactive behaviour of rock material and rock mass with dynamic loading. This includes the mechanical response of rock under dynamic loads and wave propagation through rock material and rock mass. The proposed triaxially compressed Hopkinson bar is a completely new machine. It is a Hopkinson bar apparatus allowing to apply a triaxial stress. It consist of the impactor system (with pre-stress bar and brittle joint), and 3 pairs of elastic bars in 3 perpendicular directions. The main input-output bars are at the impact direction. The other 2 pairs bars are output bars. All 3 pairs of bars in addition to wave measurements, are used to apply static compression, to provide the static triaxially stress condition before impact. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] www.dynamat.supsi.ch Team di ricerca Daniele Crivelli Matteo Dotta Gianmario Riganti Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat DTI – ICIMSI Partner esterni EPFL (CH) Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Anno d’inizio e durata Marzo 2011, 24 Mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 32 2 3 4 5 6 7 8 Loading rate (or strain rate) has effects on rock fracturing mechanism and mechanical properties including strengths and deformational modules. Extensive experimental results have indicated that rock strength increases with loading rate. The rate dependent behaviour may be influenced by many factors including rock type, porosity, and water content and confining pressure. Mechanism governing the rate-dependent behaviour of rock materials was explained by different kinds of models, such as heat activation theory, spring-dashpot models and sliding crack model. In dynamic case, dynamic strength criteria would be different from the static ones. Combining the dynamic properties of rock material and rock joints the dynamic response of rock mass and rock structure could be studied. Understanding the dynamic response of large scale rock mass has important applications on engineering, including tunnel excavations, rock slopes and protective structures. Earth materials, particularly rocks, are usually at subsurface level. Therefore, they are subjected to confinement. Typically, at a depth of 1000 m, the stresses can be about 30 MPa. The stresses, termed as in situ stresses, are generally considered as principal stresses, are in 2 directions, normally one vertical and 2 horizontals, perpendicular to each other. The in situ stresses are resulted from overburden thickness and tectonic force. Dynamic loads (explosion, earthquake or other forms) are loads applied to the in situ rock with the existing in situ stresses. Therefore, for test conditions to be similar to the actual ground condition, the test specimen should be subjected to static triaxial stresses prior to the impact loading. Scheme of the TriMHB. Triaxially compressed Hopkinson Bar (TriHB) is a Hopkinson bar apparatus that allow to apply a triaxial stress. The basic concept is shown in Figure. It consist of the impactor system (with pre-stress bar and brittle joint), 1 input bar, and 5 output bars. The output bars are also providing static stresses to create a static triaxial compression at required level. Waves are measured by strain gauges on the input and all 5 output bars, to provide stress, strain and Poisson effects. It is important to realise that the measurement on all the output bars also provide information on wave/energy transmission and transformation at rock failure. This allows to study energy/wave released during rock fracturing, information has vital implication on earthquake studies. The TriHB has the basic function as a Hopkinson bar, having pre-stressed impactor, input and output bars of equal length of 2 m and equal square cross-section of 5cm side length. It can generate a rectangular loading pulse of 3 MN amplitude and 800 microsecond duration which propagates through the input bar – rock specimen – output bar. It deforms the rock specimen at high strain rate up to fracture. The total length of the TriHB along the impact axis is of about 8 m. The additional 2 pair of output bars, activated by hydraulic actuators, perpendicular to the TriHB axis, having the same cross-sectional area and the same length of the main input and output bars, together allow to submit the rock specimen to a static triaxial stress state (confinement stress) before undergoing to the compression impact test. The independent control of the confinement load along the three principal axes allow to describe different loading paths in the principal stress space. A test using TriHB will follow the following operative sequence: ◆ A quasi-static triaxial stress state is introduced in the rock specimen by the hydraulic actuators of the output-confinement bars. ◆ The rupture of the brittle joint of the TriHB pre-stressed bar gives rise to a rectangular square pulse propagating to and dynamically loading the rock specimen until fracture. In case of a tension test the brittle joint will be placed in a device blocking the point of the bar which determines the separation between the pre-stressed bar and the input bar. ◆ The strain gages on the input and output-confinement bars record the incident, reflected and transmitted waves which allow the reconstruction of the equivalent stress-strain curves in the analytical way. Pubblicazioni Cadoni, E. (2013) Mechanical characterization of rock materials at high strain-rate, Zhao Jian, Li Jianchun, CRC Press. Cadoni, E. & Albertini, C. 2011. Modified Hopkinson Bar Technologies Applied to the High Strain Rate of Rocks. In: Advances in Rock Dynamics and Applications, Zhou Yingxin, Zhao Jian, pp.79104. Taylor & Francis. 137-147. TriMHB in the uniaxial configuration. 33 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Protection of Infrastructure Elements from the effects of IEDs and Blast Charges Ultra High Performance Concretes are continuously used in protective structures. However, despite their many applications, the knowledge with regards to their behaviour at high strain rate is far to be completed. Thus studies on their mechanical response under higher loading rates are needed for the assessment of protective structures against these severe accidental loads. This experimental research is addressed to know the behaviour in tension and compression and shear of Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete and Ultra High Performance Concrete at high stress rates. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD-DynaMat Partner esterni Dynamic Phenomena Sarl (CH); Holcim (CH); Ingenieurbureau Heierli AG (CH); SAAB Bofors Dynamics Schweiz AG (CH). Ente finanziatore Dipartimento federale della difesa, della protezione della popolazione e dello sport , armasuisse Science and Technology Anno d’inizio 2011 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Critical Encyclopaedia for Reuse and Restoration of 20th Century Architecture The research project presents a systematic inventory of topics related to 20th century buildings as objects of guardianship, a critical reflection on these topics, new knowledge in hitherto unexplored domains, as well as a selection of intervention strategies and practical tools. The main goal of the project is to provide architects, engineers, professionals from preservation departments and institutions, faculty members and students, with the competencies and knowledge needed to discover and enhance recent heritage features. Capo progetto Giacinta Jean [email protected] Ente finanziatore Conferenza universitaria svizzera - CUS Dipartimenti e istituti afferenti DACD – IMC Anno d’inizio 2009 Partner esterni Università della Svizzera Italiana Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH); Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Eradication of lung cancer caused by radon gas in Azerbaijan and Slovenia Il Centro competenza radon SUPSI ha svolto un programma di ricerca in Azerbaijan e Slovenja. In AZ è stato realizzato il primo catasto radon a livello nazionale: ca 2’400 misurazioni in abitazioni private a copertura del territorio. Solo il 2.4 % delle abitazioni ha superato la soglia di 300 Bq/m3 fissata dell’Organizzazione mondiale della sanità, in Ticino i superamenti ammontano al 15% delle abitazioni. Ciò è dovuto alla semplice tipologia costruttiva: case isolate e riscaldate in modo carente e poco stagne alla circolazione dell’aria. In SL è stato organizzato il primo corso per consulenti in materia di radon, secondo standard svizzeri, sono stati formati una ventina di consulenti. 34 Capo progetto Claudio Valsangiacomo [email protected] Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Dipartimenti e istituti afferenti DACD – CCR Anno d’inizio 2010 Partner esterni Geological Institute of Azerbaijan Baku (AZ); Jozef Stefan Institute Ljubljana (SI). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Fusion Energy Materials Science - Coordination Action The goals of the project were: to strengthen the application of advanced materials characterization methods which is an essential ingredient for the successful development of fusion reactor materials in Europe; to form a strong European network involving institutions and large-scale facilities which are presently not yet part of the fusion programme, as well as institutions which are already integrated in the EURATOM frame; to carry out bi- and multilateral collaborative activities and together with EFDA activities to contribute to the formation of a lasting and efficient European structure for fusion materials science and development. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat Anno d’inizio 2009 Partner esterni Max Planck Institut für Plasmaphysik (DE); Berliner Elektronenspeicherring Gesellschaft für Synchrotronstrahlung (DE); Commissariat a l’energie atomique (FR); National Centre for Scientific Research “Demokritos” (EL) . Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Teaching and Advanced Research on high strain rate behaviour of materials and testing The basis of reciprocal collaboration developed in the previous projects permitted to develop more stable interchange in the common field of interest including teaching activities. The relationship between the two research groups were strengthened by the mutual collaboration of the other Faculty members. The possibility given by the project, to work in a common experimental campaign, was a wonderful occasion to plane joint initiatives in important industrial fields as for example aerospace, automotive, nautical and construction. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat Partner esterni Research Institute of Mechanics State University of Nizhny Novgorod (RU) Ente finanziatore Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione - SEFRI Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Rate and scale effects in fracture of concrete and rocks High-rate dynamic fracture of concretes and rocks is of a great theoretical and practical interest. Practical examples include antiterrorist protection, seismic safety of buildings, high-speed transport infrastructure, tunnel boring etc. In this connection the central problem consists in formulation of reliable and simple-to-use criterion being able to predict fracture of concrete and rocks under high-rate loads (impact, explosive, etc.). Joint research was concentrated on implementation of new experiments with concrete and rocks loaded using Swiss (Modified Hopkinson bar) and Russian (magnetic pulse installation) equipment able of creating intense short high-rate loads. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat Partner esterni Institute for Problems in Mechanical Engineering – Russian Academy of Sciences (RU) Ente finanziatore Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione - SEFRI Anno d’inizio 2011 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 35 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Dynamic behaviour of Advanced High Strength Steels used in the automobile structures The growing use of high strength steels in the automotive industry, to improve the crashworthiness and the light-weighting of the car body, requires the knowledge of their behaviour over a large range of strainrates. The accuracy of the results in medium and high strain-rate tests is often strongly influenced by the experimental techniques used for the mechanical characterization of materials. Moreover, the precision of the constitutive law in reproducing the actual behaviour of the materials has important consequences in the correctness of design and assessment of car body structures subjected to impact loading. The projects includes several Advanced High Strength Steels as Dual-Phase steels, TRIP and TWIP steels, etc. The experiments were carried out in the three strain-rate regimes (low, intermediate and high) corresponding to the crash conditions. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat Partner esterni FIAT Group (IT) Ente finanziatore Centro Ricerche FIAT Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Research and education for the conservation of cultural heritage in Georgia The project developed and improved the research and education resources in the partner country, establishing high standards in the field of conservation and providing high quality of the curricula of the Georgian Faculty. The project was focused on one of the most important monuments in Georgia, Gelati Monastery. The MA students of the Faculty were directly involved on the site. Lectures were given as well. Support was also given to develop the scientific laboratory and the appropriate techniques for studying stones and wall paintings. Capo progetto Giovanni Cavallo [email protected] Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS, SCOPES Dipartimenti e istituti afferenti DACD – IMC Anno d’inizio 2010 Partner esterni Tbilisi State Academy of Arts (GE) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Gestione e manutenzione delle strutture del genio civile e edili e delle infrastrutture Il progetto è finalizzato (A) all’istituzione di un’unità operativa che si occupi di ricerca e trasferimento di conoscenze su temi legati alla gestione e alla manutenzione del patrimonio costruito e (B) alla realizzazione di uno studio di fattibilità nel campo delle tecniche di misura applicate al monitoraggio dello stato di conservazione delle strutture in calcestruzzo, nell’ottica di concretizzare i risultati dello studio nell’ambito di progetti finanziati da enti terzi. 36 Capo progetto Tiziano Teruzzi [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – IMC Anno d’inizio 2009 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Behaviour of structural steels under fire in a wide range of strain rates The building performance under combined effects of impact, explosion, and fire is growing in interest of the research and engineering communities specially after the recent terrorist attacks as well as severe accidents (i.e. Gotthard tunnel, etc.). This project intends to provide new experimental data on the influence of the structural steel in a wide range of strain rate and temperature. The results will be used to implement constitutive relationships able to describe the material behaviour under combined effects of impact, explosion, and fire. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat Partner esterni ETHZ (CH) Ente finanziatore Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione - SEFRI Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Geology, mineralogy and geochemistry of ochers in Rajasthan, India A precise and systematic knowledge of the materials used in the ancient and modern artistic objects represents the first step before projecting any conservation work. Earth sciences provide several analytical techniques for a better understanding of the origin, composition and even provenance of the raw materials used as pigments. Ochers have been widely used from ancient times to date for decorating bodies, caves, religious temples and architectural surfaces. The project addressed the research problem of common interest through practical applications in fields not explored so far at the Indian partner institution. Capo progetto Giovanni Cavallo [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – IMC Partner esterni University of Rajasthan, Dept. of Geology, Jaipur (IN) Ente finanziatore KFH Program Applied Research in Development and Cooperation Anno d’inizio 2009 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 From the geosciences to the “material culture” in Shekhawati (Rajasthan, India) Rajasthan, especially the Shekhawati region, has a tradition of murals decorating the large mansions, funeral monuments, temples, step-wells, expression of the architecture and art of the past tradition. Nowadays these historical buildings with external and interior wall paintings of great value dated between 18th-19th C. suffer the total absence of maintenance and sometimes the adoption of extravagant conservation criteria. Shekhawati region offered an ideal setting for the project which envisages a comprehensive approach from geosciences to the material culture, i.e. from the natural environment to the final application. Capo progetto Giovanni Cavallo [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – IMC Partner esterni University of Rajasthan, Dept. of Geology, Jaipur (IN) Ente finanziatore KFH Program Applied Research in Development and Cooperation Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 37 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Mechanical characterization of advanced materials under dynamic loads The project was addressed to the investigation on dynamic properties of structural materials, that is a crucial issue for several fields of engineering (structural, aerospace, automotive, mechanical, etc.). The study of the mechanical properties at high strain-rate needs special devices able to record the stress wave propagation in the materials. The main objective of the project was the collaboration between two universities (SUPSI and IIT Delhi) that are specialized in this field. In this frame were studied advanced materials under high strain rates. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD Partner esterni Indian Institute of Technology, Delhi (IN) Ente finanziatore Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione - SEFRI Anno d’inizio 2009 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 The Influence of Ticino Art Creation on the Art of the Great Duchy of Lithuania of the 16th -18th C. Between the 16th and the 18th century, architect and artists coming from the Canton Ticino region actively worked in the Great Duchy of Lithuania, leaving their traces in the most beautiful baroque churches. The project examines the influence played by stucco makers, with their artistic skills and technical virtuosity. It was possible to carry out a formal analysis between the two countries and to compare the technique of stucco decoration with particular emphasis on the materials characterization. Capo progetto Giacinta Jean [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – IMC Partner esterni Vytautas Magnus University of Kaunas (LT) Ente finanziatore Conferenza dei Rettori delle Università Svizzere – CRUS, Sciex-NMS-ch Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Construction materials under high strain rate The mechanical behavior of the component materials of the reinforced concrete (reinforcing steel and concrete) as well as fiber-reinforced cementitious composites was investigated in case of impact or blast, with specific reference to large and socially-sensitive structures. The study was performed jointly by the Swiss and Russian teams using advanced experimental rigs able to reproduce fast transient loading. 38 Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat Partner esterni Research Institute of Mechanics, Lobachevsky State University, Nizhny Novgorod (RU) Ente finanziatore Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione - SEFRI Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Empfehlungen zur Qualitätskontrolle von Beton mit Luftpermeabilitätsmessungen Die Qualität und Dicke des Überdeckungsbeton bestimmt in den meisten Fällen die Dauerhaftigkeit der Bauwerke. Da die Betonqualität sowohl durch die Betonzusammensetzung als auch durch den Einbau und die Nachbehandlung beeinflusst werden kann, ist es zweckmässig, die erzielte Betonqualität am Bauteil und nicht an separat hergestellten Prüfkörpern zu bestimmen. Mit der Prüfung der Luftpermeabilität steht eine zerstörungsfreie Prüfmethode zur Qualitätskontrolle des Betons zur Verfügung. Ziel des Projektes ist es eine zuverlässige Prozedur für die Durchführung der Luftpermeabilitätsmessungen und Beurteilungskriterien der Messresultaten zu erarbeiten. Capo progetto Tiziano Teruzzi [email protected] Ente finanziatore Ufficio federale delle strade - USTRA Dipartimenti e istituti afferenti DACD – IMC Anno d’inizio 2007 Partner esterni Technische Forschung und Beratung für Zement und Beton, Wildegg (CH); Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsantalt, Dübendorf (CH); Laboratoire de Maintenance, Construction et Sécurité des ouvrages, Lausanne (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 MOBSTRAT – Timber MOBilisation STRATegies for Swiss forests MOBSTRAT aims at understanding whether mobilising more timber is possible and which consequences it would bring. Based on three case studies (the Swiss Cantons Aargau, Grisons and Ticino), it performs simulations of forest management scenarios and assesses them through stakeholders involvement and multi-criteria decision making techniques. Explicitly taking into account the main socio-economic and environmental effects will facilitate choice and later implementation of a new forest management scenario. Capo progetto Francesca Cellina [email protected] Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC Anno d’inizio 2012 Partner esterni Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Hydrogeological investigation of the Nubian Sandstone Aquifer System in Northern Chad Environmental isotopes, water chemistry and GPS measurements were used to develop a conceptual model of the dynamics of the Nubian Sandstone Aquifer System (NSAS) in Northern Chad. This transboundary aquifer is key water resource also for Sudan, Egypt and Lybia., and crucial for nomadic population living in the area. Acquired data enable the design a simple semi-quantitative conceptual model on the character of the fossil groundwater and give significant insights on the development of the system in terms of exploitation. Capo progetto Sebastian Pera [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – IST Partner esterni Université de N’Djamena (TD); Université de Neuchâtel (CH); MInistry of urban and rural hydraulics of Chad (TD); United Nations Institute for Training and Research UNITAR. Ente finanziatore Conferenza dei Rettori delle Scuole Universitarie Professionali Svizzere - KFH Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 39 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Experimental investigations of high rate fracture in concrete and rocks Currently the central challenge in the field of dynamic of materials is the development of robust and reliable fracture criterion that can be utilised to predict fracture of concrete and rock materials undergoing impact or explosive high-rate loads. The main obstacle for development of such a criterion is insufficient amount and quality of experimental results on high-rate fracture of concrete and rock materials. Planned joint research by Swiss and Russian partners is concentrated on implementation of new experiments with concrete and rocks loaded using Swiss (Modified Hopkinson bars) and Russian (magnetic pulse installation) equipment able of crating intense short high-rate loads. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat Partner esterni Institute for Problems in Mechanical Engineering - Russian Academy of Sciences (RU) Ente finanziatore Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione - SEFRI Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Swiss2Grid – Gestione della rete elettrica basata su un approccio decentralizzato con algoritmi Il progetto prevede l’ottimizzazione della gestione dei carichi sulla rete elettrica locale tramite un algoritmo, che prende decisioni in modo decentralizzato sulla base di poche informazioni locali nei singoli nodi e nelle case, e l’analisi del suo impatto sulla stabilità della rete. Questo permette di ridurre o eliminare i requisiti di comunicazione realizzando un sistema robusto e di facile installazione e gestione. L’algoritmo di gestione realizzato è in seguito installato in venti case pilota nella regione di Mendrisio, verificando sul campo la validità di questo approccio. Capo progetto Davide Rivola [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC Partner esterni BFH (CH); BacherEnergie SA (CH); Protoscar SA (CH). Ente finanziatore Ufficio federale dell’energia – UFE; Swiss Electric Research – SER; Azienda Elettrica Ticinese – AET; Azienda Industriale di Mendrisio – AIM. Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Sistemi Integrati Test Dinamici Il progetto aveva come obbiettivo lo sviluppo di un nuovo sistema di prova in dinamica rapida per la determinazione delle caratteristiche meccaniche delle lamiere in acciaio altoresistenziale ad alta velocità di deformazione. Il nuovo laboratorio è ora installato presso gli stabilimenti produttivi del gruppo FIAT a Mirafiori-Torino. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat DTI Partner esterni Centro Ricerche Fiat (IT) 40 Ente finanziatore FIAT Group Automobiles S.p.A Anno d’inizio 2009 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Dynamic fracture of rocks under high rate mechanical and electric breakdown induced loads The project was focused on studies of behaviour and specifically fracture of rock materials subjected to dynamic high-rate loading conditions. The study gave a possibility for better understanding of mechanism underlying fracture and pre-fracture processes undergoing intensive dynamic deformation. The experiments on rock materials fractured by electric discharges close to the interface between a rock and a dielectric liquid media were performed. These studies may have different important industry applications. One of possible practical examples is to start an oil well that is not producing oil due to a paraffin plug. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat Partner esterni Institute for Problems in Mechanical Engineering - Russian Academy of Sciences (RU) Ente finanziatore Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione - SEFRI Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Dynamic behaviour of materials for industrial applications The main objective of the project was the collaboration between two advanced laboratories (the DynaMat Laboratory and Laboratory of Dynamic Testing of Materials) specialized in the dynamic behavior of materials. The expertise and the facilities available in the two labs are complementary and these are the strong basis to construct a bilateral collaboration and integration of respective competences. This project was addressed to exchange experience and to develop new protocols for dynamic testing of materials. Capo progetto Ezio Cadoni [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD - DynaMat Partner esterni Research Institute of Mechanics, State University of Nizhny Novgorod (RU) Ente finanziatore Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione - SEFRI Anno d’inizio 2009 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 41 Sistemi energetici 42 2 2 Asse 2– Sistemi energetici La crescita dei costi dell’energia, il progressivo passaggio da condizioni di monopolio a una situazione di libero mercato e le problematiche di natura ambientale (v. cambiamenti climatici, inquinamento atmosferico, rischi di incidente, scorie radioattive) di un sistema di produzione centralizzato basato sull’utilizzo di fonti non rinnovabili provenienti dall’estero richiedono lo sviluppo di sistemi energetici scalabili e più efficienti. Oltre all’utilizzo delle risorse locali si tratta della messa in rete di sistemi di produzione decentralizzati che possono variare dalla scala di un edificio abitativo o di un centro industriale fino a quella di un quartiere cittadino o addirittura di un agglomerato urbano. Essenzialmente si tratta di sviluppare dei poli energetici (hub energetici) nei quali diversi vettori concorrono alla produzione di energia elettrica e termica, e dove l’energia trasformata viene utilizzata nella maggior misura possibile, tenendo conto anche delle caratteristiche locali (attività industriali, tipologie costruttive, …). 3,4 mio Fondi acquisiti da terzi per i progetti d’asse nel periodo 2009-2013 18 Numero di progetti di ricerca assegnati all’asse per il periodo 2009-2013 14 Progetti rappresentativi, selezionati per la pubblicazione 43 Asse 2 – Sistemi energetici G-box, in situ measure of the thermal performances of a transparent façade The main objective of the project is the development of a transportable calorimeter for the measurement of the solar heat gain factor of a transparent façade element. Unlike banks of a fixed measurement (laboratory tests), the device is temporarily mounted on existing facades to measure their actual behaviour (single skin, double skin, opaque glass facades) and their potential for solar protection. The apparatus and protocol of measurements are available for the assessment of existing buildings, with the aim of reducing the significant energy consumption related to air conditioning. Capo progetto Daniel Pahud [email protected] www.supsi.ch/isaac Team di ricerca Marco Belliardi Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC Partner esterni Laboratoire d’Energie, d’Environnement et d’Architecture; Haute Ecole du Paysage, d’Ingénierie et d’Architecture; Haute Ecole Spécialisée de Suisse Occidentale; LEEA–HEPIA–HESSO (CH). Ente finanziatore Ufficio federale dell’energia – UFE, Programma edifici Anno d’inizio e durata Settembre 2009, 46 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 44 2 3 4 5 6 7 8 Contemporary architectural style is characterized by an extensive use of glass in construction. It may be a complete transparent building envelope (single skin, double skin), or large transparent openings (bay windows, glass sky). From the thermal point of view glass is still a week element. In Winter the transmission heat losses are always larger than that of an opaque wall. In Summer the passive solar gains are often causing overheating. g-box is the development of a monitoring device designed to measure in situ the thermal performances of construction elements that are transparent or translucent. In the framework of this SFOE (Swiss Federal Office of Energy) project, two devices having each two calorimetric boxes were built in the hepia workshops. They allow for the simultaneous measure of two glazing, enabling thus the assessment of the effect of a solar protection or any intervention aiming at reducing solar gains. One of the device has been delivered and installed at SUPSI and the other one has been used in Geneva for two years. A calibration procedure for the temperature sensors has been elaborated to improve the accuracy of the thermal power measure before a monitoring campaign. On the other hand the night measurements allow for the calibration of the heat transfer coefficient of the glazing by doing a heat balance of a box. Measurements on five types of envelopes and with different types of solar protections were realized. The measurements allow us to gain a deep knowledge of the physical processes involved, and particularly the thermal ones. Two major difficulties were highlighted through the analysis of the measurements and their uncertainties. The first one is related G-Box apparatus in function. to the temperature measurement accuracy. An important factor is the reference temperature of the thermocouple contacts on the datalogger, which has to be as uniform as possible. This can be easily improved with a simple intervention. The other difficulty is related to the part of the box in contact with the glazing. If the night heat balance makes it possible to calibrate the box heat losses through the glazing, the secondary heat gains resulting from the heating of the glass in contact with the box border are not taken into account. Specific experiments have still to be done to identify, quantify and correct these unwanted effects. Measurement analysis lead to assess an over estimated g-factor. The overestimation is dependent on the type of glazing and the measurement conditions. The larger differences were observed with the BIPV modules. It has to be noticed that the measurement conditions were particularly difficult. Large and fast variations of room air temperature have created transitory phenomena for the g-box. On the contrary the best measurements were obtained in the lecture room A204 in Trevano. The air room temperature was rather stable in this case. G-factor measurements of the glazing in room A204, without solar protection, provide a mean daily value of 0.38 +/- 0.03 with box 1. This value in compatible with that of the manufacturer who gives a punctual value of 0.38. The measures allow to follow the evolution of the g-factor during the day, as well as the overall g-factor resulting from the use of an external solar protection. Dynamic effect of shadows, such as a lateral pillar or the strip position of a venetian blind, can be highlighted by the g-box. G-factor measurements require a sunny day. A scatter of the results is observed from a beautiful day to another. It is thus necessary to have the possibility to extend the measurement period over a series of sunny days in order to limit the aleatory uncertainties. This latter is generally caused by the various climatic and ambience conditions. The observed scatter and calculated uncertainties lead to an error margin of typically 0.03 to 0.06 in absolute value of the g-factor, corresponding to a confidence interval of 95%. The g-value overestimation, caused by a phenomenon non taken into account in the thermal model of a box, may create a systematic error larger that the above given uncertainty. This is the reason why specific studies are still necessary to improve the measurement procedure and analysis. The g-box device developed in this project has very good characteristics and presents a good potential of improvement. Furthermore the continuous measures allow to establish a daily heat balance of the solar gains related to a glazing and its solar protection. This open a new perspective that would allow to take into account the influence of the user or the blind control. Pubblicazioni Pahud D., Gallinelli P., Crivellin D., Margot S., Camponovo R. et Belliardi M. (2013) G-box. Mesure in situ des performances énergétiques de façades transparentes et translucides. Rapport final, Office Fédéral de l’Energie, Bern, Switzerland. Principle layout of the G-Box apparatus. 45 Asse 2 – Sistemi energetici Solar brick: innovative photovoltaic and thermal insulating building materials The goal of this project was to develop a photovoltaic and thermal insulating building material (Structurally Integrated Solar Building Element “SISBE”) and to plan and construct a prototype installation including the mentioned material. The economic and technical feasibility were central and have been complemented by many laboratory tests and simulations before install it on a real building. SUPSI/ISAAC was the main partners for the research and development and for the system engineering. Further research partners were Pramac SA, which provide at the beginning of the project photovoltaic modules and Alex Gemperle AG which provided engineering support when needed and which offers a complete roof for the final installation in Sins. Capo progetto Francesco Frontini [email protected] www.supsi.ch/isaac Team di ricerca Gabi Friesen Thomas Friesen Roman Rudel Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC Partner esterni Designergy SA (CH); Alex Gemperle AG (CH). Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Febbraio 2011, 18 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 46 2 3 4 5 6 7 8 At present day there is a huge potential in the building sector to diminish the energy demand of the existing building stock, first of all by reducing the heat losses of the envelop by reducing the heat transfer coefficient (U-value) of the building constructions. In particular the roof, together with the windows area, are responsible for the main heat losses during the cold seasons. Secondly, if we would like to reduce the energy balance of a building we can produce the energy needed by the building itself thanks to the installation of onsite Photovoltaic PV (or Thermal) systems. Presently Building Added PV (BAPV) applications are in most of cases a common solution to install PV on buildings specially in retrofit solutions while different international research programs since many years encourage and support solutions that favor the complete integration of photovoltaic devices as an architectural element: Building Integrated Photovoltaic (BIPV). How to provide the building sector with only “one piece system”, including all building coverings (e.g.roof) and a PV system, and install it in one step reducing also the used material is the ambitious goal DESIGNERGY and SUPSI addressed with this project. Indeed the Solar Brick project focuses on the development of a photovoltaic and thermal insulating building material (called Structurally Integrated Solar Building Element “SISBE”) and in parallel to plan and construct a prototype installation including the mentioned material. The economic and technical feasibility were central and have been complemented by many laboratory tests within the Swiss PV Module Test Centre and simulations before installing it on a real building. The picture shows a special rain penetration test developed by ISAAC within the project to assess the watertightness of the SolarBrick System. The project Solar Brick mainly consisted of three outcomes: ◆ to provide the industry partner Designergy with a new photovoltaic (PV) construction material that can be industrially produced by Designergy in future. ◆to develop and to build a prototype roof featuring nine SISBEs. ◆ to develop an industrial production/lamination process of the SISBE sandwich. In order to achieve the best results special test have been developed in order to verify the reliability of the BIPV system. In particular durability and humidity test were carried out by means of thermal cycles coupled also with humidity cycles when needed. In particular different small prototypes were tested in the climatic Chamber in order to evaluate the different behavior of the PV module and the thermal insulation when exposed to humidity and thermal stresses. The water tightness of the whole BIPV roof system has be assessed by means of a prototype installation at ISAAC where nine SISBE where mounted on a wood structure to simulate a real roof. Furthermore performance measurements have been carried out in order to compare the new idea with conventional photovoltaic roof system that are normally back ventilated. At the end of the project a pilot roof was mounted in Sins. The roof consist of 48 BIPV modules: 24 facing East and 24 facing West. The project demonstrates that the advantages of this new concept are multiple: • reduce the investment cost of roof and PV system • reduce pay-back time of the PV system • reduce in a longer term pay-back the whole roof • provide a tailor made thermal insulation in a roof After 21 project months the project came up with an innovative BIPV solar element, that can be installed both on new and existing buildings replacing the conventional roof and thermal insulation. Different module dimensions and PV technologies are possible in order to answer costumers needs. Pubblicazioni Frontini, F., Friesen, G. Friesen, T., Polo, C. (2014), Experimental testing under real conditions of different solar building skins when using multifunctional BIPV systems, Energy Procedia. Frontini, F., Friesen, G. Friesen, T., Polo, C. (2013), Experience on the behavior of different BiPV solution: electrical and thermal performance of roof and façade mounted micromorph, 28th EUPVSEC 2013. Frontini F., Friesen, T. (2012) Building Integrated Photovoltaic: challenges for manufacturers and designers, Energy Forum 2012. Different test were performed at ISAAC PV lab. The PV module was exposed to light soaking in order to assess the durability of the system. The photo shows the prototype roof installed at Sins. 47 Asse 2 – Sistemi energetici InPhoCUS - Inflated Photovoltaic Ultra-light mirror concentrators The goal of this project was to realize a commercially cost competitive innovative Concentrating PhotoVoltaic (CPV) system. The project covered the design, construction and performance testing of the innovative system. The concentrator is equipped with unconventional pneumatic multilayer polymeric film mirrors, has an innovative fiber reinforced concrete structure and an original tilting mechanism to track the sun. The solar receiver is equipped with triple-junction PV GaInP/GaInAs/Ge cells. The innovative CPV solar collector is completely profitable for electric energy production plants both for the sun belt region and for southern European countries. Capo progetto Maurizio Barbato [email protected] www.supsi.ch/icimsi Team di ricerca Gabi Friesen Antonio Gaetano Davide Montorfano Mauro Pravettoni Simone Zavattoni Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI DACD – ISAAC Partner esterni Airlight Energy Manufacturing, Biasca (CH); ETHZ (CH). Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Ottobre 2010, 24 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 48 2 3 4 5 6 7 8 Airlight CPV system view. The sun is irradiating our planet with a specific power of 1’353 W/m2 and, even thought part of this energy is re-irradiated back or absorbed before reaching the ground, we have that 1 km2 of desert, located in the so called sun-belt, receives each year a quantity of energy equivalent to that of 1.5 millions barrels of crude oil. On that piece of land, by using Concentrated Solar Power (CSP) we could extract 250 GWh of electricity per year. It is worth to consider that the sun energy can be efficiently harvested not only on the sun-belt region, i.e. the strongly irradiated region that in our hemisphere is below the 37th parallel, but, in a philosophy of distributed production, also in regions above that parallel, making profitable use of solar irradiation for generating electrical power. Among technical solutions suitable for that, photovoltaic (PV) is one of the more interesting. Nevertheless, the efficiency of this technology has well known limitations: for direct solar irradiation on flat PV panels, the efficiency of sun energy conversion to electric power is below 18%. A substantial improvement of this efficiency is obtained by the Concentrating Photovoltaic (CPV) technology. CPV systems convert electromagnetic energy into electrical energy, as done by conventional PV systems, but make use of an optical apparatus to focus a larger amount of solar energy onto the PV cells. increase their efficiency when the electromagnetic energy intensity hitting their surface is increased. This means that, using the same land and less PV cells, CPVs can be used to produce, more efficiently, the same amount of electrical energy of a conventional PV farm (see Fig. 1). CPV systems can also be attractive from the sustainability point of view. In fact, producing more concentrators with a reduced need of PV cells to obtain the same amount of electrical energy means also to reduce the use of rare and costly materials and the emissions of heavy metals during the PV cells manufacturing process. A first classification of CPV systems can be done by their concentration intensity: With respect to conventional PV, the CPV technology offers a series of major advantages. If we imagine to concentrate the same quantity of sun energy gathered by a given surface, concentration optics are less expensive than PV cells. Furthermore, PV solar cells The technical solution proposed in the InPhoCUS project was initially a medium concentration CPV system, but, thanks to the technical development performed along the project, a high concentration system was developed with a concentration factor exceeding 400x (i.e., a concentration of 400 suns). • low concentration: from 2 to 10 suns • medium concentration: from 10 to 100 suns; • high concentration: more than 100 suns. The first class of CPV use conventional silicon PV cells without cooling and tracking systems. The medium concentration CPV systems could require special PV cells and need cells cooling and sun tracking. The high concentration CPVs are the most challenging; they make use of multi-junction PV cells, complex optics and tracking systems, efficient and high-capacity heat sinks which have to deal with temperature related performances and thermal damage prevention. The project consortium included Airlight Energy Manufacturing, a Swiss company with HQ in Biasca, the Institute of Energy Technology of ETHZ, the ICIMSI and ISAAC Institutes of SUPSI. The InPhoCUS project result is a full scale Concentrating PhotoVoltaic collector prototype, i.e., a trough 50 m long and with 10.5 m aperture (see Fig. 2). It is build with a fiber-reinforced concrete structure and has unconventional pneumatic multilayer polymeric mirrors. These innovative primary optics are realized with an aluminized polymeric film that is contained inside an inflated cushion formed by a back layer of silicon-fiber glass fabric and a transparent ETFE (Ethylene-Tetra-Fluoro-Ethylene) layer. The aluminized polymeric mirror can be shaped to optimize the shape of the concentrated radiation focus on the solar receiver. In fact, using four polymeric film layers and an appropriate management of the pressure differences among them, the inflatable mirror shape can, piecewise, well approximate a parabolic cylinder. This optical system is a patent of Airlight Energy. The collector tilting mechanism is integrated in the trough concrete structure to lower costs and energy consumption. A secondary-tracking optics, necessary to achieve the sun energy high concentration, is directly mounted on the receiver that is safely located inside the cushion. The receiver is equipped with high efficiency triple-junction PV GaInP/ GaInAs/Ge cells that can achieve solar to electrical energy conversion efficiency above 40%. A sophisticate water-cooling system, based on impinging submerged jets, was designed to cool the PV cells and keep stable their high energy conversion efficiency. Pubblicazioni Montorfano, D., Gaetano, A., Barbato, M.C., Ambrosetti G. & Pedretti, A. CPV Cells Cooling System based on Submerged Jet Impingement: CFD Modeling and Experimental Validation, 10th International Conference on Concentrator Photovoltaics Systems (CPV-10), April 7-9, Albuquerque, New Mexico, USA, 2014. Pravettoni, M., Barbato, M., Cooper, T., Pedretti, A., Ambrosetti, G. & Steinfeld, A. InPhoCUS (Inflated Photovoltaic Ultra-light Mirror Concentrators): First Results Of The Project And Future Perspectives, AIP Conference Proceedings. 11/2011; 1407(1):154-157. Schematic lateral view of the innovative Airlight CPV system. Schematic comparison between flat PV and CPV: use of PV cells surface, electric energy production and solar energy conversion efficiency. Airlight CPV system: Biasca test site view. 49 Asse 2 – Sistemi energetici Construct PV – Constructing buildings with customizable size PV modules integrated in the opaque part of the building skin Construct-PV will develop and demonstrate customizable, efficient, multifunctional and low cost PV for opaque surfaces of buildings. Construct-PV defines an integrated approach that streamlines the value chain by introducing BIM and CAD/CAM tools, already investigated by SUPSI, that enables customizable mass production by providing all the actors in the value chain with access to the same information. Two large scale demonstration sites will allow architects to have the liberty to design solutions integrated with large districts. Capo progetto Francesco Frontini [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC Anno d’inizio 2013 Partner esterni Ed. Züblin AG (DE); D’Appolonia S.p.A. (IT); Fraunhofer Institute (DE); Technische Universität Dresden (DE); Tegola Canadese SPA (IT); UNStudio (NL); Proigmenes Erevnitikes & Diahiristikes Efarmoges (EL), ENEA (IT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 e-mobiliTI – un approccio partecipativo per la diffusione della mobilità elettrica individuale in Ticino Sebbene esista un grande potenziale per sostituire l’automobile tradizionale, la diffusione dei veicoli elettrici è oggi ostacolata da barriere tecnologico/infrastrutturali e comportamentali. Il progetto e-mobiliTI mira a individuare i fattori socio-culturali e infrastrutturali con cui supportare la transizione verso nuovi modelli di mobilità: alcune famiglie del Luganese saranno monitorate in tutti i loro spostamenti e sperimenteranno nuove forme di mobilità: biciclette e veicoli elettrici, car e bike-sharing, trasporto pubblico. Capo progetto Francesca Cellina [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC DTI – ISIN/ IDSIA DSAS Partner esterni Citta di Lugano (CH); Infovel (CH). Ente finanziatore Fondo per la ricerca SUPSI Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 GREEN KITCHEN – Energy efficiency, optimised resources use and process innovation of home appliances and their domotic integration The GREEN KITCHEN project implements a research program aimed at developing and sharing crucial knowledge in the field of home appliances and their domotic integration in order to further advance technologies and eco-design strategies needed for drastically improving energy efficiency in the household environment. The project brought together scientific competences of three European Countries and develops into 5 research lines: solutions for heat recovery, resource sharing and waste recovery technologies, solutions for refrigeration, control technologies for cooking and refrigeration of food, domotic integration of energy efficient appliances. 50 Capo progetto Maurizio Barbato [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2010 Partner esterni Whirlpool R&D Srl, Cassinetta di Biandronno (IT); Politecnico di Milano (IT); Wroclaw University of Technology (PL). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 2 – Sistemi energetici Virtual platform for design and optimization of compact Heat Exchangers The complexity of heat removal/transfer is linked to the interaction of several factors. Heat exchange depends on: characteristics of used fluids; geometry and dimensions of the heat exchanger; geometry and dimension of the heat transfer surface; working conditions such as temperature pressure and flow rate; fluid flows characteristics; climatic and operative conditions. The goal of this project is to create a new and original SW platform to design and optimize plate-fins heat exchangers. The platform, is based on new ad hoc software tools and on existing commercial CAD CAE tools, will target heat exchanger design time optimization, reduction of energy consumption, and maximization of performances. Capo progetto Jamal El Chaar [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI/ISTePS Partner esterni HYDAC Ltd. – Mezzovico Branch (CH); STECO Srl (IT); University of Trieste (IT). Ente finanziatore EUREKA Eurostars Programme Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Performance Plus - Tools for Enhanced Photovoltaic System Performance For a continued decrease of levelised costs of energy from photovoltaics, the prices of components have to be further decreased while performance, functionality, reliability and lifetime on the component and system level need to be increased. In an integrated view, PV system performance emerges from, but is not limited to the performance of the components. The Performance Plus project focuses on the PV system rather than on the component level. The tools will serve to optimize and enhance the performance, reliability and lifetime of commercial PV systems beyond the state of the art. Capo progetto Gianluca Corbellini [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC Anno d’inizio 2012 Partner esterni 3E (BE); Alitec (IT); Interuniversitair Micro-Electronica Centrum UYW (BE); Katholieke Universiteit Leuven (BE); Carl Von Ossietykz Universitaet Oldenburg (DE); Austrian Institute of Technology (AT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 SCALENANO – Development and scale-up of nanostructured based materials and processes for low cost high efficiency chalcogenide based photovoltaics SCALENANO will exploit the potential of chalcogenide based thin film photovoltaic (PV) technologies for the development and scaleup of new processes based on nanostructured materials for the production of cost efficient modules compatible with mass production requirements. The project aims at contributing to a further reduction of manufacturing costs of PV solar modules, in line with the 20/20/20 target for 2020 established by the European Commission and the European Strategic Energy Technology Plan (SET-Plan). The project, which has a strong industrial focus, will concentrate on non-vacuum (i.e. less-expensive) deposition processes and on the use of earth-abundant materials. Capo progetto Alessandro Virtuani [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC Anno d’inizio 2012 Partner esterni IREC (ES); EMPA (CH); IIT (IT); University Luxemburg (LU); University Nottingham (GB); FUB University Berlin (DE); HZB (DE); CEA (FR); NEXCIS (FR); IMPT (GB); MERCK (DE); SEMILAB (HU). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 51 Asse 2 – Sistemi energetici SMART FLeX – Demonstration at industrial scale of the FLeXible manufacturing of SMART multifunctional photovoltaic building elements SMART-FLeX project aims to address the identified needs for overcoming the main barriers of BIPV market deployment by proposing the collaborative project with the following objective: to demonstrate the multi-functional glass/glass PV building element as plug & play AC device for safe and easy installation into building electricity system. Demonstration of such device will cover both levels: (i) demonstration of flexibility and adaptability of manufacturing the customised design PV building elements, allowing harmonious integration in buildings and (ii) demonstration of such BIPV products in the building envelope. Capo progetto Francesco Frontini [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC Anno d’inizio 2013 Partner esterni ProTech – Perspektyviniu Technologiju Taikomuju Institutas (LT); Via Solis UAB (DE); Mondragon Assembly Sociedad Cooperativa (ES); Glassbel EU UAB (LT); Creative Amadeo GmbH (DE); Sunbeam GmbH (DE). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 SmartGrids – Un approccio integrato Il campo delle SmartGrids è in rapida evoluzione e rappresenta un ambito di ricerca molto promettente. Diversi istituti alla SUPSI dispongono di competenze e una base comune. Il progetto era finalizzato alla creazione di competenze interdisciplinari nel campo della pianificazione, gestione e commercializzazione dell’energia da fonti rinnovabili e decentralizzate delle SmartGrids. Il progetto permette una fase di preparazione e apre nuove prospettive di ricerca per i diversi istituti SUPSI coinvolti. Capo progetto Roman Rudel [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC Ente finanziatore Fondo per la ricerca SUPSI Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 SolAir-2 – Innovative solar collectors for efficient and cost-effective solar thermal power generation The SolAir-2 continues the research and developments activities in the Concentrated Solar Power field. Starting from the results obtained from the previous SolAir project, the idea is to explore and consolidate the technology for the air receiver. The receiver is a critical component for a solar collector and from its efficiency depends the efficiency of the entire solar power plant. The project will develop and test specific solutions for this component exploiting the favorable characteristics of the Airlight Energy Solar Concentrator. 52 Capo progetto Maurizio Barbato [email protected] Ente finanziatore Ufficio federale dell’energia – UFE Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2009 Partner esterni Airlight Energy Manufacturing, (CH); Institute of Energy Technology – ETHZ (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 2 – Sistemi energetici SolAir-3 The SolAir-3 project is a continuation of previous Concentrated Solar Power research activities. This project will explore high temperature solar receiver designs, investigate new heat-transfer fluids (HTF), study new concepts for the receiver and plant piping thermal insulation and deepen the knowledge about modeling and performance control of thermal energy storage systems. The SolAir-3 project will also include the study of the systems integration, the whole plant dynamical behavior and the year-round CSP plant performance. Capo progetto Maurizio Barbato [email protected] Ente finanziatore Ufficio federale dell’energia – UFE Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2013 Partner esterni Airlight Energy Manufacturing, Biasca (CH); ETHZ (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Sustainable Renovation of Historical Buildings Per prevenire e ridurre l’uso indiscriminate di sistemi solari (quail solare termico e Fotovoltaico) e per investire correttamente nell’integrazione di queste tecnologie negli edifice è necessario bilanciare attentamente i requisiti tecnici (orientamento, installazione,…) e quello estetico/architettonici. La prima parte della ricerca è stata focalizzata allo sviluppo e definizione di linee-guida tecnico/architettoniche per l’integrazione di sistemi solari attivi negli edifici, ed in particolare negli edifici storici con un certo pregio architettonico (ma non protetti). La procedura identificata è stato poi applicata ad un caso reale di studio, il centro storico di Bellinzona. Capo progetto Francesco Frontini [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC Partner esterni ETHZ (CH); EPFL (CH). Ente finanziatore Kompetenzzentrum für Energie und Mobilität – CCEM; Ufficio federale dell’energia – UFE. Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 53 Prodotti e processi innovativi 54 3 3 Asse 3– Prodotti e processi innovativi La competizione globale ed un crescente interesse verso uno sviluppo sostenibile generano una spinta all’innovazione che interessa tutti gli Stakeholder del mondo produttivo. La sostenibilità amplia l’orizzonte dell’innovazione tecnologica, introducendo la necessità di un approccio multidisciplinare teso all’implementazione del nuovo paradigma della produzione, la mass customization, attraverso l’innovazione delle tecnologie di produzione, dei materiali e dei processi. La sostenibilità come spinta all’innovazione trova nella mass customization, il nuovo paradigma produttivo, una possibile via di integrazione con il tessuto produttivo. Il passo successivo sarà l’evoluzione verso il Competitive Sustainable Manufacturing – CSM. Nel CSM si richiede uno sforzo coordinato in tutti i processi del ciclo di vita di un prodotto in un’ottica continua e pervasiva di sostenibilità. La combinazione di competenze relative a tecnologie, materiali e processi permette di progettare sistemi e prodotti che rispettano le necessità anzidette. 21 mio Fondi acquisiti da terzi per i progetti d’asse nel periodo 2009-2013 99 Numero di progetti di ricerca assegnati all’asse per il periodo 2009-2013 53 Progetti rappresentativi, selezionati per la pubblicazione 55 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi ADDFactor – Advanced Digital technologies and virtual engineering for mini-Factories ADDFactor aims at developing an innovative customised shoe manufacturing framework based on the creation of small-local-agile manufacturing units (mini-factories) enabling the distribution at local and district scale of technologically advanced fabrication operations. Customization of the shoe is addressed considering functional, bio-medical and safety-wellness related aspects (prevent injuries restoring optimal motion) so as to guarantee comfortable, performing, safe and healthy products for different applications (e.g. orthopedic, sport and leisure, fashion) and different consumers. Capo progetto Emanuele Carpanzano [email protected] www.supsi.ch/isteps_en Team di ricerca Giuseppe Landolfi Paolo Pedrazzoli Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS Partner esterni Consorzio Synesis Materialise NV (BE); AnyBody Technology A/S (DK); Grey Mer Srl (IT); Instituto de Biomecanica de Valencia (ES); Consiglio Nazionale delle Ricerche (IT); K.M.W.E. Precisie Eindhoven BV (NL); New Millenium Sports SL KELME (ES); Officina Ortopedica Michelotti SRL (IT); Peacocks Medical Group Ltd (UK); PFI – Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens (DE); RSscan Internationalz (BE); Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek – TNO (NL); Kupcu Prilagojeni Proizvodi DooUCS (SL); Vibran SpA (IT). Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Settembre 2013, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 56 2 3 4 5 6 7 8 ADDFactor exploits the mini-factories concept focusing on need-driven products in the target sectors (fashion, sport and orthopaedic) and proposes a new production framework that includes the development and exploitation of new digital tools, industrial technologies for customer data acquisition and elaboration as well as for customized footwear products/components manufacturing to provide instant realization and personalization services locally (i.e. in retail environments or close to retails such as an utilization site at district level). It is believed that new technologies will empower the current retailers if they are used with a proper and easy-friendly approach. In details, the relationship between the retailers and the manufacturing technologies is an important issue that is considered and characterized by a new production framework concept founded on central knowledge-based design and local distributed manufacturing. The ADDFactor strategy will manage the complexity of the design phase allowing the retailer to provide “biometric data” of the customers such as their tacit requirements and “aesthetics tests” as explicit demands, both necessary for an effective individual personalization. The retailers need to have in their environment all the technologies to capture the customer biometric data. The ADDFactor framework will allow the elaboration of the complex data by an advanced design service through an interdisciplinary experts group (e.g. doctors of podiatric medicine, biomedical engineers, industrial engineers, etc.). The latter, is entirely represented by ADDFactor partners who will develop all the technol- ogies needed to manage both typologies of data: the biometric info as input, necessary to design the custom solutions, and the technological parameters as output of design phase, necessary to drive the machines (in retails or near environments) to fabricate advanced products whose quality is closely linked to the high level of knowledge coming from the experts. In the retail it is also possible to allow final users to personalize the aesthetics of products, and these demands are then sent and automatically linked to the data necessary to manufacture locally the products through an easy-friendly configurator. Due to the manufacturing complexity of some footwear products, ADDFactor aims at developing and prototyping two different levels of manufacturing solutions which will be placed at retail environment and at district level, such as utilization site close - in time and space - to retailers. When the products are simple and/or reduced in terms of assembled components (i.e. orthotics or modular fashion elements: heels and plateau), the products will be manufactured at retail facilities, where small machines can be easily managed. When the products are complex and also the relative manufacturing procedures cannot be scaled at local level (i.e. sport shoes and complete fashion shoes), the new machines will be developed and integrated as a local branch of traditional factory, where the other operations will be executed as complementary. At the end, the retails will have all the acquisitions technologies necessary to collect the data, and depending on the products will be able to fabricate the complete product (such as foot orthotics), finalize a custom solution with the production of personalized element (such as heel and plateau) assembling them on standard products; and when the requests of aesthetical and functional features are higher, in that case the data are sent to the close mini-factory at district level, where it is possible to have the entire personalized fashion shoes. The following tools/systems need to be developed and/or adapted in order to implement the described production environment: ◆ user framework for defining the core functional aspects to be achieved and their correlation with biomechanical parameters and user needs ◆ integrated system for customer data gathering ◆ 3D active foot model for advanced design ◆ advanced design and CAD/CAM tools ◆ product configurator and supply chain management framework ◆ ultra-fast and auto-configurable machine at local level ◆ additive machines for advanced insoles and fashion components ◆ flexible and auto-configurable production line ADDFactor mini-factories vision. 57 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi Beta Suisse – opportunità della digitalizzazione, modelli di business e posizionamento nella filiera audiovisiva La SSR SRG conserva centinaia di migliaia di video su formati analogici. Per favorirne la preservazione e il riuso, ha investito molto per digitalizzare il proprio materiale. L’azienda ritiene utile valutare le possibilità di valorizzare l’infrastruttura e le competenze sviluppate in un contesto imprenditoriale orientato al mercato. Ciò potrebbe anche portare benefici alla filiera dell’audiovisivo, ritenuta prioritaria nella politica economica cantonale. L’obiettivo è dunque valutare le opportunità legate all’idea imprenditoriale proposta, ideare un modello di business adatto e capire le opportunità verso la filiera e verso un centro di competenza in digitalizzazione audiovisiva. Capo progetto Giovanni Camponovo [email protected] www.supsi.ch/dsas Team di ricerca Siegfried Alberton Chiara Bernardi Alessandro Siviero Daniela Willi-Piezzi Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Partner esterni Radiotelevisione svizzera RSI (CH); Cantone Ticino, Ufficio per lo sviluppo economico (CH). Ente finanziatore Radiotelevisione svizzera Cantone Ticino Anno d’inizio e durata Maggio 2013, 18 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 58 2 3 4 5 6 7 8 Per raggiungere gli obiettivi del progetto, si è adottato un approccio in tre fasi: 1. analisi del settore e delle opportunità di business, analizzando il settore nelle sue componenti lato domanda (bisogni dei clienti, segmentazione e attrattività del mercato), lato offerta (filiera, attori e proposte di valore) e trend che influenzano l’evoluzione del settore; 2. ideazione del modello di business adatto alle opportunità e specificità del settore e dell’azienda proponitrice, attraverso workshop con l’azienda ed eventuali partner basati sul business model framework; 3. analisi del posizionamento e impatti nella filiera, attraverso il coinvolgimento di un gruppo d’accompagnamento e altri esponenti della filiera dell’audiovisivo locale. In accordo con la committenza, lo studio è stato delimitato al mercato svizzero e italiano (vagliando però attori di altre nazioni con un’influenza su tale mercato) e focalizzato sulla componente visiva dell’audiovisivo (video e film). Per l’analisi del mercato di sbocco si sono dapprima individuati, in base agli studi europei TAPE e ENUMERATE sulle collezioni di materiali audiovisivi in Europa, quattro segmenti di clientela potenzialmente interessanti: archivi audiovisivi (archivi nazionali, biblioteche, istituti scientifici e culturali etc.), broadcaster, produttori audiovisivi e altre organizzazioni (imprese ed enti). Per ogni segmento si sono raccolti dati combinando dati di studi precedenti (i.e. indagini IPMZ su broadcaster regionali svizzeri, AAMOD sugli archivi audiovisivi italiani, MEMORIAV sugli archivi svizzeri), numerose interviste semi-strutturate ad associazioni di categoria e ad attori rappresentativi di ogni segmento e due survey per i segmenti più eterogenei (produttori e archivi). I dati raccolti ci hanno permesso di stimare le dimensioni del mercato e le criticità specifiche di ogni segmento. A questo proposito si rilevano l’eterogeneità dei formati analogici recensiti, la disponibilità di infrastrutture e competenze di digitalizzazione presso broadcaster e produttori, l’avvio di progetti di digitalizzazione presso i detentori di collezioni audiovisive medio-grandi e la diffusa mancanza di chiari modelli di business sulla valorizzazione dei materiali. Questi fattori ci hanno spronato a fare un’originale riflessione sui possibili “non-clienti” (chi digitalizza tramite partnership, internamente, manca di risorse o non è consapevole del potenziale di valorizzazione) e le leve su cui agire per trasformarli in potenziali clienti. A livello di filiera, è stato possibile elaborare una mappatura della filiera in base ad un modello ARA (attori, risorse e attività) divisa in 3 livelli (fornitori di soluzioni, fornitori di servizi, clienti) e in 4 tipologie di attività (digitalizzazione, metadatazione, storage e valorizzazione). Ciò ci ha permesso di apprezzare l’elevata dinamicità della filiera: diversi attori svolgono in parallelo più attività (p.es. combinando servizi di digitalizzazione, metadatazione, storage e valorizzazione), si spostano verticalmente (da clienti a fornitori di servizi, da fornitori di soluzioni a fornitori di servizi e viceversa) e altri ancora si associano in varie forme di partenariato. Tra i trend, spiccano le trasformazioni del settore dovute allo sviluppo delle tecnologie digitali (digitalizzazione nella produzione e postproduzione audiovisivi, software semantici e sistemi di gestione dei contenuti audiovisivi, nuovi canali e piattaforme di diffusione, nuove modalità di produzione e fruizione dei contenuti etc.) e alla natura culturale del settore (necessità di conservazione del patrimonio audiovisivo, rilevanza dello stato, progetti europei in ambito di digitalizzazione etc.) che impattano in maniera positiva o negativa sulle opportunità di business nel settore. Combinando questi elementi sono state identificate diverse opportunità: partnership volte alla fornitura di capacità aggiuntive, offerte di servizi di digitalizzazione di massa altamente automatizzata focalizzati sui principali formati, offerta di servizi di consulenza e digitalizzazione a fini conservativi, offerta di servizi integrati (selezione, digitalizzazione, meta datazione, storage) e offerta di servizi di valorizzazione degli audiovisivi. Il progetto è attualmente alla fine della fase 1. I passaggi seguenti saranno quelli di confrontarsi con l’azienda e con la filiera per valutare quali opportunità sono realizzabili in base alle risorse e competenze disponibili/sviluppabili e alle volontà strategiche dei promotori e dei possibili partner del progetto imprenditoriale, tenuto conto anche delle varie iniziative – alcune con dei possibili potenziali sinergici – messe attualmente in atto dalla filiera dell’audiovisivo. Ambiente e Trend Fornitori Azienda Clienti Partner Concorrenti Modello di analisi di un settore economico. Rappresentazione dinamica della filiera. 59 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi BLOODEXTRACTOR – Dispositivo per l’estrazione standardizzata e ottimizzata del sangue residuo del cordone ombelicale Il sangue residuo del cordone ombelicale e della placenta costituisce una discreta fonte di cellule staminali emopoietiche adulte. Tali cellule vengono efficacemente impiegate nella cura di diverse patologie quali la leucemia linfocitica acuta. Il metodo attualmente seguito per la raccolta del sangue residuo è soggettivo e dipende fortemente dall’abilità ed esperienza del personale medico. Scopo del presente progetto è quello di sviluppare e realizzare un dispositivo medicale monouso in grado, mediante un proprio automatismo di aspirazione, di massimizzare il volume di sangue prelevato e offrire maggior uniformità sui prelievi. Capo progetto Igor Stefanini [email protected] www.supsi.ch/isea Team di ricerca Walter Amaro Davide Andreani Jean-Marc Jobin Raffaele Ponti Roberto Robortella Agatino Christian Tavilla Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA/ICIMSI Partner esterni Swiss Stem Cell Bank SA (CH); Microplast SA (CH); Ospedale Regionale di Lugano (CH); Ente Ospedaliero Cantonale (CH). Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Aprile 2012, 41 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Il procedimento attualmente impiegato per il recupero del sangue di cordone post-parto non consente di massimizzarne la raccolta ed è soggetto alla qualità della manipolazione effettuata. Talvolta i prelievi di sangue cordonale non raggiungono la quantità minima ammissibile per un bancaggio (60 ml) e, quindi, per l’utilizzo futuro delle cellule staminali, ivi contenute, in ambito terapeutico. Dall’analisi statistica su 3100 unità di sangue raccolto risulta, infatti, che volumi < 60ml forniscono una quantità di cellule staminali sufficiente solo per i pazienti con peso fino a circa 24 Kg, escludendo così la maggior parte dei pazienti adulti. I pazienti con circa 40Kg di peso necessitano di unità da 60-120 ml mentre per quelli da 67 Kg servono unità da più di 120 ml. Il dispositivo medicale monouso in questione, concepito per rendere il processo di estrazione di sangue cordonale più efficiente e normalizzato deve essere sviluppato e realizzato nel pieno rispetto di tutte le normative svizzere, europee e di Fact-Netcord. Esso inoltre, deve risultare di facile utilizzo e, grazie al proprio funzionamento semi-automatizzato, garantire nel contempo, una riduzione dell’incertezza dovuta al fattore umano, dei campioni più uniformi e il minor numero possibile di campioni a volume insufficiente. Obiettivi scientifici L’obiettivo scientifico principale è quello di elaborare delle strategie, dei metodi e delle tecnologie (meccaniche, elettriche o altre) che permettano una standardizzazione e normalizzazione del processo di estrazione e raccolta di cellule staminali ematopoietiche dal sangue di cordone ombelicale. Si considera la nuova procedura, unitamente 60 al dispositivo medicale sviluppato ad hoc, come la naturale evoluzione dell’attuale pratica manuale e, come tale, ci si aspetta un sensibile miglioramento in termini di ergonomia, efficienza, ripetibilità, uniformità e sicurezza. Per arrivare a questo risultato bisogna comprendere le relazioni esistenti tra i differenti parametri in gioco (volume di sangue di cordone ombelicale, tempo, ipopressione d’aspirazione, materiali e geometrie utilizzati, ecc) con lo scopo di individuare la combinazione più interessante e costruire attorno ad essa un processo on-line ottimizzato in grado, per esempio, di adattare la curva di aspirazione alle caratteristiche fisiche della partoriente e del nascituro. I concetti e gli strumenti che saranno utilizzati per arrivare a questo obiettivo sono: 1. l’utilizzo di un modello che descriva la movimentazione del sangue di cordone ombelicale in funzione dell’ipopressione applicata ai vasi sanguigni che lo contengono nonché l’effetto della struttura meccanico-plastica del kit impiegato sulla quantità di cellule staminali ematopoietiche recuperate, 2. lo studio del sistema d’attuazione ottimale impiegato nel kit per l’estrazione e raccolta del sangue cordonale (attuazione idraulica, ad aria compressa, elettromagnetico, ecc.), 3. l’utilizzo di un controllo robusto che possa adattarsi alle diverse condizioni d’utilizzo in cui il nuovo dispositivo medicale può venirsi a trovare di volta in volta (ad esempio il volume del sangue di cordone ombelicale) 4. l’adattamento e l’ottimizzazione del processo impiegato per l’estrazione e la raccolta del sangue di cordone ombelicale per il recupero delle cellule staminali ematopoietiche effettuato autonomamente dal dispositivo medicale. Obiettivi tecnici Il primo obiettivo tecnico è quello di realizzare un prototipo del dispositivo per l’estrazione e raccolta di cellule staminali ematopoietiche dal sangue di cordone ombelicale capace di normalizzare rendere più efficiente la procedura attualmente impiegata in accordo con le condizioni seguenti: ◆ riduzione del tempo dedicato alla procedura del 80% da parte dello staff medico (ginecologico ed ostetrico) presente in sala parto ◆ miglioramento dell’efficacia del processo di prelievo quantificabile in un aumento del 50% del volume del sangue di cordone ombelicale recuperato e quindi del numero delle relative cellule staminali ematopoietiche Il secondo obiettivo tecnico consiste nella concezione di un dispositivo medicale molto semplice nel suo utilizzo. Dal momento che verrà impiegato da personale con una formazione nel campo delle scienze del vivente (medicina, biologia, ecc), è imperativo che l’utilizzo del nuovo dispositivo non richieda, da parte dell’operatore, l’impostazione di molti parametri funzionali prima di poter essere utilizzato per il prelievo. Questo obiettivo comporta quindi la ricerca di soluzioni ergonomiche tali da ridurre al minimo il tempo di messa in servizio ed utilizzo e, possibilmente, prevenire l’introduzione di dati errati da parte dell’utilizzatore. Pubblicazioni Robortella, R., Tavilla, A. C., Keller, M., Stefanini, I., Rizzo, C., Albertini, V., Franconi, P., Moccetti, T. (2013) BLOODEXTRACTOR - Umbilical cord blood extractor for the standardized and optimized extraction of blood, CTI Medtech Event 2013, Berna. Robortella, R., Tavilla, A. C., Gardenghi, R., Stefanini, I., Tallone, T., Albertini, V., Panella, S., Moccetti, T. (2012) BLOODEXTRACTOR - Umbilical cord blood extractor for the standardized and optimized extraction of blood, CTI Medtech Event 2012, Lucerna. Stefanini, I. (2012) BLOODEXCTRACTOR - Standardizzazione del prelievo di sangue cordonale / BLOODEXCTRACTOR. Standardizing the collection of cord blood, Cardiocentro Cluster for Life Sciences Lugano Switzerland (Annual Report 2010-2011). Banco prova e simulazione per caratterizzazione del medical device. Principio di funzionamento del medical device. 61 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi CTC – Local flexible manufacturing of green personalized furniture Close To the Customer in time, space and cost The CTC project aims at supporting European Industry to adapt to global competitive pressures by developing methods and innovative enabling technologies towards a local flexible manufacturing of green personalized products close to the customer in terms of features offered, place of fabrication, time to deliver, and cost. This vision is implemented and demonstrated within a European industrial sector of excellence: the furniture sector. The ultimate implementation envisions a “green factory behind a glass pane” directly in the Shopping Mall, where the customer witnesses the manufacturing of its personalized furniture. Capo progetto Donatella Corti [email protected] www.supsi.ch/isteps_en/ Team di ricerca Andrea Barni Tommaso Luvini Paolo Pedrazzoli Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS Partner esterni SCM Group SpA (IT); Synesis (IT); Mc Nally & Finlay Limited (IE); Politecnico di Milano (IT); Missler Software (FR); Technology Transfer Systems Srl (IT); Veragouth SA (CH); InnovaWood ASBL (BE); Fachhochschule Rosenheim (DE). Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Giugno 2013, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 62 2 3 4 5 6 7 8 CTC promotes a new production paradigm based on local flexible manufacturing of green personalized furniture that could support European companies to become more agile and to create value by means of personalized products. The CTC project will contribute to the achievement of best in class performance making available advanced design and production technologies that also support a considerable improvement of the woodworking operations from a green impact perspective. The concept fostered by CTC aims at supporting the furniture industry in a shift towards a new production environment able to merge customer integration in product design with a fast, flexible and cost effective manufacturing facility. The achievement of the envisioned results is based on the development of the 5 following pillars. 1. Development of a Formalized Design Approach (and related software technologies) to empower “design to manufacturing in one step” (which must also take into consideration the design finalization done by the customer himself). The development of a formalized furniture design approach refers to the tools and engineering methods to make the design seamlessly compatible with the manufacturing phase (fostering a design approach standardization), and must not be mistaken for the imposition of a common design style: distinctiveness of styles must be preserved as a key added valued. 2. Development of a standardized mini-factory Production System Model that can be easily and quickly instantiated in local green factories, and whose processes and machines can be driven directly by the finalized design mentioned in the first Pillar. This model represents the factory “to be” blueprints, its logistic structure and short JIT supply chain management approach. It can be regarded as the basis for a “factory franchising” concept, where the manufacturing system can be then instantiated locally with minimal production design effort. Within the furniture sector, the demonstration will focus on bedrooms and living rooms base design, personalization and production. 3. Implementation of the local “Context Aware” Factory (which is the instantiation of the “production system model” afore mentioned in the second Pillar), with short supply chain and sales in the factory (the green small factory is ideally behind a glass pane directly in the shopping mall) of sustainable personalized furniture. This product is finalized thanks to the interaction with the customer that happens at the sales point. The “Context Aware” Factory is an instance of the “Production System Model”, meaning that the factory is built according to blueprints, production management approaches and technologies specified in the second Pillar. 4. Development of the CTC woodwork machining system, capable to empower the “Close to the Customer” concept by new flexible and sustainable manufacturing capability. Main target is the development of a next generation woodworking system with high flexibility, safety standards and easiness of use (diverse locations point to heterogeneous operator skills) with production low cost and environmental low impact, in particular for very small batches and JIT production, towards very fast delivery to the customer. The system will be usable by not-skilled workers empowered by advanced HMI control and automatic machine set-up for different production batches, and will then run continuously as in flowlike production. As the factory is meant to be instantiated “close to the customer”, the machining system must specifically tackle issues such as dust extraction and noise control. 5. Development the CTC Green Label, in order to bring to the customer awareness of the production process peculiarity and advantages, based on ISO 14955 extension to woodworking machines and on the FSC (Forest Stewardship Council) certificate label. This activity will be producing consistent knowledge to support the EC strategy on Product Footprint. The label, taking advantage also from the development of a proper assessment model, is meant to be recognizable and unified, but still articulated and capable to highlight local peculiarity. Expected benefits from the CTC project have a huge impact on the European economy considering the high number of involved actors in the wood furniture sector. Implementation of the CTC results will have a major impact for both customers and manufacturers. The creation of a franchising network, for example, could reshape the traditional supply chain and lead to benefits not only in economic terms, but also from the sustainability perspective. From the single factory point of view, the CTC project makes available advanced design and production technologies that also supports a great sustainability improvement of the woodworking operations. Schematic representation of the CTC formalized design approach. 63 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi DiFac-CH – DIgital FACtory for Human Oriented Production System IMS DiFac, involving a Korean an European and a Swiss consortium, aims to improve company competitiveness and flexibility thanks to the development of an innovative Collaborative Manufacturing Environment (CME) covering 4 key elements: Product, Processes, Resources and Human aspects (PPR+H). DiFac-CH supports the development of next generation information and knowledge management solutions by enhancing the data quality and the functionalities of traditional Enterprise Resource Planning (ERP), thanks to the integration of Semantic Web, Discrete Event Simulation and RFID. DiFac-CH promotes bidirectional information flow for improving knowledge management and supporting decision making. Capo progetto Luca Canetta [email protected] www.supsi.ch/isteps Team di ricerca Andrea Baldassarri Luca Gamma Matteo Lanini Lorenzo Sommaruga Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI/ISIN/ISEA Partner esterni CEMEX Technology Development Centre (CH); ProConcept SA (CH); Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (CH);Korean and European research consortiums in the framework of the overall IMS DIFAC project.. Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Novembre 2007, 24 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 DiFac-CH aims to foster the collaboration among the knowledge workers in order to improve company productivity and shorten new product development process. A new information management system will be developed in order to facilitate knowledge creation, management and sharing as well as to promote collaborative practices. The system will cover the entire product life cycle and will be pervasive, touching many company departments and involving all types of decisions (operative, tactic, strategic). A key aspect is the development of new methodologies and tools for ensuring a better quality of information and their reliable updating in real time as well as fostering workers involvement for both creation and use of knowledge. DiFac-CH proposes a methodological framework (Figure 1), based on three main activities: ◆ Develop an integrated and pervasive information and knowledge management system that supports knowledge collaborative creation, management and sharing; ◆ Develop a new ERP-human interface for improving production efficiency and allowing flow-shop operators to send to the ERP feedbacks without effort about manufacturing processes; ◆ Develop an RFID architecture and integrate it with standard ERP in order to improve information quality, allow real-time updating and avoid errors concerning the various transactional processes. Semantic Web based tool: The SMARTBRICKS tool, developed by CEMEX Research Group and SUPSI, integrates Business Process management (BPM) and Knowledge Management (KM) concepts. SMARTBRI- 64 Figure 1: DiFac-CH Project Methodological Framework (Flores, 2007) CKS enables CEMEX employees to share, develop and reuse BPM contents usually embedded in workers as tacit knowledge by developing and testing the AWI Semantic Web based tool. The main selected bricks for the CEMEX prototype: BPM Wiki, Training, Methodologies, Best Practices, Business Process Architecture (BPA), Process Change Management (PCM) and Research Project. Ontologies are implemented in AWI keeping the compatibility with the data structure characterising the PPR+H hub (Figure 2). In AWI some classes are specialized and new classes are introduced in order to also take into account the dimension linked with BPM and more generally management information, both explicit (mainly transactional) and implicit. Visualisation tools are provided for showing the relationships among the various classes (Figure 3). New ERP-human simulation interface: The performance and utility of ERP software can significantly improve thanks to automatic capture of shop floor data. The project investigates which information have to be exchanged between ERP and shop floor workers and define the structure of a new interface that will allow an enhanced communication, in order to monitoring in real time the shop floor performance to better manage the production processes. The structure of the visualisation, meant to be used for showing this information to the workers, has been developed in order to implement a bi-directional ERP-human interface. A suitable commercial simulation software has been identified in order to support the decision making on the basis of the data collected by the ERP. The user friendliness and the availability of visualisation tools were two important decision criteria with the objective of supporting the simulation expert not only to correctly interpret the simulation results but also to transform them into useful knowledge for optimizing the system under analysis. RFID technology integration with the ERP: A seamless integration of RFID systems can significantly affect the overall design and operation of ERP systems. One of the main challenges is the efficient management of the information flow that can dramatically grow due to the adoption of the RFID infrastructure. An integration layer is designed in order to minimize the information exchange with the ERP, which requires a very quickly access to the essential data. The developed middleware ensures a reliable and efficient data acquisition and sharing with the ERP system (Figure 4). In parallel, a business process analysis and reengineering is proposed in order to identify if a more structured environment can be provided (process simplification and standardisation) and to define the characteristics of the user interface allowing to manage the different contexts in which a reading takes place, thus to specify which of the various potential “actions” is actually undertaken. The performance of the already installed RFID infrastructure (tags and reader) has been extensively inspected in a laboratory test-bed. A simple visualisation software has been developed to easily show, how the environment surrounding the tag and the reader can influence the reading performance. This allows to determine if some modifications to the physical infrastructure are required (Figure 5). Figure 2: Interacting with the semantic world in the AWI generic prototype. Figure 2: Interacting with the semantic world in the AWI generic prototype. Pubblicazioni Digital Factory for Human-oriented Production System, Springer (2011) Edited by Canetta, L., Flores, M. and Redaelli, C. Canetta, L., Salvadè, A., Schnegg, P. A., Müller, E., Lanini, M.: RFID-ERP key data integration challenges, Digital Factory for Human-oriented Production System, Springer (2011). Lanini, M., Canetta, L., Casanova, M., Müller, E., P-Y Voirol: Implementation of a prototype of ERP-RFID interface for the Swiss luxury manufacture, Digital Factory for Human-oriented Production System, Springer (2011). Sommaruga, L., Catenazzi, N. and Baldassari, A.: Generic environments for semantic web applications, 6th Workshop on Semantic Web Applications and Perspectives (SWAP 2010), Bressanone, Italy, 21-22 September 2010. Canetta, L., Flores, M., Sommaruga, L., Pouly, M., Lanini, M.: DiFac Results: The Landscape of the Swiss project, Conference of Korean Society of CAD/CAM Engineers, Seul Korea, pp. 4757, February 2009. URI: www. difac.ch/download2.php?id=32 Sommaruga, L., Catenazzi, N., Canetta, L., (2010) The Intelligent web: tools for knowledge management and sharing, Proceedings of 16th International Conference on Concurrent Enterprising “Collaborative Environments for Sustainable Innovation” (ICE 2010) Lugano – Switzerland, 21-23 June. Flores, M. and Sommaruga, L., (2009) SMARTBRICKS: Developing an Intelligent Web tool for Business Process Management, 15th International Conference on Concurrent Enterprising, Leiden – The Nederlands, 22-24 June. Flores, M., Boër, C., Sommaruga, L., Salvadè, A., Lanini, M.: The Swiss Ims Digital Factory (DiFac) Project; Implementing ICT Technologies For Sustainable Innovation, IFAC Workshop on Manufacturing Modelling, Management and Control, IFAC-MIM 2007, pp. 71-75, November 14-16, Budapest, Hungary, 2007. Figure 4: Generic RFID infrastructure and RFID-ERP integration. 65 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi ELYSA – ELectrically Conductive Fire SAfe Polymers The objective of this project is to obtain new environmentally sustainable and commercially viable fire safe, electrically conductive bio-based polyurethanes materials to substitute halogen containing polymers, e.g. soft Polyvinyl chloride (PVC), in demanding applications. ELYSA addresses the technical markets of, for example, clean rooms, data centres and heavy duty applications such as industrial plants and oil platforms. The consortium aims to realize halogen-free UL94-V0 (no burning) polymeric materials with electrical resistivity ≤ 1000 Ω·cm exploiting synergisms among additives, material structure and process. In a number of applications (e.g. clean rooms, data centres, industrial plants, nuclear plants and oil platforms), the risk of fires and explosion due to electronic discharge lead the stakeholders to use fire safe polymeric materials modified with electrically conductive fillers. Capo progetto Andrea Castrovinci [email protected] www.supsi.ch/icimsi Fire-safe (UL94 V0) electrically conductive polymeric compounds provide static dissipative, ESD protection, EMI/RFI shielding and find applications in the electric and electronic markets as well as in ATEX environment such as piping, flooring, industrial plants, etc. Team di ricerca Michele Banfi Rosane Dos Santos Moreno Loris Giulio Scocchi Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI/ISTePS Partner esterni Swiss Industrial Promotion sa (CH) Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Novembre 2012, 18 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 66 2 3 4 5 6 7 8 To achieve good balance among fire performance, electrical conductivity and mechanical properties soft (flexible) Polyvinyl Chloride (PVC) and halogen flame retarded polymers loaded with conductive fillers have been widely used, so far. However, in the last years halogen containing polymers, including PVC, have been subject to a hostile attitude of environmental and consumer organisations. Directives and legislations are leading to the elimination of some halides compounds from commercial goods. For example, the combination of the WEEE (2006) and RoHS (2002) directives has lead to the elimination of two effective classes of flame retardant, i.e. polybrominated biphenyls (PBB) and polybrominated diphenyls ethers (PBDE), from electrical and electronic equipments. Additionally, the European Parliament, in its adopted report, is calling on the Commission to prepare a long-term strategy to make it more difficult or at the very least more expensive, for PVC producers to place their products on EU markets. Even if no important restriction to PVC has been released by governments world-wide, private companies such as Apple, Sony Ericsson, Nokia, HP, Acer, Samsung, Dell, Lenovo, Toshiba, Sony, Panasonic, etc. are progressively eliminating PVC from their products. Stakeholder are therefore under pressure to develop new efficient and effective halogen-free polymers, providing a balanced set of properties, combining fire safety, electrical conductivity and mechanical characteristic, at a given price-range. This still represent a challenge in many technical sectors, where an effective substitute of PVC has not been found, yet. Beside the market attitude to reduce the use of halogen containing polymers, a positive trend related to the bio based polymers can be observed. In an effort to move away from petrochemical raw materials, both the Western Europe, North America, and Japan have developed guidelines that accord preferential treatment to products procured by public institutions that are classified as bio preferred and meet minimum renewable raw material content standards. Japan is also influencing the growth in bio plastics. In 2002 the Japanese government established the challenging goal that by 2020, 20% of plastics used in that country should come from renewable feedstocks, rather than traditional petrochemicals. Furthermore, ‘greening’ and ‘sustainability’ have become embedded in the long-term business strategies of major corporation’s as well as small enterprises businesses. Industrial experts project that by 2012 demand for bio-based durable goods will account for almost 40% of the global bio plastics market. Currently TPEs are being targeted for specialty development. Thermoplastic polyurethane (TPU), nylon 11, and copolyester elastomers are leading this bio-based charge in the 6.6 billion pounds (US$9.75 billion) 2008 global TPE market that will grow to 8.5 billion pounds by 2013 (US$15 billion). Volume growth will average 6% per year, with dollar value growth at 7.5% per year. Higher performance/value TPU systems account for roughly 15% of the total volume. The combination of safety and environmental issues defines a new market, opening business opportunities, in applications such as, for example, paving and piping in demanding applications. ELYSA materials during flammability tests. ELYSA concept. 67 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi FIBROSPHERE – Silk fibroin microsphere for bedsores effective treatment The FIBROSPHERE project aimed at developing new options to exploit the value of silk production wastes, transforming them in high-value medical and cosmetic devices for the effective treatment of skin diseases, such as bedsores, dermatosis and psoriasis, overcoming currently available commercial solutions. Research efforts resulted into three major results: two integrated equipment for the processing of silk fibroin and one set of pre-clinically tested medical devices for the treatment of skin diseases. Capo progetto Renzo Longhi [email protected] www.supsi.ch/icimsi Team di ricerca Davide Carlo Andreani Luca Geranio Silvia Menato Marzio Sorlini Sara Vignati Dipartimenti e istituti afferenti DTI - ICIMSI/ISTePS Partner esterni Centro Tessile Serico (IT); Micro-Macinazione SA (CH); Nembri Industrie Tessili (IT); Innovhub – Stazione Sperimentale per la Seta (IT); Università degli Studi di Pavia (IT). Ente finanziatore EUREKA Eurostars Programme Anno d’inizio e durata Settembre 2010, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 68 2 3 4 5 6 7 8 The project FIBROSPHERE is meant to develop an innovative production process meant to manufacture effective natural medical devices for the treatment of bedsores, dermatosis and psoriasis, starting from properly produced silk yarn or from silk textiles production wastes. Currently commercialized treatments for bedsores and similar skin diseases are all formed by hydrogel, emulsions or comparable morphologies (recently alginate), enabling a rapid reabsorption of the active ingredient, combined with a component meant to repair the wound from the environment (usually polyurethane). A natural alternative for these solutions is fibroin, that is the finest protein forming silk yarn. Biocompatibility, biodegradability, anti-immunogenicity and non-toxicity make fibroin an extremely promising candidate for biomedical applications. Fibroin’s own filming properties together with its formulation in microstructures should allow to accomplish the same functions as the existing solution, though with improved therapeutic effects. However, production technologies for fibroin fail to produce fibroin with a morphological structure suitable for topical applications. The final goal of the project is the development of an innovative set of production technologies enabling a sustainable transformation of raw silk yarn and silk by-products into value-adding and high-performing fibroin-based devices intended for the effective treatment of skin diseases bedsores. Innovation concerns: ◆ the product: to produce more performing than already on-the-market solutions for the treatment of such invalidating diseases; ◆ the process: to develop new production processes for transforming natural fibers into aerosol aggregations; ◆ the supply chain: collecting and transforming silk production wastes from silk manufacturing companies from Como and Ticino to enable the exploitation of this by-product. Involved partners have had the opportunity to transform a germinal, lab-scale proof of concept into a concrete about-to-be-commercialized product. Research efforts resulted into three major results: two integrated equipment for the processing of silk fibroin and one set of pre-clinically tested medical devices for the treatment of skin diseases. The research pathway has been carried out through the development of lab-scale modules allowing to process minimum volumes and to fix procedures, prior to scale-up each stage to form pre-industrial, fully functional and validated prototype of the entire treatment. Obtained results are briefly described below: ◆ A process intended for silk protein solubilization and ultrafiltration. The prototype designed and developed at ICIMSI in collaboration with the Italian partners (a patent on the technology and on the process has been filed on July 2013) has been validated to effectively transform silk fibers into an ultra-filtered aqueous solution of fibroin intended for cosmetics and pharmaceutical application. Market studies performed within the project highlighted this equipment as the unique of its kind. Further tests are still carried out with the recovered sericin, the second protein forming silk that is currently eliminated during the silk degumming process, and the preliminary obtained results are really promising; ◆ A process enabling micronization of alkaline-attacked silk. The equipment prototype has been tested and patented, and is currently used for the production of compounds for pre-clinical and clinical tests (see point below). The monitored performances are really interesting, both technically (in terms of uniformity of the produced compounds and repeatability of the process) and economically (cost-effectiveness of the production makes it suitable for mass commercial medical devices); ◆ A pre-clinically tested set of compounds based on a spray composition from pressurized canisters, comprising fibroin SEM inspection of silk fiber: twin thread of fibroin, coated by sericin protective cover. co-micronized with an alginic acid salt, a micronized calcium salt and a silver and/or copper source intended for the treatment of skin diseases, especially bedsores. Fibroin properties, that were the trigger of the initiative, are amplified and integrated with those of (i) alginate, a polymer with bio-adhesive properties able to absorb exudates and to ensure drainage and hydration of wound injuries, and of (ii) (colloidal) silver (or copper), assuring antibacterial effects. Pubblicazioni Chlapanidas, T., Faragò, S., Lucconi, G., Perteghella, S., Galuzzi, M., Mantelli, M., Avanzini, M.A., Tosca, M.C., Marazzi, M., Vigo, D., Torre, M.L., Faustini, M. (2013) Sericins exhibit ROS-scavenging, anti-tyrosinase, anti-elastase, and in vitro immunomodulatory activities. International Journal of Biological Macromolecules, 58 (2013), 47–56. SEM inspection of microspheres of ultrafiltered fibroin. Solubilization and ultrafiltration pilot plant. 69 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi FITS – Flexible Intermodal Transport Systems FITS propone lo studio di soluzioni innovative nell’ambito del trasporto intermodale tramite un approccio sistemico che integri elementi eterogenei e complementari alla rete di trasporti su strada e all’infrastruttura ferroviaria. L’approccio integrato al problema del traffico intermodale permette di considerare i suoi vari componenti costitutivi - infrastruttura di carico e scarico, architettura della rete logistica, modelli di business, soluzioni IT di supporto, normative e politiche dei trasporti – in una visione di ampio respiro, in grado di sviluppare e combinare scenari di soluzione che considerino i fabbisogni e i vincoli legati ai contesti reali attraverso un’attività condivisa e collegiale. Nella società odierna, la gestione del trasporto merci sta diventando una problematica di notevole rilevanza per le regioni maggiormente interessate dalle direttrici di trasporto Europeo. La Svizzera e il Ticino, sedi di un’importante svincolo dell’asse Genova Rotterdam rappresentano un punto nevralgico per il flusso delle merci in transito. Basti pensare che nell’anno 2010 i mezzi pesanti che hanno attraversato le alpi attraverso il Gottardo hanno superato le 900.000 unità e che l’Europa prevede di raddoppiare entro il 2020 la quota di merci trasportate con modalità ferroviaria lungo l’asse Nord-Sud. Parallelamente la confederazione ha modificato la costituzione ed introdotto nuove leggi volte allo sviluppo del trasporto intermodale, imponendo tra l’altro la riduzione dei transiti stradali attraverso le alpi svizzere dagli attuali 1.180.000 (dati 2009) a soli 650.000 nel 2020. Capo progetto Mattei Gianpiero [email protected] www.supsi.ch/isteps_en Team di ricerca Siegfried Alberton Walter Amaro Michele Banfi Andrea Barni Luca Canetta Massimiliano Cannata Federico Corboud Roberto Klaus Claudio Pagnamenta Giacomo Poretti Andrea Emilio Rizzoli Matteo Salani Dipartimenti e istituti afferenti DTI, DSAS e DACD Partner esterni Ufficio federale dei trasporti (CH); Ufficio federale dello sviluppo territoriale (CH); Cantone Ticino (CH); Ente regionale per lo sviluppo del Bellinzonese e Valli (CH); Rapp Trans AG (CH); Hupac SA (CH); RailValley (CH); RailCare (CH); FFS (CH). Ente finanziatore Fondo per la ricerca SUPSI Anno d’inizio e durata Agosto 2012, 29 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 70 2 3 4 5 6 7 8 In tale contesto il progetto FITS propone lo studio di soluzioni innovative nell’ambito del trasporto intermodale che favoriscano il trasporto combinato. Nel trasporto intermodale le percorrenze principali si effettuano per ferrovia, vie navigabili o per mare, mentre i percorsi iniziali e/o terminali sono realizzati su strada. L’ambito del progetto interessa tutti i processi che consentono il trasferimento del percorso di semirimorchi e autocarri dalla strada alla ferrovia. Un’analisi delle lacune presenti all’interno della catena del trasporto intermodale condotta tramite studio della letteratura e interviste con i partner industriali coinvolti nel progetto ha permesso di identificare le barriere attualmente più rilevanti all’interno della catena del trasporto intermodale. In particolare le “barriere” che si frappongono all’adozione di questa modalità di trasporto per la merce, si possono raggruppare in quattro diverse famiglie: organizzative, infrastrutturali, operative ed economiche. In Figura 1, le maggiori cause limitanti l’adozione del trasporto intermodale sono state identificate e rapportate con il contesto in cui FITS opera. La presenza di tali barriere rappresenta un chiaro ostacolo all’adozione dei programmi Nazionali ed Europei sulle politiche dei trasporti ed è evidente la necessità di un approccio integrato e innovativo su più livelli, che FITS intende affrontare sviluppando gli obiettivi elencati di seguito. 1. Lo sviluppo di una rete collaborativa di ricerca sul trasporto intermodale, che agisca in maniera pragmatica e propositiva nei confronti delle esigenze di un trasporto merci sostenibile. Essa sarà costituita da entità provenienti da diversi ambiti: università, partner industriali e istituzionali. 2. Il concepimento di una metodologia per la generazione e valutazione di scenari intermodali alternativi: le soluzioni verranno sviluppate con approccio sistemico e verranno valutate tenendo simultaneamente in considerazione tutti gli aspetti tecnologici, di business, economici, ambientali e sociali legati al successo del progetto e misurati considerando l’intero ciclo di vita della soluzione proposta (Figura 2). 3. Il supporto ai partner istituzionali del progetto per lo sviluppo di complementi normativi e di pianificazione del territorio. La visione olistica applicata e il forte coinvolgimento di tutti gli attori interes- sati, tramite lo sviluppo della rete di collaborazione, permetterà di comprendere quali complementi normativi possano favorire l’adozione di una soluzione adeguata e il raggiungimento di tutti i benefici ad essa associati. Tenendo in considerazione i vari fabbisogni, le competenze del team di progetto e i fattori critici di successo dell’intermodalità, il progetto ha sviluppato un concetto su base GIS (Geographical Information System) Intermodal Framework Decision Support System (IFDSS), che prevede la realizzazione di una piattaforma a supporto dell’intermodalità, sulla quale in futuro potranno nascere ed essere sviluppate ulteriori funzionalità. Tale piattaforma permetterà ai differenti utilizzatori di disporre di uno strumento in grado di fornire una visione sistemica e quantitativa dell’intermodalità, combinando diverse visioni afferenti agli ambiti delle tecnologie e processi per il carico/scarico, della configurazione dell’assetto della rete logistica, dell’Infrastruttura ferroviaria, dei modelli di business, dell’infrastruttura informatica a supporto, e delle potenziali implicazioni politico legislative (Figura 3). La piattaforma che allo stato attuale risponde solo ad una parte dei fabbisogni degli stakeholder di progetto è stata tuttavia sviluppata tramite un’architettura basata su modelli concettuali e matematici scalabili ed aperti ad integrazioni e sviluppi futuri. Figura 1: rappresentazione schematica di alcune delle funzionalità offerte del prototipo della piattaforma sviluppata nel progetto (IFDSS); essa, costituisce il punto di partenza per lo sviluppo di un sistema di supporto alle decisioni dedicato al trasporto intermodale. Figura 2: il progetto è un esempio di lavoro di team che, integrando competenze multidisciplinari, è stato in grado di analizzare e sviluppare metodi e strumenti dedicati all’analisi dell’evoluzione del trasporto intermodale. Figura 3: Architettura del Intermodal Framework Decision Support System (IFDSS) con la mappatura del coinvolgimento dei vari istituti. 71 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi HCD 2.0 – Home Charge Device The HCD 2.0 project, supported by the CTI, is a collaborative project among Protoscar, a highly innovative company, active in the design of electric cars since 1987, and SUPSI, with its institutes IDSIA, ISAAC, ISEA, and the Luzern based company Evtec. The objective of the HCD 2.0 project is to design, develop and realise a new generation of “smart” chargers able to sense the status of the electric grid load, by measuring the local voltage, and to schedule the recharge in order to minimise costs for the user and the impact on the distribution grid. In a field which is gearing itself up for the massive electric mobility boom of the next years, a lot of interest is building on EV charging, charging station production, grid stability, communication between vehicle, charging station and the electricity grid. It is for this reason that Protoscar, in order to be ready with new innovative products for the upcoming needs requested by future electric mobility scenarios, has teamed up with SUPSI to design a new home charging station with a leading edge on competitors. Capo progetto Luca Maria Gambardella [email protected] www.idsia.ch Team di ricerca Giancarlo Dozio Fabio Foletti Alessandro Giusti Ronny Meoli Davide Rivola Andrea Emilio Rizzoli Roman Rudel Matteo Salani Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA/ISEA DACD – ISAAC Partner esterni Protoscar SA (CH) Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Febbraio 2012, 20 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 72 2 3 4 5 6 7 8 The key innovation of the new charging station is represented by the smart Swiss2Grid algorithm which allows the charging processes to be optimized in order to shift peak loads and prevent grid problems, while assuring maximal safety and reduced electricity costs to the final user. Specific modules of the overall Swiss2Grid algorithm will monitor and forecast the user’s behavior, EV and electrical network status and plan for optimal charging processes. Besides the development of the algorithm, new and improved electronic systems will be developed to sensibly reduce system’s consumption and production costs. Furthermore, the HCD 2.0 will be equipped with power line and wireless communication protocols in order to be able to exploit new opportunities for services related to the market of EV charging and also to give the option for the integration in home automation controls for improved comfort and even better optimization of the energy efficiency. The implementation of the intelligent Swiss2Grid algorithm is a convincing solution to interface the HCD to the grid and to overcome future problems brought forward by mass electrification of mobility. Moreover, the S2G algorithm has the advantage of being effective right now, and not in a future where the majority of vehicles will be EVs. Even with a few or moderate numbers of vehicles charging, a notable and beneficial regulation and optimization of the low-voltage electricity grid could already be observed. This is courtesy of the bottom-up approach, according to which the grid regulation is performed from the bottom (each “intelligent” household) to the top (power plant, high voltage distribution grid): it is basically the opposite strategy if compared with standard concepts used by power utilities also for other applications, where a “centralized intelligence” regulates all the “dumb sub-units”. The type of installation (home/work) of HCD2.0 is also another key factor: it is typically at home or at work that the car is parked for a period of time long enough to complete the charging process (for example, at home the car is parked from 7pm to 7am, but full charging is already completed within 5 hours), while at public stations we want to have the car full as soon as possible. Thus, we have less possibility to shift the charging loads at public infrastructure level. The autonomous grid regulation supported by the Swiss2Grid algorithm will be in most cases performed at home or at the workplace, and HCD2.0 is the right product to deliver this type of solution. We therefore believe that there is a real need for this type of product. Pubblicazioni Giusti, A., Salani, M., Di Caro, G., Rizzoli, A. E., Gambardella, L. (2014) Restricted Neighborhood Communication Improves Decentralized Demand-Side Load Management. IEEE Transactions on Smart Grids, 5 (1). pp. 84-91. The ultimate goal is to fully industrialize the product, achieve IEC certification and enter the market in the short term, possibly becoming one of the international leaders in this field, thanks to the technological transfer acquired during the CTI project. A mock-up of HCD2.0 73 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi HFTester – il rivoluzionario strumento a microonde per l’analisi non invasiva di materiali HFTester è un sistema elettronico innovativo di analisi non invasiva di materiali basato sull’utilizzo di segnali a microonde. L’apparecchio elettronico è composto da una coppia di sensori, una centralina di generazione e pre-analisi dei segnali ad alta frequenza e un software che integra specifici algoritmi di analisi e provvede alla visualizzazione e stoccaggio dei risultati delle analisi. Lo strumento, grazie alla sua versatilità, può essere applicato ai più svariati campi di applicazione relativi all’analisi dei materiali. L’evoluzione del prodotto è stata adattata, tramite vari progetti, all’analisi di diversi tipi di materiali quali per esempio: tabacco, calcestruzzo, inerti, etc. Capo progetto Andrea Salvade [email protected] www.tthf.supsi.ch Team di ricerca Thomas Bartesaghi Tommaso Pagani Claudio Pagnamenta Damiano Pellegrini Samuel Poretti Tiziano Teruzzi Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA DACD – IMC Partner esterni MEET Sagl (CH); Ammann SA (CH); Lombardi SA (CH); Smartec SA (CH); Berner Fachhochschule (CH); Holcim SA (CH); Consorzio Alptransit (CH); Precicast SA (CH); Muttoni e Beffa SA (CH); New Celio Engineering Sagl (CH); Huggenberger SA (CH). Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI; Fondazione Lombardi. Anno d’inizio e durata Settembre 1999, 120 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 74 2 3 4 5 6 7 Introduzione Dal 1999 il laboratorio TTHF (Telecom Telemetria e Alta Frequenza) della SUPSI, congiuntamente con l’azienda MEET sagl di Coldrerio ha sviluppato, e segue tuttora la sua continua evoluzione, un prodotto in grado di analizzare vari tipi di materiali in modo non invasivo utilizzando un innovativo sistema basato sull’utilizzo dei segnali elettromagnetici a microonde. Lo strumento di misura, chiamato HFTester e commercializzato con il marchio registrato Wavetester™, permette l’analisi non invasiva in tempo reale di svariati tipi di materiale. Il medesimo principio di misura può essere utilizzato anche nel settore delle indagini medicali. Principio di funzionamento e descrizione tecnica del prodotto Il principio di funzionamento è basato sulla proprietà che ogni materiale ha di interagire con i campi elettromagnetici, influenzando così la propagazione di microonde al suo interno e alterandone le caratteristiche quali ampiezza, fase, velocità. Questo tipo di interazione varia da materiale a materiale, in funzione della propria composizione e soprattutto in funzione del suo tenore di acqua. Lo strumento è quindi in grado di “leggere” questa sorta di impronta digitale che lo caratterizza o di diversificare materiali dello stesso tipo che presentano caratteristiche diverse. Il punto di forza dello strumento è la possibilità di effettuare una misura precisa e in tempo reale senza alcun contatto tra i sensori e l’oggetto in analisi. La Figura 1 mostra lo schema a blocchi del sistema sviluppato. La centralina elet- tronica provvede alla generazione, acquisizione e condizionamento dei segnali ad alta frequenza necessari per la misura. I dati grezzi sono poi trasferiti, attraverso una connessione di rete, ad un PC che li elabora tramite algoritmi specifici fino ad ottenere il risultato delle misure che viene stoccato e visualizzato a schermo per l’utente. I sensori, che possono essere di varia forma e dimensione, provvedono alla conversione del segnale elettrico ad alta frequenza in un segnale elettromagnetico. La misura viene effettuata ponendo il materiale tra i due sensori senza la necessità di un contatto fisico. Evoluzione del prodotto e campi di applicazione Il progetto principale (HF-TESTER finanziato da CTI) che ha portato allo sviluppo di questa piattaforma verteva sulla necessità di quantificare il contenuto di acqua nelle balle di tabacco in modo rapido, non invasivo e completo. La Figura 2 mostra il portale di acquisizione realizzato per la misura in linea dell’umidità delle balle di tabacco. Il materiale, scorrendo attraverso di esso tramite dei nastri trasportatori, viene analizzato in profondità evincendo così il suo tenore di acqua come pure l’eventuale presenza di punti singolari di marcescenza al suo interno. Gli ottimi risultati di tale progetto hanno portato alla realizzazione di un prodotto commerciale oggi largamente utilizzato in questo settore. La versatilità dello strumento ha scaturito nuove applicazioni che però hanno forzatamente necessitato, pur mantenendo lo stesso principio di funzionamento, diversi adattamenti della strumentazione. Di seguito alcune evoluzioni dello strumento tramite specifici progetti: HF-BetonTester: Sviluppo del sistema base per la misura del contenuto di acqua materiali inerti per la produzione di calcestruzzo. L’attuale strumentazione derivata dal progetto viene utilizzata con successo in svariate centrali di produzione di calcestruzzo tra i quali i cantieri Alptransit di Bodio e di Sigirino e la quasi totalità delle centrali di betonaggio Holcim in Ticino. HF-BetonMIX: Ulteriore sviluppo dello strumento in collaborazione con il dipartimento DACD in modo tale da consentire una misurazione precisa del contenuto di acqua nelle miscele di calcestruzzo direttamente all’interno dei miscelatori industriali con il fine di definire la corretta miscela desiderata e la relativa omogenità. HF-AMMAN: applicazione del sistema di misura alle centrali di produzione di asfalto, per la detezione del contenuto di acqua nei materiali inerti necessari per confezionare, dopo una corretta essicazione, il prodotto finale. HF-Ceramica: applicazione del sistema di misura per la detezione del contenuto di acqua in forme ceramiche usati per la produzione in fonderia di oggetti metallici. Pubblicazioni Wood moisture detection: applicazione del sistema di misura per la detezione del contenuto di acqua durante il processo di essiccazione del legno da costruzione. Solite (Soil Liquefaction Test): Sviluppo di un sistema portatile per la detezione del contenuto di acqua nel sottosuolo per la prevenzione del fenomeno di liquefazione del terreno. Salvadè, A. & Bartesaghi, T. (2004) Wavetester – die nichtinvasive «Schnüffelnase» für Feuchtigkeit. Technische Rundschau (Binkert Medien). Tutti questi progetti hanno portato ad una vasta gamma di varianti dello strumento in grado di soddisfare le più specifiche applicazioni industriali. Il laboratorio TTHF è attualmente coinvolto nell’ulteriore sviluppo di uno strumento per applicazioni radar e di imaging tomografica a microonde in campo medicale. Salvadè, A., (2001) Microwave tester, nuovo sistema di controllo per materiali sviluppato alla SUPSI. Metrocubo (ANPEL MILANO). Monleone, R., Pastorino, M., Poretti; S., Randazzo A., Massimini; A.& Salvadè, A. (2012) Microwave Materials Characterization Chapter of a Book Chapter Title: “Nondestructive Evaluations by Using a Prototype of a Microwave Tomograph” 2012 (INTECH - Open science). Salvadè, A.& Bartesaghi, T. (2004). Mikrowellen Messsystem für die Feuchtebestimmung in Bauwerkstoffen. Feuchtetag (Berlin DGZfP). Salvadè, A., Bartesaghi, T. & Pellegrini.(2005). Système à micro-ondes non invasif pour la mesure de la quantité d’eau dans les agrégats et dans le béton – 2005. Salvadè, A., Bartesaghi, T., Pellegrini, D., Poretti, S. & Monleone, R. (2006). New NDT for the meas. of the water in the materials: concrete and aggregates, Proceedings fib Betontag. Salvadè, A., Poretti, S. & Monleone, R. (2010) Ceramic moulds production process time optimization using innovative contactless microwave moisture measurement method. EICF. Maffongelli, M., Monleone, R., Pastorino, M., Poretti, S.& Randazzo, A. (2007) A non-invasive microwave method for the inspection of wood beams. ICONIC. Fig.1: schema a blocchi del sistema di misura Fig: 2: setup di misura per il tabacco Fig. 3: setup per la misura degli inerti Schema a blocchi del sistema di misura. 75 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi HPMEDM – High Performance Measuring and Micro Electrical Discharge Machining HPMEDM designs, develops and validates an innovative production system for evaluating and improving micro-EDM machine tools performances. HPMEDM implementation is based on two main pillars: integrating in line an inspection system to detect the position of free-form workpiece surface and developing an innovative CNC to correct machining operation and to implement a QC (Quality Control)-production loop with high performance and reduced machining time. The project objectives consist in solving some important technological challenges to get to the realization of a new generation of high performance, integrated, processing and measuring machines. Such an ambitious final goal is primarily motivated by the user demands that show a propensity to invest in new production systems only against real and measurable benefits in terms of obtained accuracy and reduced machining times. Capo progetto Marco Silvestri [email protected] www.supsi.ch/isteps Team di ricerca Michele Banfi Mikael Bianchi Giorgio Rigamonti Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS/ISEA Partner esterni Partner industriale riservato Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Settembre 2013, 30 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 The objectives can be summarized as follows: 1. Integration: creating a totally integrated machining system by means of EDM and automated workpiece measurement based on 3D scanning technologies. This introduces important competitive advantages both in terms of plant cost reduction and in terms of machining time and cost reduction, eliminating the need for additional machines or stations for in line quality control and statistical process control with three main purposes: check the incoming semi-finished workpiece to improve the suppliers management, know in detail its characteristics to recalculate the working processes to be performed, verify the EDM machining result directly on machine. The inspection system can reach such a level of integration through the implementation of a high bandwidth communication channel between the modules, able to transmit the huge amount of data generated by 3D scanning. 2. Intelligent manufacturing: the large amount of data gathered from the inspection system will be treated by a 76 feature extraction process, in order to monitor the critical parameters of the manufacturing phases prior to the EDM machining (e.g.: casting and coating) to check the work quality of the machine itself and to assist decisions. The final goal of this monitoring is to help all manufacturing phases to operate at their full potential. In other words, HPMEDM will include tools for early problem detection, trying to prevent problems, rather than correcting them after they have occurred. 3. Higher accuracy: can be obtained by means of a highly performing control, using control concepts like state-space control, LQR-control and enhanced feedforward techniques. These will affect several 3D machining issues, including trajectory generator, machine dynamics and precision. The new control system will be characterized by the reduced sample time and the increased amount of information transferred among modules. It has to be noticed that in the main application field considered this goal can be translated as obtaining better efficiency, cutting costs and reducing pollution. A key tool to enhance machine accuracy will consist in including a sufficiently detailed modelling of the EDM process and of the axis dynamics, in order to enable efficient feed-forward control approach. 4. Adaptive machining: the machine will be able to modify the part-program and to adapt it to the geometrical variations of each semi-finished workpiece without the need of a full cycle through the CAM software (measurement – CAM – program generation). This is expected to be really important cost savings for the manufacturing system and higher productivity of the process. The goal is not merely the result of production and inspection systems integration, but requires an innovative development of software tools for automatic tuning, using parametric and probably non-parametric identification to estimate the process critical parameters and to optimally adjust them. Examples of adaptability to special tasks are: Reducing the complexity of the workpiece holder and therefore costs, design time and production time of the fixture; Improving the accuracy of the machining when laser and EDM are used on the same machine for ceramic coated workpieces; 5. Modular implementation: on both hardware and software sides. The competitiveness in the global market also depends on the ability to adapt and reuse developed modules to meet the always different needs of the customer. This objective can be achieved only by developing a platform continuously able to integrate the best devices that over time come to market by creating appropriate mechanical, electronic and software interfaces. Current industrial partner’s technology is already based on a modular concept. Within the project, this architecture will be fully revised to meet the needs dictated by the new integration concept and to open the way for a generation of machines that arises as an innovative benchmark against competitors in the fields of application described. Correction feedback loop. The SARIX MACHline machining centre HW and SW of the SARIX’s new EDM control unit. Turbine blade on a camera measuring machine. 77 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi MAN-MADE – MANufacturing through ergonoMic and safe Anthropocentric aDaptive workplacEs for context aware factories in EUROPE MAN-MADE aims at defining new socially sustainable workplaces where workers are at the centre of the factory, on the one hand, in terms of workplace adaptation to skills, expertise and characteristics of each single worker and, on the other hand, in terms of capability to make the most out of worker’s knowledge and potentials across all age groups and different roles, simultaneously fostering enhanced worker’s safety. MAN-MADE promotes the vision of an effective integration of this anthropocentric factory within the social environment and encourages the provision of extended services to workers. Two pilot implementations in the transportation industry and in the white-goods are foreseen. Capo progetto Andrea Bettoni [email protected] www.supsi.ch/isteps_en.html Team di ricerca Marino Alge Marco Cinus Paolo Pedrazzoli Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS Partner esterni Whirlpool Europe Srl (IT); Politecnico di Milano (IT); AlstomTransporte SA (ES); Instituto de Biomecanica de Valencia (ES); Consorzio Synesis (IT); Technology Transfer System Srl (IT); Instituto Tecnologico y de Estudios Superiores de Monterrey (MEX); Framos Gmbh (DE). Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Settembre 2013, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 78 2 3 4 5 6 7 8 The MAN-MADE project aims at defining new socially sustainable workplaces where the human dimension is a key cornerstone. The promoted anthropocentric workplace takes into consideration the main human-centric factors governing production: ◆ Efficiency (workflows and processes, machinery performance, ergonomics) ◆ Occupational Health and Safety (OHS) and OHS Risk management ◆ Effective use of knowledge Evolving characteristics of each single worker in terms of age, expertise, attitudes and health conditions, imply an ever changing profile of skills and tasks, that need to be considered in terms of work organization and workplace adaptation as well as to make the most out of worker’s knowledge and potentials. The effective integration of the worker-aware factory in its social environment needs to be dynamically analyzed evaluating constraints and opportunities, linked with specific stakeholders and local conditions. The implementation of strategies for these factories need to be defined in terms of organization of work (i.e. remote work, flexibility, interoperability), production planning and relocation, management of incentives and facilitations for the workforce (transport, shopping), vocational training and lifelong learning. In order to address these challenges, MAN-MADE will develop new concepts and solutions both for existing and new production plants in order to enhance flexible, safe and smart production where adequate levels of automation are applied, while main- taining a level of employment with highly satisfied and skilled workers. This concept will be implemented addressing 4 main objectives: 1. Know the worker / factory / context ◆ Know the worker: continuous gathering of the worker information including health, anthropometric data, functional capacities, resident knowledge, information relevant to the identification of the optimal working conditions ◆ Know the factory: development of a formalized approach for representing the factory with all the factors that influence the human centered anthropocentric perspective of MAN-MADE ◆ Know the context: identification, formalization and use of economic, social and environmental factors potentially influencing decisions and strategies of the factory concerning accessibility, inclusiveness and efficiency. 2. Design and Deploy the anthropocentric, ergonomic and safe workplace, and the related enabling technologies needed to empower the workplace actual instantiation in the selected demo sectors. The worker-adaptive workplace will be capable to elicit specific knowledge and make it available to larger group of users. 3. Plan the production and Organize the work: development of worker-aware and context-aware workflows design and process planning tools, based on a dynamic worker-centric task allocation, resource allocation, and matchmaking, also triggering personalized lifelong training programs based on the actual evolution of each worker’s profile. 4. Produce with context-aware factories integrated in their social environment. The project proposes an innovative point of view through which a factory and its workers are seen: instead of adopting a classic third-person perspective, where workers are just static elements of a complex, hierarchical representation of the production environment, MAN-MADE puts the person at the center of the stage, looking through his eyes, from a first person point of view, at the activities, interactions and relationships in which he is involved. The adoption of this approach is fundamental to effectively enable a shift of paradigm from the labor-centric to the anthropocentric manufacturing environment, in which the worker is no more conceived simply as someone doing a job somewhere, but as a person, leveraging his competencies and skills to provide an active contribution to the society where he lives. MAN-MADE results will indeed have a huge impact on the productivity rate due to an enhanced use of human resources and reduction of accidents. The MAN-MADE project will contribute to the achievement of best in class performance, making available advanced anthropocentric workplace technologies that also support a considerable improvement of worker integration in the social environment. The MAN-MADE impact is also guaranteed by the influence and relevance of the two pilot implementations in the transportation industry (Alstom, with more than 92.000 workers worldwide) and in the white-goods sector (Whirlpool, with more than 14.000 workers). Pubblicazioni Bettoni, A., Cinus, M., Sorlini, M., May, G. & Taisch, M. (2014) Anthropocentric Workplaces of the Future Approached Through a New Holistic Vision. In: Proceedings of the APMS 2014 International Conference, Ajaccio, France. (to be published) May, G., Maghazei, O., Taisch, M., Bettoni, A. Cinus, M., Matarazzo, A. (2014) Toward Human-centric Factories: Requirements and design aspects of a worker-centric job allocator. In: Proceedings of the APMS 2014 International Conference, Ajaccio, France. (to be published). MAN-MADE will ensure that tomorrow’s factories will be a much better working environment, thus encouraging skilled human resources to work in manufacturing. Man-Made vision. 79 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi SAM – Sustainability Assessment and advisory in Mould&die Most innovative manufacturing companies are today adopting sustainability as a reference pattern to re-define business processes and relationships with stakeholder, as a driver to reduce their product lifecycle impacts and to identify interesting innovation opportunities. SAM aims at developing and providing to the (especially Swiss) mould&die industry a new methodology and new tools to innovatively assess current sustainability performances and advise on most effective innovation patterns for sustainability enhancement in new product design in order to proactively answer to increasingly demanding customers and regulations. Capo progetto Marzio Sorlini [email protected] www.supsi.ch/isteps Team di ricerca Marino Alge Alessandro De Carolis Luca Diviani Alessandro Fontana Paolo Matarrese Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS/ICIMSI Partner esterni Interroll SA (CH); Premec SA (CH); Workablecom SA (CH). Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Novembre 2012, 24 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 80 2 3 4 5 6 7 8 The overall project goal concerns the development of tools enabling the improvement of sustainability performances of the mould&die industry. To achieve such a generic and high-level target, two technical objectives are pursued within the project: ◆ enabling sustainability assessment for both moulds and moulded products ◆ enabling sustainability advisory especially in the new mould design phase, with the goal to support the identification of the best performing solutions and choices. Such scientific objectives are meant to be achieved through the two project deliverables described below. The Sustainability assessment platform is a practical tool enabling the assessment of mould and moulded products sustainability performances with the following features: ◆ focus on both mould and moulded product. A robust and complete assessment performances analysis has to deal with both the mould and the moulded product impacts in their respective lifecycle. Currently available tools usually focus only on a subset of product lifecycle steps or, in any case, on a single product lifecycle, while other elements interacting with the product itself are taken into account only indirectly, resulting into approximate estimation of the sustainability performances; ◆ all the three dimensions of sustainability have to be considered. The final report profiling the sustainability performances of the mould / moulded product has to provide an array of numbers representing the solution performances in terms of environmental, social and economical impacts; ◆ the tool has to rely on a robust data reference model: sustainability performances of the target product have to be calculated starting from the real solution lifecycle. Data collection methodologies have also to be registered with the goal to enable its application to other sectors and/or production processes; ◆ calculated sustainability profiles have to be stored in a proper database with the goal to allow future data comparison and benchmarking activities; ◆ calculations have to rely on external “certified” databases (existing solutions mainly focus on environmental performances, but they can be complemented with other calculations. Most interesting databases on the market are Ecoinvent, a LCI – Life Cycle Inventory – and LCIA – Life Cycle Impact Assessment – database; and US Life Cycle Inventory Database, an open database managed by the National Renewable Energy Laboratory – NREL). The developed tool has to access these databases and perform calculations relying on the there-stored parameters, complemented with sector-specific indications. The Sustainability advisory software. Once a company has a clear picture of the sustainability performances of its products portfolio, continuous improvement steps are currently left to the experience of technicians, experts or consultants. Two are the questions these actors have to answer to: which is the product element or the lifecycle step where my product(s) underperforms on a given sustainability dimension/indicator? How should I improve my performance? Two software modules of the sustainability advisory platform (the DIAGNOSIS and the SIMULATION) are meant to provide effective responses to these questions. The DIAGNOSIS tool is meant to enable the user investigating in detail which are the steps and/or the elements (e.g.: the material) responsible of the performances of the product on each of the indicators. This tool enables and eases the identification of the problem sources, and also supports the user in focusing on the most “heavy” elements and in finding investments or solutions improving the performances, as it: ◆ provides an “advanced” and customizable investigation functionality, where each of the indicators is calculated for each lifecycle step, customized queries can be performed in order to determine the performances on a given sustainability dimension of a given group of moulds and/or moulded products or product category, … ◆ covers all the sustainability dimensions. The user has also to be able to define the “strategic point of view” he wants to adopt in the analysis, namely a sort of “marker” or “highlighter” emphasizing a specific topic or aspect ◆ allows comparisons and rankings. The next step is improvement: existing technologies or solutions have to be redefined or re-approached in order to assure a gain with respect to the current status. SAM develops a smart SIMULATION tool meant to provide indications on mould optimization opportunities based on a Knowledge-Based System populated with FEM simulations results. Pubblicazioni Bettoni, A., Corti, D., Canetta, L., Pedrazzoli, P., Taisch, M. (2011) Integrated product and supply chain design: bridging the gap towards networked environment for effective implementation of a sustainable mass customized solution. In: German-Italian Conference on the Interdependencies between New Product Development and Supply Chain Management GIC-Prodesc 2011, Milan, Italy. Bettoni, A., Corti, D., Fontana, A., and Zebardast, M., Pedrazzoli, P. (2012) Sustainable Mass Customization Assessment. In: Poler, R., Carniero M. L., Jasinski, T., Zolghadri, M., Pedrazzoli, P., (eds.) Intelligent Non-hierarchical Manufacturing Networks. John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, pp. 249-275. ISBN 978-1-84821-481-1 Bettoni, A., Rovere, D., Canetta, L., Pedrazzoli, P. (2012) Towards Sustainability Assessment: Reference Data Model for Integrated Product, Process, Supply Chain Design. In: 18th International ICE Conference on Engineering, Technology and Innovation ICE 2012, 18-20 June 2012, Munich, Germany. Bettoni, A., Corti, D., Canetta, L., Pedrazzoli, P., Taisch, M. (2013) Integrated product and supply chain design: bridging the gap towards networked environment for effective implementation of a sustainable mass customized solution. International Journal of Engineering, Science and Technology, 5 (2). pp. 65-78. Assessing the sustainability performances during the design of the mould, the manufacturing system and the supply chain. Pedrazzoli, P., Alge, M., Bettoni, A., Canetta, L. (2013) Modeling and simulation tool for sustainable MC supply chain design and assessment. In: Emmanouilidis, C., Taisch, M., Kiritsis, D., (eds.) Advances in Production Management Systems. Competitive Manufacturing for Innovative Products and Services. IFIP Advances in Information and Communication Technology (397). Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Germany, pp. 342-349. ISBN 978-3-642-40351-4 SAM platform – the Editor module. 81 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi SMC – Sustainable Mass-Customization The project vision is to define and research a new production paradigm: Sustainable Mass-Customization. To achieve such an objective, SMC promotes: (i) the creation of a stable interdisciplinary research team at SUPSI, focused on Sustainability, Mass Customization and their interactions aimed to gain critical mass in terms of resources and competencies; (ii) the development of multiple industrial case-studies as a founding tangible pillar of the RTD work; (iii) the study of factory design, evaluation and management, in the wake of the transition to Mass Customized production; (iv) the measurement of sustainability of a Mass Customization implementation in the multi-dimensional space of sustainable solutions. Capo progetto Paolo Pedrazzoli [email protected] www.supsi.ch/isteps Team di ricerca Chiara Bernardi Andrea Bettoni Marta Boffi Alessandro Fontana Alessandro Siviero Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI/ISTePS DSAS Ente finanziatore Fondo per la ricerca SUPSI Anno d’inizio e durata Settembre 2009, 30 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 The project objective is to foster and strengthen the primacy of Swiss Manufacturing by researching and defining a new production paradigm: Sustainable Mass-Customization. Mass Customization is here addressed and developed as one of the main driving forces behind the future success of sustainability. Nowadays, companies still fail to profit from mass-customization (FP7-Remplanet, 2008) because of two main factors: 1.there is no real networked environment, based on a common strategy, meant to empower mass customization along the entire value chain, nor specific methodologies and tools to handle MC implementation: current industrial MC solutions are developed with non specific tools and are focused on single companies, thus far behind from the implementation and exploitation of the concept of multi-site multi-nation factory. 2.the evaluation of Mass Customization implementation must move beyond the mere assessment of economic aspects, steering towards the integration of Environmental and Social consequences into the assessment of the value chain (the customer value perception is following the same evolutionary path). The contemporary evaluation of Economical, Environmental and Social aspects defines the space of Sustainable solutions. The vision of SMC addresses these two factors by: 1.Defining methodologies and tools capable to manage growing complexity of design, production and logistics, imposed by MC 82 implementation in a networked environment, from the need to assess processes and reduce errors, to the need to respect precise customer specifications according to strict schedules. 2.Defining the assessment model needed to evaluate MC implementation impact in a multi-dimensional space of solutions, based on sustainability indexes, and not only on economical indexes. The first result of the SMC projects lies in the creation of an interdisciplinary research group constituted by researchers, both inside SUPSI and outside, bringing their heterogeneous competences to form a vast and multi-perspective knowledge on the topic. Within SUPSI, the project promoted the creation of a group of researchers from DTI–ICIMSI and DSAS. Important contributions came also form the academic relationships established with Politecnico di Milano and ’Ecole Central de Nantes. It is notable that this research group was able to write the proposal of the European Project S-MC-S (Sustainable Mass Customization – Mass Customization for Sustainability), later approved and funded within the FP7 Framework Programme. A second result is the framework for the development of SMC design tools meant to enable the definition of a predefined Stable Solution Space (SSS) that described the customizable product, its modular production system and the supply chain delivering it. Key factor for the actual implementation of the paradigm is the possibility to evaluate the sustainability impact of such SSS from the design phase. In order to support this process a framework have been defined empowered by: 1.A system architecture (Fig. 1) that describes the existing interaction between the design tools for product, production system and supply chain definition and the other software components that allow the calculation of sustainability impacts. 2.A Shared Data Model (SDM), capable to represent the mass customized SSS and to enable the evaluation of its sustainability and mass customization level by: (i) allowing communication between design tools through the definition of a common language for the SSS data; (ii) supporting the data gathering process for the indicators calculation; (iii) describe the SSS for all the possible product variants offered to the customer. The SMC Assessment Model is aimed to measure the sustainability and mass customization performances of the defined SSS. The Assessment Model is constituted by: 1.An holistic frame work that embodies the evaluation model on the product, production system and supply chain in a lifecycle perspective. The framework supports the sustainability and mass customization indicators computation during the SSS design phase. 2.A set of 35 sustainability indicators related to the environmental, economic and social aspects and a set of 13 mass customization indicators, derived from literature research and further developments towards the creation of an harmonized and coherent mix. Eventually, the project results were tested in real industrial cases, under the supervision of DSAS, at two companies that have a share of mass customized products: Reda and Piacenza. Through interviews, data were collected leading to the computation of several and opportunely selected assessment indicators: Global Warming Potential (GWP) and Energy Depletion (ED) for the environmental area; Unitary Production Variable Cost (UPVC), Unitary Expected Gross Profit (UEGP) and Research Development Investment Intensity (RDII) for the economic area; Local Supply (LS), Child Labour (CL) and Employment Opportunity (EO) for the social area. This validation allowed to test the calculation formula and to identify strengths and weaknesses of the model and its applicability in real contexts. Pubblicazioni Boer, C., Pedrazzoli, P., Bettoni, A., Sorlini, M. (2013) Mass Customization and Sustainability: An assessment framework and industrial implementation. Springer. ISBN 978-1-4471-5115-9 Canetta, L., Pedrazzoli, P., Sorlini, M., Bettoni, A., Boer, C., Corti, D. (2011) Customization and Manufacturing Sustainability: General considerations and footwear investigation. In: Bridging Mass Customization & Open Innovation 2011 World Conference on Mass Customization, Personalization, and Co-Creation, 16-19 November 2011, San Fancisco, CA. Canetta, L., Corti, D., Boer, C., Taisch, M., (2012) Sustainable Product-Process-Network. In: Poler, R., Carniero M. L., Jasinski, T., Zolghadri, M., Pedrazzoli, P., (eds.) Intelligent Non-hierarchical Manufacturing Networks. John Wiley & Sons, Hoboken, NJ, pp. 125-145. ISBN 978-1-84821-481-1 Corti, D., Taisch, M., Pourabdollahian, G., Bettoni, A., Pedrazzoli, P., Canetta, L. (2011) Proposal of a Reference Framework to integrate Sustainability and Mass Customization in a production paradigm. In: Bridging Mass Customization & Open Innovation 2011 World Conference on Mass Customization, Personalization, and Co-Creation, 16-19 November 2011, San Fancisco, CA. Taisch, M., Bettoni, A., Canetta, L., Corti, D., Pedrazzoli, P. (2011) Sustainability and mass customization: can they be integrated in a new production paradigm? Empirical test of a reference framework. In: Proceedings of the 18th International Annual EurOMA Conference EurOMA 2011, 3-6 July 2011, Cambridge, UK. System Architecture. Zebardast, M., Corti, D., Pourabdollahian, G., Taisch, M., Fontana, A. (2012) Mass Customization Assessment: Development of Key Performance Indicators. In: Performance Management Association Conference PMA 2012, 11-13 July 2012, Cambridge, UK. UML Class Diagram of the Shared Data Model. 83 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi VIVES – Vivere Bene vestendo Meglio Vestire è un gesto quotidiano. Per persone che presentano deficit prassici o disprassie e che devono essere vestiti da altri, l’abbigliamento rappresenta un importante aspetto di riconoscimento identitario e di benessere. La valutazione dell’efficacia e dell’efficienza di capi disegnati per specifiche difficoltà (allettati con arti spastici, incontinenza di urgenza) favorisce, come emerso da un primo studio esplorativo, la qualità di vita e il benessere psico-fisico delle persone stesse (meno dolore nell’essere vestiti) e quello dei loro curanti (meno dolori alla schiena e meno stress), migliorando l’assetto conoscitivo e relazionale. Si vuole verificare su ampia scala la bontà di questi capi prototipi e creare una linea di abbigliamento innovativa e commercializzabile. Capo progetto Rita Pezzati [email protected] www.supsi.ch/dsan Team di ricerca Mariangela Ardia Emanuele Carpanzano Stefano Cavalli Joséphine Marrocco Silvia Menato Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTEPS DSAN – CCA Partner esterni Associazione Fabbricanti e Operatori Ramo Abbigliamento del Cantone Ticino (CH); Casa per Anziani della Riviera Valli (CH); Consultati SA (CH). Ente finanziatore Fondo per la ricerca SUPSI Anno d’inizio e durata Gennaio 2008, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 84 2 3 4 5 6 7 8 L’aspetto identitario legato agli indumenti riveste un ruolo importante a tutte le età, anche nelle età avanzate. Nel caso degli ospiti di case per anziani il vestire si lega anche all’incontro relazionale durante le cure. Quando la persona non è più in grado di vestirsi da sola la praticità tende ad avere il sopravvento, impedendo alla persona anziana di continuare a mantenere un riconoscimento di sé attraverso il suo modo di vestire. Negli ultimi decenni si è fatto molto per ridurre le “barriere” architettoniche (marciapiedi, rampe, letti elettrici, sollevatori, domotica, etc.), VIVES si propone di completare questa offerta facilitando la quotidiana attività del vestirsi, migliorando la qualità di vita degli anziani. Il progetto VIVES, prima fase pilota conclusa nel 2011, intende offrire alle persone che presentano dei limiti fisici la possibilità di indossare e/o di farsi vestire con indumenti che rispondono ai loro deficit, rispettando nel contempo l’aspetto identitario. Il progetto si prefigge di: ◆ migliorare la qualità di vita dei residenti; ◆ migliorare la relazione tra personale curante e ospiti (per es. focalizzata sull’espressione di una sua volontà e non delle sue incapacità); ◆ incrementare efficienza ed efficacia nell’uso delle risorse umane e materiali a livello organizzativo, di tempistica e logistica all’interno della casa anziani; ◆ sensibilizzare gli attori coinvolti sull’importanza del vestire; ◆ creare una linea di capi di abbigliamento innovativa e con concrete possibilità di commercializzazione. Il progetto prevede la sperimentazione di tre prototipi di abiti appositamente creati per situazioni di difficoltà specifiche in 5 case anziani di dimensione superiore agli 80 posti letto per un totale di 100-150 persone, rappresentative delle tre casistiche identificate. VIVES prevede tre ambiti di intervento principali: ◆ sensibilizzazione ai temi sviluppati dal progetto di: direzioni e operatori delle case per anziani attive nel progetto, persone anziane residenti e nel limite del possibile delle loro famiglie; ◆ la valutazione dell’efficacia e dell’efficienza dell’utilizzo dei capi-prototipo all’interno delle case per anziani rispetto ai bisogni specifici identificati; ◆ l’identificazione di soluzioni adeguate rispetto alle esigenze dell’utente (chi utilizza il vestito) o del curante (praticità, resistenza al lavaggio, etc.), ma anche del processo di produzione industriale e di commercializzazione. Nella fase pilota 2010-2011 sono stati sviluppati tre modelli concepiti per situazioni differenziate. Di seguito nella tabella le tre principali casistiche e i relativi benefici identificati: ◆ persone senza difficoltà cognitive ma con importanti limiti alle articolazioni o che presentano un emiplegia hanno beneficiato di una promozione del potersi di nuovo vestire e svestire da sole, con un impatto diretto sulla dignità, autonomia personale e nel tempo dedicato dal personale alle cure; ◆ persone che soffrono d’incontinenza d’urgenza correlata alla perdita dei movimenti fini hanno visto un aumento dell’autonomia e della dignità non dovendo più indossare delle protezioni igieniche. Vi è di conse- guenza un risparmio economico (protezioni) e una prevenzione delle complicazione al livello della cute (arrossamenti, infetti, etc.); ◆ persone allettate o persone che presentano una posizione fetale con una rigidità dei membri superiori e inferiori possono essere vestite e svestite senza sforzi da entrambe le parti in tempi brevi e con un solo curante e con la netta percezione di una diminuzione importante del dolore della persona anziana, come segnalato nello studio pilota. Tutti i modelli sono inoltre predisposti con “tasche” per facilitare iniezioni (per es. persone diabetiche insulino–dipendente). Questo permette di iniettare l’insulina senza svestire la persona pur rispettando lo schema dei punti di iniezione. La privacy della persona viene così ulteriormente rispettata. Pubblicazioni Pezzati, R., Crivelli, C.R., Sargenti C., Marrocco, J., Ardia, M., Jelmini M. 2010. Rapporto SUPSI-DSAN, Vivere bene, vestendo Meglio. Alcune foto dei modelli prodotti nella fase pilota realizzata nel 2010-2011. 85 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi white’R – white room based on Reconfigurable robotic island for optoelectronics white’R aims to guarantee a long term leadership and competitiveness for EU in HVA optoelectronic industry thanks to new automatic production processes. The project will provide as outcome an integrated solution consisting of two physical demonstrators of a production island, executing in a fully automatic way assembly, disassembly and repairing of non standard HVA optoelectronic components, reducing their production time and costs. These white rooms will feature a reconfigurable architecture and functionalities based on Plug-and-Produce modules, as also intelligence and knowledge for recognizing the products and their related processes and for dynamically optimizing the behaviour. Capo progetto Anna Valente [email protected] www.supsi.ch/isteps Team di ricerca Ivan Brugnetti Marco Colla Matteo Confalonieri Sasa Dobrilovic Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS Partner esterni Prima Power S.p.A (IT); Politecnico di Milano (IT); University of Patras (GR); IRIDA Labs (GR); AntOptima (CH); Software Synesis (IT); GLOBOTICS (CH); NSL Solar Limited – NSL (UK); FRAMOS Solutions (DE); Prima Electro S.p.A (IT); IRIS (IT); OPI photonics IT. Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Settembre 2013, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 86 2 3 4 5 6 7 8 Photonic is one of the key enabling technologies which can boost the European competitive leverage worldwide with new high value added products (Figure 1). The young optoelectronic industry has critical mass and already impacts for more than the 10% on the European economy, employing 290 000 people and guarantees a stable double digit growth in current and coming years. Europe is playing a leading role in R&D (>1,000 research organization active) and is still able to face Far East and American competitors in manufacturing. white’R is a necessary action to translate this R&D excellence into future leadership in manufacturing high value added optoelectronic devices. The path is still long and tough: despite its fast growth the current market is highly fragmented in small lot sizes, fast changing conditions and high variety of products, due to the existence of multiple proprietary techniques and intellectual property barriers, together with complex device physics and advanced materials. Moreover, procedures that are common in other high-technology industries such as process engineering, design for manufacturing, design for test, standardization, outsourcing and automation remain largely absent in optoelectronic industry thus slowing scale up and expansion. The targeted objectives of the white’R Project are the design, configuration and building of a white-room robotic island for (dis)assembly of hva optoelectronic components along enriched with a software suite supporting the white room configuration process and software infrastructure driving and optimizing the behavior of white’r island over time (Figure 2). This new efficient reconfigurable white’R reconfigurable robotic island. manufacturing concept is the key factor to gain an industrial European leadership in this fast growing sector, critical factors for success and scientific goals of white’R are: • highly flexible automation to reduce manufacturing cost, since manual packaging accounts for 60 to 80 percent of the cost of a optoelectronic component (compared with 20 to 30 percent in the semiconductor industry); • highly reconfigurable and reusable production modules to prevent the risk of dedicated equipment obsolescence related to the fast changing technological scenario (if the product architecture/ technology changes the equipment can still be re-used for the newer one); • easy plug/unplug of machinery components to enhance, through disassembly/ upgrade/reassembly, the reusability of the system for different products as long as in the same wide sector (optoelectronics components); • standardizing optoelectronic package configuration (product architecture and processing equipment) in order to have the highest level of independency from the individual product process solution. white’R production island aims to make a move away from the manual assembly processes that have characterized the industry for decades to high-accuracy, high-yield, automated methods. The new manufacturing concept is based on the combination of fully automated, self contained, “white room” modules whose components - robots, end effectors, transport, handling and tooling systems - are conceived as “Plug&Produce” mechatronic sub-modules properly configured coherently with the production requirements. The technical objectives of white’R system are: ◆ 50% reduction of cost compared to current productions system, thanks to the automation of packaging operation and to the overall better saturation of the line; ◆ 75% set-up and ramp-up time reduction by self adaptive reconfigurability; ◆ All components of the production system reusable re-assembled and upgraded in a new different system (e.g. to shift the production from photonic components to any other optoelectronic device); ◆ Creation of a EU/International standard for optoelectronic package configuration in order to enhance equipment reusability. The achievement of the objectives will be demonstrated by two different physical demonstrators where the same white’R island will be reconfigured to be used in two different real industrial environments: the first one that of the production of equipment for laser processing and the second one that of the production of solar energy systems (Figure 3). The white’R pilot systems will realize both assembly and repairing tasks, thus covering most of the photonic products’ lifecycles while concurrently optimizing the usage of white’R P&P modules in order to ensure cutting edge performance thresholds (Figure 4). white’R industrial demonstrators’ products. Factory of the Future challenges. white’R product and island coupled lifecycles. 87 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi ARENA – Abrasion REsisant NAnostructured thermoplastic elastomers for roller cots ARENA addresses the market of high quality cotton yarn spinning mills. Any spinning frames must use the so called “roller cot” to transform the cotton bales into the yarns. ARENA aims at design a new generation of drafting spinning roller cots for the production of high quality cotton yarn. ARENA aims at entering the wide market of roller cots developing a new generation of roller cots, based on novel tailor-made thermoplastic elastomeric (TPE) materials and the respective new manufacturing process. Capo progetto Andrea Castrovini [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2010 Partner esterni GTK Timek Group (CH); Swiss Industrial Promotion SA (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 BIOROBUR – Biogas robust reforming with combined catalytic reformer and trap units La conversione del biogas rappresenta un’interessante opportunità per la produzione di idrogeno. I sistemi di conversione attualmente allo studio prevedono un processo in più fasi e sono caratterizzati da un rapido degrado dei componenti causato dall’accumulo di composti carboniosi. Il progetto ha come obiettivo la realizzazione di un prototipo per la produzione di idrogeno direttamente dal biogas, abbattendo in questo modo i costi della conversione. A tal fine, verranno valutati diversi materiali e soluzioni per lo sviluppo dei componenti utilizzati per la catalisi, la reazione e lo scambio di calore. Capo progetto Alberto Ortona [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2013 Partner esterni Politecnico di Torino (IT); Technische Universität Bergakademie Freiberg (DE); IRCE – Centre National de la Recherche Scientifique (FR); CPERI – Centre for Research and Technology (EL); ERBICOL SA, (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 BIPCANP – Bipolar Plates made of Carbon Nanoreinforced Polymers Il progetto è stato finalizzato al miglioramento della performance del piatto bipolare in materiale composito utilizzato da MES per la produzione di celle a combustibile (PEM fuel cells). L’obiettivo è stato raggiunto grazie anche alla collaborazione di TIMCAL, che ha fornito assistenza nella caratterizzazione del materiale. Il lavoro di ricerca sperimentale, affiancato da attività di simulazione, ha portato allo sviluppo di un nuovo processo di produzione e a una nuova formulazione del composito, oltre che allo sviluppo di software per la simulazione dei materiali e alla pubblicazione di diversi articoli scientifici. 88 Capo progetto Alberto Ortona [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2009 Partner esterni MES SA (CH); TIMCAL SA (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi BOND – Book On Demand Il progetto BOND sarà la risposta alla nuova frontiera dell’industri a editoriale, l’obiettivo è quello di soddisfare le nuove richieste di mercato quali: Capo progetto Mauro Di Domenico [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI - produzione di piccole serie - riduzione di costi nella logistica e nello stoccaggio - riduzione di carta in esubero Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Anno d’inizio 2011 Partner esterni Balti AG (CH); NagraID (CH); IPEK (CH); TECNAU SRL (IT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari Il progetto si concentra in prevalenza sullo sviluppo di tag specifici dimensionati e caratterizzati per poter essere integrati facilmente nelle linee di produzione BOND che lavorano ad una velocità di 800-1000 libri per ora. 1 2 3 4 5 6 7 8 CEREXPRO – Ceramic Heat Exchangers with Enhanced Materials Properties Il progetto mira a produrre dei nuovi componenti ceramici di bruciatore “decorati” con degli archetti anch’essi ceramici che servono a produrre un flusso turbolento nella zona anulare del bruciatore medesimo. Tale obbiettivo è stato raggiunto utilizzando una tecnologia tessile consolidata che permette di ottenere dei componenti di alto valore tecnologico a costi competitivi. L’idea è diventata una domanda di brevetto attualmente in valutazione all’ European Patent Office. Capo progetto Alberto Ortona [email protected] Ente finanziatore European Commission 6th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2009 Partner esterni Politecnico di Torino (IT); Technische Universität Bergakademie Freiberg (DE); ERBICOL SA (CH); IFTH – Institut Francais du textile et de l’habillement (FR); Warmeprozesstechnik (DE); AICHELIN Heat Treatment Systems (DE). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 ENERGY CH-IT – Distretto per le tecnologie e i materiali per l’efficienza energetica dell’Insubria Il progetto intende migliorare l’efficienza energetica e la competitività delle piccole e medie imprese (PMI) lombarde e ticinesi, attraverso lo sviluppo e la diffusione di soluzioni metodologiche e tecnologiche per la gestione energetica nei processi industriali e la progettazione e manutenzione degli edifici. Il progetto è in linea con la strategia comunitaria e svizzera in materia di efficienza energetica con particolare attenzione per imprese che occupano da 10 a 100 dipendenti. I risultati permettono l’integrazione degli aspetti relativi all’efficienza energetica con le attività di produzione industriale. Capo progetto Renzo Longhi [email protected] Ente finanziatore Programma di cooperazione transfrontaliera – INTERREG Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2009 Partner esterni CCiAA Como (IT); Politecnico di Milano (IT); Veragouth SA Bedano (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 89 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi CMC4CSP – Development of SiC-based sandwich structured ceramic matrix composites for concentrating solar thermal power applications Lo scopo principale del progetto consiste nel progettare e realizzare un collettore innovativo per la tecnologia CSP (Concentrated Solar Power) utilizzando una struttura sandwich in materiale ceramico (carburo di silicio) con l’obiettivo di aumentare la temperatura d’esercizio e quindi l’efficienza totale del sistema rispetto agli impianti che utilizzano collettori tradizionali. Lo scopo ultimo del programma KORANET, che finanzia il progetto tramite il Fondo nazionale, è di favorire la collaborazione tra istituti di ricerca europei e coreani. Capo progetto Alberto Ortona [email protected] Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2012 Partner esterni DLR – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DE); YU – Yeungnam University (KR). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 DSS – Doppio Specchio di Sicurezza Si intende realizzare un Doppio Specchio di Sicurezza (DSS) attraverso un processo produttivo economico e flessibile (incollaggio degli specchi), sviluppando delle colle a caldo rinforzate (colle a caldo micro/ nanocomposite). DSS dovrà essere certificato secondo la norma DIN 52338, eguagliando le prestazioni dei doppi vetri stratificati di sicurezza, ad oggi realizzati con un costoso processo produttivo interponendo film polimerici ad alte prestazioni tra i due specchi. Capo progetto Andrea Castrovinci, PhD [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2013 Partner esterni Partner Industriale Riservato Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 EDISON – Electroluminescent DevIce for the profeSiOnal signalizatioN La sicurezza ricopre un ruolo sempre più importante in tutti gli ambiti, in particolar modo in quello stradale dove la segnalazione luminosa risulta essere il principale mezzo di prevenzione per gli incidenti. Con questo progetto si vuole sviluppare un dispositivo per la segnalazione luminosa professionale composto da un nastro luminoso (operante secondo il principio dell’elettroluminescenza), dal sistema di alimentazione e controllo e dal kit per l’installazione. La morfologia del nastro ed il processo di produzione in continuo conferiscono al prodotto caratteristiche che lo rendono competitivo sia tecnicamente sia economicamente. 90 Capo progetto Daniele Crivelli [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2012 Partner esterni ADV Technomig SA (CH); Adaxys SA (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi EXPLORE – Extended Exploitation of European Research Projects’ Knowledge and Results The main goal of EXPLORE is to unleash the full potential of the very rich knowledge portfolio accumulated through the development of horizontal technologies that has been supported over time by the EC R&D programmes. This is obtained by promoting its use in developing advanced products and services to address manufacturing industries’ challenges and needs. EXPLORE will promote and support the exploitation of R&D results, mainly by gathering resources to disseminate (models, case studies, demonstrators) and prepare commercial exploitation; cross-fertilisation, education and standardisation. Capo progetto Emanuele Carpanzano [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS Anno d’inizio 2013 Partner esterni Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores do Porto (PT); Fundacion Tecnalia Research & Innovation (ES); Consiglio Nazionale delle Ricerche (IT); Fraunhofer-Gesellschaft zur Forderung der angewandten (DE). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 EYESENS – Implantable System for Continuous and Direct Intraocular Pres- sure Measurements to Improve the Medical Management of Glaucoma The goal of the EYESENS project is the design and development of an implantable medical device, which can precisely, directly and continuously monitor the patient’s intraocular pressure (IOP). The implantable medical device consists of a pressure sensor and an application-specific integrated circuit (ASIC), which provides the telemetry and the sensor readout electronics. The size of the system, in particular the size of the ASIC, needs to be reduced by approximately 55% when compared to the present devices in the market. The miniaturized device will in fact be compatible with standard micro-surgical procedures used during crystalline replacement in patients affected by cataracts. Capo progetto Diego Barrettino [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Anno d’inizio 2012 Partner esterni Oculox Technology SAGL (CH); Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (CH); Hybrid SA (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Factory-ECOMATION – Factory ECO-friendly and energy efficient technologies and adaptive autoMATION solutions According to the International Energy Agency, manufacturing is responsible for approximately 37% of global primary energy consumption being the largest energy consumer and CO2 producer thus making improvement of energy/resource efficiency key to reduce environmental impact. To this end, an overall optimization of the whole concept of Factory has to be pursued, introducing a new holistic vision of production environment. Factory-ECOMATION aims at enabling European manufacturing industries to overachieve Europe 2020 program targets through development of breakthrough innovations for cost-effective, highly productive, energy-efficient and near-zero-emissions production systems. Capo progetto Paolo Pedrazzoli [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2013 Partner esterni Consiglio Nazionale delle Ricerche (IT); IKEA Swedwood (SE); Scm Group (IT); Spirax Sarco (UK); Brembo SpA (IT); Instituto Tecnologico y de Estudios Superiores de Monterrey – ITESM (MEX). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 91 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi CleanCustomTools – Clean Custom Tools for Wood-Based Advanced Materials CleanCustomTool develops a new “knowledge-based” methodology for tool design and realization, towards a modern generation of advanced cutting tools specifically optimized for manufacturing of wooden & composite materials, able to compete on the global market with an higher level of sustainability, cleanness and eco-efficiency. Capo progetto Renzo Longhi [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Partner esterni Podium Swiss SA Cadenazzo (CH) Ente finanziatore EUREKA Eurostars Programme Anno d’inizio 2009 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 RFID Reader Progettazione, realizzazione, collaudo di evaluations-plattforms per la lettura di tag RFID appositamente sviluppati per un impiego nel settore delle lavanderie. La specifica applicazione richiede infatti l’utilizzo di appositi sistemi di lettura adattati alle diverse condizioni come per esempio il numero di etichette per secondo, letture in condizioni di presenza di oggetti metallici (scaffali) e la corretta lettura anche per etichette posizionate in diverse angolazioni rispetto al lettore. Capo progetto Matteo Lanini [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Anno d’inizio 2010 Partner esterni Fernfachhochschule Schweiz Brig (CH); Heinzmann SA (CH); Nagra ID (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 HELM – High-frequency electro-magnetic technologies for advanced processing of ceramic matrix composites and graphite expansion vehicles Il progetto HELM si pone come obbiettivo lo sviluppo di processi innovativi basati sull’utilizzo delle microonde per la produzione di materiali ceramici avanzati e di grafite espansa. Si stima che l’implementazione di tali processi potrà portare a un minor consumo energetico e al contempo a un miglioramento dell’impatto ambientale e delle proprietà dei materiali. Il progetto comprende sia una parte sperimentale, relativa allo sviluppo dei forni a microonde e all’analisi dei materiali, che una parte di simulazione, dedicata allo studio dei meccanismi chimici e fisici alla base del processo di produzione. 92 Capo progetto Alberto Ortona [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2012 Partner esterni INSTM – Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali (IT); WG – Warrant Group SRL (IT); Fundacion Tecnalia Research & Innovation (ES); (Archer Technicoat Ltd (UK); ERBICOL SA (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi HPCSENS – High-Precision Capacitive Ultra-Low Moisture Sensor for Industrial Applications The project comprises the design and development of a high-precision and high-resolution capacitive ultra-low moisture sensor for industrial applications that allows big energy savings. Laboratory instruments available today do not permit fast moisture measurements, which could be exploited for the optimization and management of the processing steps of polymer industry. In order to fill this technological gap, the in-line capacitive ultra-low moisture sensor developed during the project was designed and developed to reduce the energy consumption during the drying process, guarantee product quality by precisely controlling the moisture content of polymers, and minimize the waste of raw material. Capo progetto Diego Barrettino [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Anno d’inizio 2011 Partner esterni Bry-Air Prokon SAGL, Balerna (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 MADMAX – Advanced Material Textile for Reinforced Structures for Complex Lightweight Applications The needs concerning composites structure is increasing. Limits to their development are: high cost production, long and labor-intensive production, quality issues, lack of versatile and flexible process, tailored properties difficult to achieve with current technologies, low qualified skillness. MADMAX consortium have the ultimate goal of: (i) transform traditional industry through new processes, high-added value products and new business models; (ii) fostering scale-intensive and specialised suppliers industry; (iii) promoting Science-based Industry Capo progetto Andrea Castrovinci [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2013 Partner esterni Kringlan composites AG (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 MITRASPRING – Dispositivo micro-invasivo per il rimodellamento e la riduzione del rigurgito mitralico Questo progetto vuole studiare la fattibilità di un dispositivo miniaturizzato in grado di compensare il cedimento, fisiologico o patologico, dell’anello periferico della valvola mitrale, e migliorare, in tal modo, l’efficienza cardiaca. Nella sua concezione base Mitraspring consiste in una molla precaricata da impiantare, in uno o più esemplari via cateterismo della vena femorale, sull’anello mitralico. Una volta rilasciato il dispositivo, l’effetto elastico della molla richiama a sé i lembi ripristinando, totalmente o in parte, il cedimento iniziale. Capo progetto Igor Stefanini [email protected] Ente finanziatore Fondazione Cardiocentro Ticino – FCCT Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Anno d’inizio 2013 Partner esterni Fondazione Cardiocentro Ticino– FCCT (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 93 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi MWMed – studio di fattibilità per la detezione di tumore al seno attraverso un sistema a microonde Lo studio di fattibilità mira all’analisi e la verifica di principio per lo sviluppo di un’innovativa tecnica di indagine tomografica a microonde focalizzata sulla detezione precoce di tumori al seno. Lo studio è stato condotto con l’intento di studiare le migliori tecniche di indagine a microonde come pure la creazione di una banca dati creata con misure di laboratorio su tessuti reali con il fine di creare un modello di simulazione elettromagnetica che consentirà in futuro lo sviluppo di tutto il sistema di misura. Capo progetto Manuela Maffongelli [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Anno d’inizio 2011 Partner esterni Centro di senologia della Svizzera Italiana (CH); Istituto cantonale di Patologia (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 My-WEAR – Customized Green, Safe, Healthy and Smart Work and Sports Wear The My-WEAR project develops a new generation of customised, green, safe, healthy and smart work-wear and sports-wear products for elderly, obese, diabetics and disabled. Therefore an innovative data integration platform gathering consumers data is developed for customisation and extended services providing comfort, safety and health related functionalities. Moreover, a textile intrinsic communication layer is designed to provide garments and shoes sensing and monitoring capabilities. Furthermore, adaptive footwear production processes are developed, based on flexible robot cells. New recyclable components are developed, as well as LCA and eco-design tools for greener consumer products. Capo progetto Paolo Pedrazzoli [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS Anno d’inizio 2011 Partner esterni Base Protection Srl (IT); Consiglio Nazionale delle Ricerche (IT); KLOCKNER DESMA ShoeMachinery GmbH (DE); Ohmatex ApS (DK); Centro Tecnologico das Industrias Textil e do Vestuario de Portugal (PT); Synesis (IT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Pathfinder – European research and innovation agenda for future simulation and forecasting technologies The Pathfinder project investigates the role of simulation and forecasting technologies (S&FT) as a lever to increase manufacturing performance and proposes the development of a roadmap capable to point out key challenges for their future development. Starting from a review of the state-of-the art in research and practice, research priorities that should drive the development of next generation S&FT are identified. The creation of a knowledge network that could act as a meeting point for experts, users and solution producers is also promoted. 94 Capo progetto Donatella Corti [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS Anno d’inizio 2013 Partner esterni Technology Transfer Systems Srl – TTS (IT); Delcam PLC (UK); Holonix Srl (IT); Technologie Initiative Smartfactory KL e.V. (DE); University of Patras (GR); Politecnico di Milano (IT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi PharmaID Studio, progettazione, realizzazione, collaudo di tags RFID passivi per il settore farmaceutico (logistica, monitoraggio delle scorte e anticontraffazione) producibile in miliardi di pezzi. Obiettivi del progetto: - prevenire la contraffazione di medicamenti - certificare l’integrità di medicamenti e monitorare la loro ev. permanenza in condizioni critiche - tracciare medicamenti in tutta la loro catena di distribuzione. Capo progetto Ricardo Monleone [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Partner esterni Cerbios SA (CH); ADA-Project (IT); Nexse (IT); Università della sapienza Roma (IT). Ente finanziatore EUREKA Eurostars Programme Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Pi.Lo.Ti. – Piemonte Lombardia Ticino in rete Il notevole flusso commerciale instauratosi tra Italia e Svizzera risente di un’integrazione fra le aree di confine parziale e fortemente squilibrata. Il progetto Pi.Lo.Ti. mira a promuovere lo sviluppo di una rete di collaborazioni che unifichi i diversi e spesso complementari punti di forza delle due economie confinanti tramite lo sviluppo di un network dei lavori professionali transfrontalieri come nucleo capace di testimoniare e stimolare l’utilità della collaborazione transfrontaliera del lavoro. Capo progetto Andrea Francesco Barni [email protected] Ente finanziatore Programma di cooperazione transfrontaliera – INTERREG Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS Anno d’inizio 2013 Partner esterni Camera di Commercio Industria e artigianato Verbano Cusio Ossola (IT); Camera di Commercio Industria e artigianato di Varese (IT); Tecnoparco del Lago Maggiore (IT); Piffaretti-Olivieri trasporti (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 POWERSTIM – Microgeneratore per l’auto-alimentazione di pacemaker e neuro-stimolatori: studio di fattibilità Studio di fattibilità per lo sviluppo e la realizzazione di un dispositivo medicale che permetta di prolungare l’autonomia dei pacemaker, tramite conversione di parte dell’energia cinetica, proveniente dall’attività fisica del paziente, in energia elettrica. Il semplice camminare, per almeno 1 ora e 30 minuti al giorno, permette di generare mediamente, metà del fabbisogno energetico tipico di un pacemaker (2 Joule/giorno) e quindi, raddoppiare di fatto l’autonomia dell’accumulatore integrato. Capo progetto Igor Stefanini [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Partner esterni Fondazione Cardiocentro Ticino – FCCT (CH) Ente finanziatore Fondazione Leonardo; Fondazione Cardiocentro Ticino – FCCT. Anno d’inizio 2009 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 95 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi PsPension11 – Un nuovo sistema informativo al supporto dei processi per la gestione di fondi pensione LPP PSPension11 rappresenta un prodotto informatico di gestione previdenziale in grado di fornire prestazioni a piccoli/medi istituti previdenziali come pure a fondazioni di dimensioni più consistenti. Si tratta della prima soluzione web del settore, comprensiva di un sistema di workflow, elevato grado di usabilità, sicurezza ed integrazione con sistemi informativi esterni e accesso da dispositivi mobili. Ciò crea inoltre un centro di competenza LPP, in particolare per quanto concerne la definizione, il calcolo e la simulazione di piani assicurativi. Capo progetto Patrick Ceppi [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Anno d’inizio 2011 Partner esterni Nakama Solutions AG (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 PTA – Piattaforma Tecnologica Alpina Il progetto strategico PTA (Piattaforma Tecnologica Alpina) trae la sua origine da un’analisi dei punti di debolezza in ambito ICT nei territori transfrontalieri. La SUPSI in particolare si è occupata delle azioni tecniche riguardanti la Piattaforma Tecnologica Virtualizzata (PTV) e Web-GIS. PTA garantisce l’immediata utilità e fruibilità di servizi cartografici federati che rispondono ai problemi legati alle rappresentazioni cartografiche su un continuum territoriale e di un sistema di rilevamento e analisi dati. Capo progetto Patrick Ceppi [email protected] Ente finanziatore Programma di cooperazione transfrontaliera – INTERREG Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Anno d’inizio 2009 Partner esterni USI (CH); Cantone Ticino (CH); Regione Lombardia (IT); Regione Piemonte (IT); Regione Valle d’Aosta (IT); Provincia autonoma di Bolzano (IT); IREALP (IT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 React2 – Radio Enabled Activity Control Kit Il sistema, sviluppato con lo scopo di garantire alle persone con disabilità una migliore interazione con l’ambiente che li circonda, è composto da un’unità centrale e da etichette elettroniche da collocare all’interno di locali pubblici (aule scolastiche) e privati (abitazioni) dove soggiornano ragazzi e adulti con disabilità. L’unità centrale è interfacciata con i dispositivi già usati dalla Fondazione Informatica per la Promozione della Persona Disabile e permette di avviare applicazioni didattiche o attività ludiche. 96 Capo progetto Andrea Salvadè [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Anno d’inizio 2011 Partner esterni FIPPD-CID, Fondazione Provvida Madre (CH); Cantone Ticino (CH); Lions Club (CH); Meet Sagl (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi Realization of an adaptive control for a synchronous compact permanent magnet synchronous motor The main objective of this CTI project is the improvement of the precision and of the performances in the linear permanent magnet synchronous motors of Jenny Science AG. The control concept that has been developed at SUPSI during a past collaboration has been further simplified with a set-up operation and auto-tuning method. The physical parameters have to be identified automatically, in order to optimize the control parameters. Furthermore the control performances have to be considerably improved, especially for applications where constant speeds are required. Capo progetto Mikael Bianchi [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Anno d’inizio 2011 Partner esterni Jenny Science AG (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 REMPLANET – Resilient Multi-Plant Networks Model in nonhierarchical manufacturing networks REMPLANET aims to develop methods, guidelines and tools for the implementation of the Resilient Multi-Plant Networks Model in non-hierarchical manufacturing networks, characterised by non-centralised decision making. A resilient organization effectively aligns its strategy, operations, management systems, governance structure, and decision-support capabilities so that it can uncover and adjust to continually changing risks. REMPLANET model and tools will focus on the integration of the customer driven innovation influence in the products and manufacturing processes design and management. Capo progetto Luca Canetta [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI Anno d’inizio 2009 Partner esterni Polytechnic University of Valencia (ES); IKERLAN Technological Research Centre (ES); RWTH Aachen University (DE); University of Liverpool (UK); BIMATEC-Soraluce (DE); Festo AG & Co. KG (DE). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 RIAMEC – Rianimatore meccanico per sale di cateterismo In commercio troviamo alcuni sistemi automatici adibiti al massaggio cardiaco che non consentono l’utilizzo sotto illuminazione a raggi X, tipica situazione che si presenta negli interventi di cardiologia mininvasivi. Le masse metalliche in essi contenute si trovano sulla linea d’illuminazione dei raggi X ed impediscono una corretta visione del punto d’intervento. Questo progetto ha permesso di realizzare un prototipo preindustriale di un massaggiatore cardiaco in grado d’eseguire un massaggio automatizzato in assenza di mascheramento dei raggi X sulla zona d’intervento. Capo progetto Igor Stefanini [email protected] Ente finanziatore Fondazione Cardiocentro Ticino – FCCT Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Anno d’inizio 2013 Partner esterni Fondazione Cardiocentro Ticino – FCCT (CH); Fondazione Ticino Cuore (CH); Federazione Cantonale Ticinese Servizi Autoambulanze (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 97 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi Right Shoes RIGHT SHOES intende sviluppare un servizio del tutto nuovo per il settore calzaturiero, che permetta al cliente finale di acquistare attraverso un portale internet dedicato un nuovo paio di scarpe che risulti il più adatto possibile alla misura del suo piede, scegliendo tra modelli proposti dai marchi calzaturieri che aderiranno al servizio. Per poter fornire questo servizio è necessario disporre di una corretta misura del piede, effettuare un corretto abbianamento piede – scarpa e assicurare la fruibilità del servizio dai diversi attori coinvolti. Capo progetto Marzio Sorlini [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS Anno d’inizio 2012 Partner esterni UTD – Unique Trend Developments SA (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 SMARTEES – Multifunctional Components for Aggressive Environment in Space Applications Lo scopo del progetto consiste nello sviluppo di strutture in materiali compositi ceramici per applicazioni in campo aerospaziale, in particolare per la produzione di sistemi di protezione termica riutilizzabili. A causa delle condizioni ambientali particolarmente a cui sono sottoposti tali sistemi, le strutture sviluppate nel corso del progetto saranno orientate alla produzione di un componente multistrato in grado di garantire le prestazioni richieste. L’obiettivo finale del progetto consiste nella realizzazione di un prototipo del sistema di protezione termica, che sarà testato in condizioni di rientro atmosferico simulato. Capo progetto Alberto Ortona [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2011 Partner esterni Politecnico di Torino (IT); TECNALIA-INAS (ES); ERBICOL SA (CH); NCSRD – National Center for Scientific Research (EL); EADS (DE); AIT – Austrian Institute of Technology (AT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 S-MC-S – Sustainable Mass Customization – Mass Customization for Sustainability The S-MC-S project aims at supporting European manufacturing enterprises to adapt to global competitive pressures by developing methods and innovative enabling technologies towards a personalized, customer oriented and eco-efficient manufacturing, across a broad range of sectors. To this end, S-MC-S vision is to define and research a new production paradigm, Sustainable Mass-Customization, while also presenting Customization as one of the main driving forces behind the future success of Sustainability. 98 Capo progetto Andrea Bettoni [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI/ISTePS Anno d’inizio 2010 Partner esterni Co.Fi.Plast Srl (IT); Asociacion de Investigacion de las Industrias del Curtido y Anexas (ES); Instituto Tecnologico y de Estudios Superiores de Monterrey (MEX); Conceria INCAS SpA (IT); Thema System Srl (IT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi SoLiTe – Soil Liquefaction Test Sistema di misura basato sulle microonde per la valutazione del rischio di liquefazione di un terreno alluvionale per meglio valutare la realizzazione o il risanamento di infrastrutture architettoniche. Lo strumento portatile permette di stabilire in tempo reale la quantità e la distribuzione dell’acqua nel sottosuolo nelle sue varie stratificazioni fino a una ventina di metri come pure la misura del livello della falda acquifera. Capo progetto Damiano Pellegrini [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Anno d’inizio 2010 Partner esterni Smartec SA (Gruppo Roctest) (CH); Lombardi SA (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 SOMMACT – Self Optimising Measuring Machine Tools SOMMACT aims at supporting the transformation of the machine tool industry to strengthen Europe’s ability to compete in terms of high added value for the customer (as cost-based competition is not compatible with the goal of maintaining the Community’s social and sustainability standards) by promoting the development and validation of innovative production hardware and control system founded on understanding, evaluating and controlling production system performances. Capo progetto Giuseppe Landolfi [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2009 Partner esterni Alesamonti Srl (IT); Havlat GmbH (DE); ISM 3D Srl (IT); Weiss GmbH (DE); Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (IT); Technology Transfer SystemSrl (IT); KOVOSVIT MAS a.s. (CZ); Fidia SpA (IT); IBS Precision Engineering (NL). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 THOR – Innovative thermal management concepts for thermal protection of future space vehicles Il progetto THOR ha come obiettivo lo sviluppo di TPS (Thermal Protection Systems) per applicazioni aerospaziali capaci di fornire una protezione termica sia passiva (tramite l’utilizzo di compositi ceramici contenenti fibre ad alta conducibilità) che attiva (tramite l’implementazione di componenti ceramici porosi che utilizzino dei fluidi per il raffreddamento). La fase di progettazione, che prevede un ampio utilizzo di strumenti di modellazione e simulazione, sarà seguita dalla realizzazione del componente e dalla valutazione delle sue prestazioni in un tunnel al plasma. Capo progetto Alberto Ortona [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ICIMSI Anno d’inizio 2013 Partner esterni DLR (DE); TECNALIA (ES); ERBICOL SA (CH); TUBITAK – Turkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TR); FGE – Fluid Gravity Engineering Ldt (UK). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 99 Asse 3 – Prodotti e processi innovativi WoolTI Il progetto WoolTI intende sviluppare metodologie e strumenti sostenibili per riscoprire e rivitalizzare una delle più antiche espressioni della cultura locale svizzera: la produzione e lavorazione della lana. Obiettivo è la creazione di un Network Sostenibile per la lavorazione della lana che supporti lo sviluppo processi produttivi innovativi a bilancio ambientale positivo, la definizione di nuove strategie di business con ricadute dirette sul territorio, e promuova nuove attività e nuovi percorsi lavorativi con notevole impatto sociale in valle Verzasca, mantenendo sul territorio le giovani generazioni. 100 Capo progetto Marzio Sorlini [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI - ICIMSI/ISTePS Anno d’inizio 2013 Partner esterni ProVerzasca (CH); Regazzi SA Gordola (CH); Sara SA Tenero (CH); FTCACO (Federazione Ticinese Consorzi Allevamento Caprino e Ovino) Cugnasco (CH); Comune di Sonogno (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 101 Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio 102 4 4 Asse 4– Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio Il processo di globalizzazione dei mercati ha cominciato a modificare i sistemi economici regionali a partire dagli anni ’90. L’ondata di opportunità offerte dai paesi di recente industrializzazione (Cina ed India in particolare) ha generato pure una riconfigurazione della divisione internazionale del lavoro dovuta ad una nuova ridistribuzione delle attività produttive. Questo fenomeno non tocca solo le grandi multinazionali ma le imprese di piccole dimensioni che aumentano il volume d’affari eseguiti nei nuovi mercati. L’internazionalizzazione delle attività economiche sta entrando in un’ulteriore fase che porterà ad un “riequilibrio internazionale delle competenze”. Tre fenomeni stanno emergendo in modo chiaro: primo, la ricchezza generata nei mercati emergenti ha stimolato la domanda interna al punto in cui i nuovi mercati stanno diventando veri consumatori e motori di crescita mondiale; secondo, le attività economiche dominanti stanno perdendo per sempre la caratteristica di bilateralità tra paese industrializzato e paese in via di sviluppo, per prendere una forma complessa, alla ricerca d’opportunità globali. Terzo, le imprese dei mercati emergenti hanno spesso accumulato capitale necessario per divenire giocatori globali, pronti ad investire in nuove attività e innovazione. La sfida competitiva è quindi globale. Le opportunità ad essa legate vanno colte ponendo in essere strategie basate sui moderni processi innovativi, caratterizzati da multidimensionalità, interdisciplinarità, interdipendenza, molteplicità di conoscenze, di competenze, di effetti, di costi e di benefici economici, sociali, ambientali e territoriali. 1,7 mio Fondi acquisiti da terzi per i progetti d’asse nel periodo 2009-2013 24 Numero di progetti di ricerca assegnati all’asse per il periodo 2009-2013 8 Progetti rappresentativi, selezionati per la pubblicazione 103 Asse 4 – Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio La sfida della complessità L’aumento di complessità sta interessando sempre più ambiti e settori e sta diventando una vera e propria sfida per chi è chiamato a operare, decidere e guidare sistemi organizzativi reali (imprese, progetti, enti governativi). Il progetto ha esplorato in modo marcatamente interdisciplinare se e quanto i moderni approcci di modellizzazione dei sistemi complessi possano essere applicati come concreto supporto decisionale nella gestione dei sistemi organizzativi reali. Inoltre il progetto permetterà di identificare e di mettere in rete le attuali competenze presenti in SUPSI (DSAS, DSAN, DTI e FFHS) La “scienza” della complessità è un’area di studio ancora in pieno sviluppo, emersa negli ultimi decenni dall’interazione fra diverse discipline scientifiche: cibernetica, biologia, fisica, matematica, informatica, ingegneria dei sistemi, ecologia, economia, ecc. (Jackson, 2000) fornisce un’ottima panoramica storica. Per una panoramica divulgativa vedi Gandolfi (1999). Questo progetto intende applicare a casi reali e confrontare fra loro tre diversi approcci di simulazione di sistemi complessi: Capo progetto Alberto Gandolfi [email protected] www.supsi.ch/dsas Team di ricerca Willi Bernhard Andrea Cavicchioli Luca Maria Gambardella Andrea Rizzoli Matteo Salani Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN/ IDSIA Partner esterni Ente Ospedaliero cantonale EOC Clinica Luganese (CH) Ente finanziatore Fondo per la ricerca SUPSI Anno d’inizio e durata Settembre 2010, 18 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 104 2 3 4 5 6 7 8 a. Discrete Event Simulation an acceleration sensor Data-Flow-Diagrams (DFD, invented by Tom de Marco in 1960 for structured analysis) are used for the graphical modelling of the behaviour of a complex system. DFD’s have graphical elements, which are connected together and form a network representation of a system. The DFD portrays the system in terms of its component pieces with all interfaces among the components indicated. Hence DFD’s focus on the movement of data-objects between external entities and processes and between processes and data stores (Queues). The data-objects can represent people, material, money or information; they flow through the DFD-network which gives them a live-cycle. The modelling concept allows to describe and analyse any kind of complex system like industrial factories including people and manufacturing, traffic systems with airplanes, pedestrians and other vehicles or other systems including assurance or banking with money flow, document-flow etc. Simulazione a eventi discreti del flusso pazienti in un Pronto Soccorso. Questa metodica di simulazione è stata applicata al funzionamento di un Pronto Soccorso in un ospedale acuto del Canton Ticino. b. Sistemi di ottimizzazione combinatoria L’unica maniera per studiare i sistemi caratterizzati da complessità combinatoria è rinunciare alla forza bruta (l’enumerazione di tutte le possibili soluzioni) ed usare metodi della Ricerca Operativa esatti od euristici. Tali metodi permettono di modellizzare problemi di ottimizzazione definendo una funzione obiettivo che si vuole massimizzare e un insieme di vincoli che si vogliono rispettare. I vincoli possono rappresentare dei vincoli fisici sui valori che possono assumere le variabili di controllo o di stato del sistema ma anche dei vincoli sull’evoluzione spazio/temporale di queste variabili e delle relazioni di dipendenza tra le variabili stesse. Questa metodica di simulazione è stata applicata all’ottimizzazione dell’allocazione di risorse (in particolare spazi) in una clinica del Luganese c. Systems Dynamics Questo approccio si basa sulla metodica della dinamica dei sistemi (System dynamics) e permette di modellizzare e simulare sistemi, identificandone gli elementi critici. Il focus è sul comportamento e sulla dinamica dei sistemi complessi, contraddistinte da reti di relazioni causa-effetto non lineari. L’approccio permette inoltre, con un procedimento altamente partecipativo, di definire le relazioni e gli impatti sistemici fra i singoli elementi, permettendo di identificare gli elementi critici, attivi e passivi all’interno del sistema, come pure di capire meglio i cicli di feedback che si creano fra gli elementi. Questa metodica di simulazione è stata applicata alla dinamica sistemica che sottende il Piano Energetico cantonale (PEC), al flusso di pazienti in un Pronto Soccorso di un ospedale acuto del Canton Ticino e alle problematiche di pianificazione del settore Customer Service di un’azienda industriale ticinese Simulazione della dimanica di un problema presso un’industria svizzera (settore Customer Service). 105 Asse 4 – Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio Gli stabilimenti industriali FFS di Bellinzona: Potenziali di sviluppo in un’ottica di rilancio della politica industriale regionale Lo studio, sollecitato dal comitato di sciopero, commissionato dal Consiglio di Stato e favorito dagli sviluppi della Tavola rotonda presieduta dall’avvocato Fritz Steinegger, ha messo in evidenza gli elementi conoscitivi in base ai quali poter affrontare le scelte sul futuro sviluppo degli SI-Bel, individuando notevoli potenziali di sviluppo e capacità innovative da sostenere attraverso un processo di crescita delle competenze tecniche e commerciali. In questo senso, lo studio va inteso come base di partenza per le discussioni sui futuri scenari di sviluppo degli SI-Bel, in un periodo di profondi mutamenti del settore dei trasporti ferroviari su scala europea. Capo progetto Roman Rudel [email protected] www.supsi.ch/isaac Team di ricerca Siegfried Alberton Federico Corboud Spartaco Greppi Andrea Huber Christian Marazzi Matteo Poretti Dipartimenti e istituti afferenti DACD – ISAAC DSAS Ente finanziatore Cantone Ticino Anno d’inizio e durata Novembre 2008, 16 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Lo studio, che analizza la recente situazione degli Stabilimenti Industriali di Bellinzona (SI-Bel) nel contesto del mercato dei trasporti in fase di radicale trasformazione, permette di affermare come la scelta di attuare un piano di profonda ristrutturazione che avrebbe portato alla chiusura degli SI-Bel e al trasferimento delle attività produttive oltre Gottardo, e nel settore privato, non sia giustificabile, né sotto il profilo strettamente aziendale (redditività, utili, competitività, elevato valore aggiunto, sinergie) né sotto quello strategico, in un momento storico in cui la mobilità sostenibile di merci e persone mostra crescenti potenzialità di sviluppo. Gli SI-Bel risultano essere una realtà economica solida, con costi del personale stabili ed in linea con i maggiori concorrenti, un peso di capitale molto basso grazie agli importanti ammortamenti. L’impianto risulta per questi motivi competitivo, assicurando posti di lavoro fondamentali per un’intera regione. Grazie alla presenza di un settore di engineering vicino alle preoccupazioni della produzione, gli SI-Bel hanno un ottimo potenziale per creare un rapporto sinergico e virtuoso con il sistema formativo e il settore della ricerca e sviluppo del Cantone. Dall’inizio della crisi nel 2008 ad oggi l’attività degli SI-Bel è andata aumentando, sono stati assunti nuovi collaboratori e la produttività del lavoro non ha dato segni di cedimento. Non si possono nascondere alcune perplessità circa il livello dei costi della materie prime, lo sviluppo tecnologico con gli elettrotreni che richiederebbero agli SI-Bel 106 adattamenti strutturali e organizzativi per la loro manutenzione. La criticità maggiore riguarda, però, la questione strategica relativa alla definizione del ruolo della manutenzione per l’azienda madre e relativa alla missione degli SI-Bel, quale centro di costo o di profitto. In questo ambito pesa particolarmente la lunga storia di un operatore monopolistico che difficilmente riesce a cambiare il suo approccio al mercato ormai liberalizzato e a cogliere le nuovo opportunità. Gli SI-Bel possono posizionarsi strategicamente nel mercato, beneficiando di una collocazione privilegiata sull’asse Nord-Sud. Pensando ai futuri sviluppi del traffico ferroviario europeo e dei settori della manutenzione ad esso collegati, in particolare ai settori delle infrastrutture, dei servizi, del materiale rotabile e del controllo ferroviario, puntare sugli SI-Bel potrebbe rivelarsi un fattore economicamente e finanziariamente più che sostenibile e in grado di contribuire al rilancio dell’intera economia regionale. Lo studio ha confermato come gli SI-Bel abbiano un notevole potenziale di crescita. Sarebbero comunque necessari alcuni interventi specifici, segnatamente un elevato orientamento verso il cliente nel concepire il servizio di manutenzione, investimenti organici e puntuali e chiare decisioni strategiche relative alle competenze decisionali e al ruolo della manutenzione. A giudizio degli estensori del rapporto, le potenzialità delle officine emergerebbero con particolare forza attraverso la creazione di un centro di competenze che sappia favorire e accompagnare il passaggio a forme di mobilità sostenibile, sempre più basata sul vettore elettrico, fungere da laboratorio di nuove figure professionali e da catalizzatore di nuovi profili formativi. Per concretizzare questo progetto occorre riflettere su nuove forme di governance nell’ambito della politica economica regionale che sappiano attingere alle esperienze accumulate negli stabilimenti di Bellinzona e valorizzare le potenzialità intrinseche ai nuovi principi dello sviluppo locale e sostenibile, conciliando preoccupazioni di ordine economico con quelle energetiche – ambientali e sociali. In conclusione, il processo di liberalizzazione del settore ferroviario, i cambiamenti normativi legati a tale processo, la crescente importanza delle trasformazioni tecnologiche e l’apparizione di nuovi operatori in un mercato sempre più frammentato aprono nuove opportunità di sviluppo che però sarebbe difficile cogliere seguendo percorsi di analisi confinati entro un approccio prettamente aziendalistico, attento soltanto agli indicatori di performance di breve termine. Manutenzione delle sale, FFS. Previsione dello sviluppo delle ore di lavorazione della manutenzione pesante. Elaborazione SUPSI, 2009. Manutenzione pesante, FFS. 107 Asse 4 – Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio Studio d’aggregazione dei comuni del Bellinzonese A seguito dell’istanza per l’avvio di una procedura di aggregazione promossa da 17 comuni del Bellinzonese, il Gran Consiglio ha nominato una commissione incaricata di elaborare lo studio di aggregazione da sottoporre alla popolazione in votazione consultiva. Lo studio ha come obiettivo quello di elaborare una “Carta dei valori” (Modulo 1) su cui poggiare soluzioni istituzionali (Modulo 2) valorizzando temi strategici (Modulo 3). Questi lavori saranno completati dalla definizione di un piano finanziario e delle opere. Capo progetto Siegfried Alberton [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS – CCinno3 Partner esterni Fiduciaria Consavis SA (CH) Ente finanziatore Dipartimento delle Istituzioni, Sezione enti locali; 17 comuni partecipanti allo studio d’aggregazione. Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Il settore dell’audiovisivo nella Svizzera italiana Il progetto mira a descrivere in modo dettagliato il settore audiovisivo nella Svizzera italiana e identificarne i potenziali di sviluppo. Lo studio si è proposto di svolgere un’analisi attenta del settore audiovisivo cantonale, considerando il contesto nazionale e internazionale entro cui opera, valutandone l’offerta e rilevandone le prospettive per identificare le possibili misure e azioni per aiutare il settore a costituirsi in filiera performante. Capo progetto Jean-Pierre Candeloro [email protected] Ente finanziatore Dipartimento delle finanze e dell’economia Dipartimenti e istituti afferenti DACD – LCV DSAS Anno d’inizio 2010 Partner esterni Università della Svizzera italiana, Facoltà di scienze della comunicazione (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 L-Inn – Revisione della Legge per l’innovazione economica A seguito della valutazione della Legge per l’innovazione economica (L-Inn), il Dipartimento delle finanze e dell’economia ha deciso di approfondire lo scenario che tende a riposizionare la L-Inn all’interno di una legge quadro di sostegno e promozione dello sviluppo economico. Attraverso un metodo misto, laboratoriale e partecipativo (workshop), un gruppo tecnico, accompagnato dal Centro competenze inno3, ha proposto gli orientamenti, gli obiettivi, i campi di applicazione, le misure e la struttura di governance della nuova legge. 108 Capo progetto Siegfried Alberton [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS – CCinno3 Partner esterni Dipartimento delle finanze e dell’economia, Ufficio per lo sviluppo economico Ente finanziatore Dipartimento delle finanze e dell’economia, Ufficio per lo sviluppo economico Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 4 – Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio Gestione dell’innovazione alla RUAG Aviation: dalla strategia all’implementazione in un’ottica di Open Innovation Il Centro competenze inno3, unitamente all’area di Marketing & Sales del Dipartimento scienze aziendali e sociali (DSAS), sta svolgendo con RUAG RAFP un progetto di ricerca-azione seguendo l’approccio Open innovation. L’obiettivo consiste nell’accompagnare RUAG nel delicato processo di gestione strategica che permetterà all’azienda, attraverso adeguate innovazioni nel modello di business, di identificare e cogliere le opportunità, presenti e future, del settore dell’aviazione, militare e civile. Capo progetto Siegfried Alberton [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS – CCinno3 Ente finanziatore RUAG RAFP Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Successione aziendale in Ticino – Un’indagine empirica Negli ultimi anni il problema della trasmissione d’azienda è stato al centro di molti studi di altrettanti centri di ricerca, evidenziandone l’attualità. Questo progetto affronta il tema in modo ampio, innovativo, multidisciplinare e legato al contesto territoriale del nostro Cantone. L’obiettivo è dimensionare il fenomeno, capire il quadro in cui si inseriscono la successione e la trasmissione d’impresa in Ticino. Lo studio costituisce il primo tassello di una ricerca-azione che proseguirà con ulteriori ricerche, approfondimenti e applicazioni. Capo progetto Ornella Piana [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS – CCinno3 Partner esterni Gruppo Multi, Locarno (CH) Ente finanziatore Gruppo Multi, Locarno Anno d’inizio 2011 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Processo di trasmissione d’impresa: test di un modello per le PMI ticinesi Il test del modello presso le PMI ticinesi costituisce il primo passo di un percorso che mira ad affrontare la tematica in modo ampio, innovativo, multidisciplinare e legato al contesto territoriale del nostro Cantone. L’obiettivo del test è quello di mettere a punto un modello specificamente orientato alle PMI ticinesi e alle loro caratteristiche, che consenta di rilevare proattivamente e tempestivamente le problematiche insite in un processo di trasmissione d’impresa, abilitandone il successo. Capo progetto Ornella Piana [email protected] Ente finanziatore Dipartimento delle finanze e dell’economia Dipartimenti e istituti afferenti DSAS – CCinno3 Anno d’inizio 2013 Partner esterni Gruppo Multi, Locarno (CH); Fiduciaria Mega, Lugano (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 109 Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione 110 5 5 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione La nascita di una società globale è stata indotta anche dallo sviluppo di nuove soluzione tecnologiche per lo scambio di informazioni, di beni, di servizi e per lo spostamento delle persone. I cambiamenti risultanti sono di portata ampissima. La necessità di aggregare competenze tecniche, sociali e gestionali e le indubbie conseguenze economiche ingenerate dai sistemi relativi alla elaborazione e la gestione dell’informazione e della conoscenza sono una realtà e una necessità operativa per tutti. Nuove metodologie di trattamento dell’informazione permettono di sviluppare i sistemi di informazione e le conoscenze estendendo le possibilità di valutazione e decisione oltre che di comprensione del comportamento. 21 mio Fondi acquisiti da terzi per i progetti d’asse nel periodo 2009-2013 164 Numero di progetti di ricerca assegnati all’asse per il periodo 2009-2013 35 Progetti rappresentativi, selezionati per la pubblicazione L’ulteriore sviluppo di una società “intelligente” è la prossima frontiera non solo in molti campi scientifici ma soprattutto delle applicazioni nelle più svariate attività umane. Sempre di maggiore importanza sono anche le caratteristiche di qualità e usabilità nei confronti dei destinatari poiché i sistemi di gestione dell’informazione hanno assunto un carattere pervasivo e una distribuzione in molti ambiti dell’attività quotidiana. 111 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione WHATIF – Planning and Management of Rail Freight Transportation Networks The WHATIF project has developed an innovative decision support system to improve tactical and operational planning of combined transport logistic operators. Intermodality is the way forward in the transportation business, as environmental and economic concerns make road-only transport less attractive. Still, combined transport operators are facing tough competition by road only transport in this transition period and they are in great need of tools and methodologies to improve the performance of their operations. The WHATIF project delivered a decision support tool which enabled to improve the efficiency of train disposition. Scheduling and routing train on a rail network is a complex task. International trains, spanning many countries pose even more problems, but each rail company operates just a few of such trains. Imagine now all of your trains are international long distance trains, you have limited rolling stock, you face a highly seasonal and variable demand, your trains usually are assigned the lowest priority by rail network operators, and you have pictured a good representation of the daily problems of a combined transport intermodal operator. Capo progetto Andrea Emilio Rizzoli [email protected] www.idsia.ch Team di ricerca Janos Barta Luca Maria Gambardella Matteo Salani Corrado Valeri Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Partner esterni Hupac Intermodal SA Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Marzo 2011, 24 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 The objective of the WHATIF project, sponsored by the Commission for Technology and Innovation of the Swiss Confederation, and jointly developed by IDSIA, a research institute based in Canton Ticino, and by Hupac Intermodal SA, one of the leading European companies, was to provide a solution to the planning and management problems which affect all rail freight transport companies. WHATIF developed a suite of methods, algorithms and efficient and user-friendly implementations supporting managers at various management levels: from strategic planning, such as rolling stock circulation problems, to operational management problems, such as online train dispatching. The approach to the problem was to decompose a system management problem into two hierarchically structured problems: first a management problem is solved offline on a longer horizon, using a feedforward scheme; the solution of the above problem is then used as the reference value 112 (set- point) for the solution of an online operational management problem, which is solved on a shorter time horizon. WHATIF DSS is structured in the following elements: ◆ WHATIF Composer (WCO): a software application that computes optimized train circulation plan. WCO can be used for strategic planning regarding the opportunity of opening new or closing existing relationships and by modifiying the schedule or the timetable. WCO solves the rolling stock circulation problem; ◆ WHATIF Planner (WPL): a software application for the operational dispatching of trains from terminal to terminal. WPL, also using the WHATIF simulator briefly described below, solves the train dispatching problem. The WHATIF decision support system is currently being deployed at Hupac Intermodal SA. The first feedback is encouraging, as it allows managers to solve their task in a more rapid and effective way. In particular, WHATIF is proving itself as a valuable tool for the strategic planning of commercial routes: testing whether a new connection is economically and technically viable can be done in a matter of minutes, against a previous effort of many hours. WHATIF is also demonstrating its validity as a support tool for dispatching trains from the wide network of terminals served by Hupac. The train dispatcher can easily consult the DSS to both easily access facts and figures on key train indicators, and also ask the DSS for support in making informed decisions. Pubblicazioni Barta, J., Rizzoli, A., Salani, M. & Gambardella, L. (2012) Statistical Modelling of Delays in a Rail Freight Transportation Network. In: Proceedings of the 2012 Winter Simulation Conference. Rizzoli, A., Salani, M., Valeri, C., Barta, J., Croci-Torti, S., Croci, A., Barbone, A. & Gambardella, L. (2012) WHATIF: A Decision Support System for Planning and Management of Rsail Freight Networks. In: Proceedings of the International Conference on Harbor Maritime and Multimodal Logistics M&S, pp.128-133. An illustration of the result of WHATIF Composer over a multi-terminal relationship (BUS2-HAMB/HANN) over a typical week: 12 trains are served with the rotation of 4 compositions. The continental network of Hupac Intermodal SA. WHATIF Planner terminal view. 113 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione WAY – Wearable interfaces for hAnd function recoverY WAY addresses the scientific problem of recovery of hand function after amputation, or neurological disabilities like spinal cord injury, brachial plexus injury, and stroke. The objective is to develop novel non-invasive multi-source interfacing solutions and learning systems, and to investigate new control and multi-modal sensory feedback paradigms. The ultimate goal of these efforts is to overcome the limited band-width in actual Brain-Neural Communication Interfaces (BNCI) and to restore a physiological bidirectional link between a hand assistive device (HAD) – like a hand prosthesis or hand exoskeleton – and a patient, and to improve the patient’s autonomy and quality of life. Capo progetto Juergen Schmidhuber [email protected] www.idsia.ch Team di ricerca Rupesh Kumar Srivastava Juxi Leitner Matthew Luciw Leo Pape Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Partner esterni Scuola Superiore Sant’Anna, Pisa (IT); Umea Universitet, Umea (SE); Eberhard Karls Universitat Tubingen, Tubingen (DE); Guttman Institut, Barcelona (ES); Ossur hf., Reykjavik (IS). Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Ottobre 2011, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 114 2 3 4 5 6 7 8 In the EU, the number of disabled people with severely limited or no use of one or both of their arms increases every year. Every year, there are ~10,000 spinal cord injuries and hand amputations, and there are currently ~350,000 individuals with this type of disability. The fundamental issue in WAY is how to allow these patients to perform tasks that are necessary for daily living activities and that cannot yet be done with the state of the art physical assistive devices. There is a need to develop versatile prosthetic/orthotic limbs with intuitive motor control and realistic sensory feedback. The link between the HAD and a patient will be achieved by means of a hardware/ software architecture based on a network of different wearable distributed interfaces working in synergy, orchestrated by a controller that interprets and fuses bio-signals and hand sensor signals, exchanging action and perception information between the HAD and the patient. Two systems: 1. Since transradial amputees maintain some sensorimotor capabilities in their residual limb (i.e., myoelectric activity and stump with sensibility), they will exploit an EMG controller and vibrotactile system applied on their stump to control the prosthesis. 2. Conversely, since stroke, cervical spinal cord injury, and brachial plexus injury provoke permanent damage to the upper limb sensorimotor capabilities (no myoelectric signals and arm/hand with reduced or absent sensibility), higher hierarchical level signals (EOG and EEG) will be used to control the hand-exoskeleton; sensory feedback will be provided by means of multi-modal vibrotactile, electrotactile systems on sensory-functional body parts. Six objectives: 1. Myoelectric smart-sensor for dexterous prostheses control. In amputees, an EMG pattern due only to the lifting or maintaining of the prosthesis can be misclassified into a hand control movement, resulting in bad controllability. To tackle this problem, a control system including EMG and inertial transducers (i.e. multi-axes position and acceleration sensors) will be developed. It combines residual limb’s myoelectric and dynamic information (speed, posture, acceleration) so to remove the load and inertial effects of the robotic hand on the amputee’s residual forearm. 2. Hybrid EEG-EOG interface for hand exoskeleton control. A non-invasive BNCI system that integrates brain activity (measured by EEG) and eye movements (measured by EOG) for detection and interpretation of movement intent, will be developed and used to control a multiple DoF hand exoskeleton. 3. Miniaturized vibrotactile sensory substitution interface. Vibrotactile stimulation is evoked by a mechanical vibration of the skin at frequencies of 10–500 Hz. An afferent sensory substitution system embedded in the prosthetic socket of amputees will be investigated, developed and clinically evaluated. It contains miniaturized vibrating elements able to convey modulated mechanical vibration on sensory target sites in the stump. 4. Multi-modal sensory substitution interface for patients with hand dysfunction. A method for transferring enriched feedback based on electrical stimulation and recent advances in textile technologies for unobtrusive monitoring of vital parameters and movements will be exploited. An array of electrodes in a textile garment will be employed. Several features of vibrotactile or electrotactile stimuli can be modulated and mixed to convey different kinds of information over this sensory channel: a) frequency (the main spectral component of the periodic stimulus); b) intensity (the strength of stimuli); c) timbre (the content of harmonics in the spectral representation); and d) duration, (the time length of the “on” time of an elementary stimulation). 5. Multi-sensor fusion and Machine Learning. Machine learning algorithms will be developed and used to fuse bio-signals and control HADs, including deep feedforward and recurrent neural networks that can deal with dynamic temporal dependencies in multi-model signals. Furthermore, adaptive pre-processing methods will be used to enhance the learning capacities of algorithms on limited training data. 6. Assessment of performance of the patient. Are the performances of these systems good enough to address real-life situations? Which level of shared control between the user’s brain and the machine is required for an effective use of the HAD? Is it possible to control the HAD appropriately while carrying out other activities? Pubblicazioni M. D’Alonzo, S.Dosen, C. Cipriani, D.Farina, HyVE Hybrid Vibro-Electrotactile Stimulation - is an Efficient Approach to Multi-Channel Sensory Feedback, IEEE Transaction on Haptics, 2013. Y. Hao, M. Controzzi, C. Cipriani, D. B. Popovic, X. Yang, W. Chen, X. Zheng, and M. C. Carrozza, Controlling Hand-Assistive Devices: Utilizing Electrooculography as a Substitute for Vision, IEEE Robotics and Automation Magazine, vol. 20, no.1, pp. 40-52, 2013. M.Cempini, S.M.M. De Rossi, T. Lenzi, M. Cortese, F. Giovacchini, N. Vitiello, M.C. Carrozza, Kinematics and design of a portable and wearable exoskeleton for hand rehabilitation, Proceedings of the 2013 IEEE International Conference on Rehabilitation Robotics (ICORR), 2013. H. Ngo, M. Luciw, V, Ngo, J. Schmidhuber, Upper Confidence Weighted Learning for Efficient Exploration in Multiclass Prediction with Binary Feedback, 23 International Conference on Artificial Intelligence (IJCAI), Beijng, China, August 3-9, 2013. The DESC glove is a sensorized glove fitted on the prothestic device, with the ability to sense force exterted to objects and to deliver vibrotactile stimuli to the user. The first prototypes were given to two amputees, whom were asked to use it in their activities of daily living for a period of ~1 month. R.K. Srivastava, J. Masci, S. Kazerounian, F. Gomez, J. Schmidhuber, Compete to Compute, Neural Information Processing System Conference (NIPS), Lake Tahoe, Nevada, USA, December 5-10, 2013. The grasp-and-lift task is fundamental for any manipulative task that involves stably holding an object in the hand. As such, it is highly suitable for analyzing the control in prosthetic users. In this study we have performed well-defined grasp-and-lift experiments in >10 subjects while recording 32-channel EEG, surface EMG from 5 pertinent muscles in the hand, arm and shoulder, along with high-quality kinematic and kinetic data. The participant’s task was to reach for an object, grasp it using the index finger and the thumb, lift it to a certain height, hold it for a short while, and replace it. WAY scenarios and clinical motivation. Amputees and patients with hand dysfunctions share the need of an intuitive bidirectional interface for controlling the artificial aid naturally. 115 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione TaToo – Tagging Tool based on a Semantic Discovery Framework TaToo, which stands for “Tagging Tool based on a Semantic Discovery Framework”, provides a way to share trusted and reliable information, but also to allow easy discovery of information which is already available about environmental resources such as data sets and/or services residing on different information nodes. TaToo has developed web-based tools allowing o add information in the form of semantic annotations, thus facilitating future usage and discovery, and kicking off a beneficial cycle of information enrichment. The TaToo framework allows the integration of semantics, taking into account the challenges of different domain ontologies in a multi-domain and multilingual context. TaToo provides three complex and extensive validation scenarios. Capo progetto Andrea Emilio Rizzoli [email protected] www.idsia.ch Team di ricerca Sasa Nesic Lorenzo Ruinelli Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Partner esterni AIT Austrian Institute of Technology GmbH (AT); Atos Spain S.A. (ES); cismet GmbH (DE); Telespazio (IT); Masaryk University (CZ); Joint Research Centre, Ispra (IT). Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Gennaio 2010, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 116 2 3 4 5 6 7 8 The problem The Earth is closely monitored by a thick network of sensors, which operate at different scales and resolutions, from remote sensing from satellites, down to in situ micro sensors. Various initiatives, such as GMES and INSPIRE, tried to organize and structure the huge amount of data that is constantly collected by sensors. At the same time, scientists develop and refine models which try to extrapolate and predict the future trends of relevant environmental variables, again over a variety of temporal and spatial scales. The technological infrastructure that enables syntactic interoperability for environmental information discovery and retrieval is nowadays available. A set of tools and practices have also been developed and tested to overcome obstacles coming from technical heterogeneities of all sorts, and including solutions that achieve the technical interoperability of different middleware, published open interfaces, schema mapping, etc. What still remained an open issue was the efficient discovery of environmental information. Metainformation attached to current environmental data repositories have been collected, structured and stored in forms that are meant for human users. It is hard, if not impossible, to machine process metainformation attached to current environmental data bases. As a result, significant human intervention is required for discovering environmental information: The process of locating appropriate sources, querying and exploiting environmental data cannot be automated. Human experts are required to undertake such tasks. In short, what remains at stake is the semantic interoperability of environmental information infrastructures, which will allow machine processing of environmental information repositories, and enable software agents to operate in a single information space for the environment. TaToo aimed to set up a semantic web solution to close the discovery gap that prevents a full and easy access to environmental resources on the web. The project assumed the following: 1.It was meaningless to create yet another standard to facilitate access; existing standards must be used; 2.The burden of facilitating access to existing resources cannot be solely delegated to the owner. The user community must play a proactive role. 3.Existing environmental resources shall not require upgrades, re-deployment, re-implementation. The proposed solution must have a low cost and deliver a high impact. The objective Given the above premises, the TaToo project worked to the development of tools allowing third parties to easily discover environmental resources (data and/or services residing on different information nodes) on the Web and to add valuable information in the form of semantic annotations to these resources, thus facilitating future usage and discovery, and kicking off a beneficial cycle of information enrichment. TaToo faced the challenge of the integration of semantics, as different domain ontologies needed to be bridged in a multi-domain and multilingual context. The solution TaToo has developed a middleware infrastructure to fill the gap between environmental resources and end-users (discovery gap). This framework facilitates the life-cycle of environmental information from its collection and persistent storage up to its discovery and purpose-oriented exploitation. Therefore TaToo’s objective is to help close the discovery gap in the Single Environmental Information Space in Europe for the Environment by developing easy to use tools within a semantic framework for discovery and access to environmental resources in a multilingual and multi-domain context. TaToo provides three complex and extensive validation scenarios and therefore foresees skilled or expert users as the primary target user group. TaToo validates the usability of its developments (e.g. TaToo’s framework and tools) through the implementation of three different scenarios. All three scenarios are embedded in highly complex environmental domains and are therefore mainly addressed to domain expert groups and communities as well as to technically skilled users. The scenarios deal with the following environmental domains: Climate Change, Agro-Environmental Modelling and Simulation, Anthropogenic impact of pollutants. Pubblicazioni Athanasiadis, I. N., Rizzoli, A. E., Donatelli, M., & Carlini, L. (2011). Enriching environmental software model interfaces through ontology-based tools. International Journal of Advanced Systemic Studies, 4(1/2), 94–105. doi:10.1504/ IJASS.2011.042205 Avellino, G., Lobo, T. P., Schimak, G., Rizzoli, A. E., & Dihé, P. (2011). Applying semantics in the environmental domain: The TaToo project approach. In: W. Pillmann, S. Schade, & P. Smits (Eds.), Innovations in Sharing Environmental Observation and Information Proceedings of the 25th Enviroinfo Conference “Environmental Informatics” (pp. 848–855). Ispra (VA), Italy: Shaker Verlag. Retrieved from http://www.ec-gis.org/Workshops/EnviroInfo2011/ Nesic, S., Rizzoli, A., & Athanasiadis I.N.. (2011). Publishing and Linking Semantically Annotated Agro-environmental Resources to LOD with AGROPub. In: Metadata and Semantic Research (Vol. 240, pp. 478–488). Retrieved from http://link.springer.com/ chapter/10.1007%2F978-3642-24731-6_47?LI=true Nesic, S., Rizzoli, A. E., Schimak, G., Avelino, G., Kaufmann, A., & Donatelli, M. (2012). Semantic annotation of environmental resources: Does it really matter to resource users ? In: R. Seppelt, A. A. Voinov, S. Lange, & D. Bankamp (Eds.), International Environmental Modelling and Software Society (iEMSs) 2012 International Congress on Environmental Modelling and Software Managing Resources of a Limited Planet: Pathways and Visions under Uncertainty, Sixth Biennial Meeting, Leipzig, Germany (pp. 2429–2436). iEMSs, Manno, Switzerland. The information enrichment flow of the TaToo framework. Nešić, Saša, Rizzoli, A. E. ., & Athanasiadis, I. N. (2012). Publishing agro-environmental resources as linked data. Int. J. Metadata, Semantics and Ontologies, 7(1), 25–36. Nešić, Sasa, Rizzoli, A. E., Athanasiadis, I., & Donatelli, M. (2011). Publishing Agro-Environmental Data to a Semantically Unified Environmental Information Space: a Case Study. In: W. Pillmann, S. Schade, & P. Sm its (Eds.), Innovations in Sharing Environmental Observation and Information Proceedings of the 25th Enviroinfo Conference “Environmental Informatics” (pp. 856–867). Ispra (VA), Italy: Shaker Verlag. Retrieved from http://www.ec-gis.org/ Workshops/EnviroInfo2011/ The TaToo architecture. 117 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione SmartH2O – an ICT Platform to leverage on Social Computing for the efficient management of Water Consumption The SmartH2O project aims at providing water utilities, the municipalities, and citizens, with an ICT enabled platform to design, develop and implement better water demand management policies. SmartH2O builds a bi-directional communication stream between citizens and the water utility: in one direction, user behavioural data are collected through smart meters and an online social participation application (social game); in the other, awareness campaigns and price signals are delivered through the same app to inform the users on how to save water and money. SmartH2O is tested in two real-world situations in London and in Canton Ticino. Capo progetto Andrea Emilio Rizzoli [email protected] www.idsia.ch Team di ricerca Bruno Storni Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Partner esterni Politecnico di Milano (IT); University of Manchester (GB); Set Mobile Srl (RO); European Institute for Participatory Media (DE); Thames Water Limited (GB); SES Controlli (CH); Moon-submarine (GB). Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Febbraio 2014, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 118 2 3 4 5 6 7 8 The SmartH2O project develops an ICT platform for improving the management of urban and peri-urban water demand thanks to the integrated use of smart meters, social computation, and dynamic water pricing, based on advanced models of consumer behavior. Information and communication technologies (ICT) can help transition to a more sustainable water management, but a purely technical solution cannot work in the area of water supply, a complex socio- technical system. Water consumers are people whose behavior depends on a variety of motivations and social and individual drivers and triggers. For this reason, it is necessary to develop a framework able to consider both the technical and the social sides of the problem, and able to promote the active engagement of the consumers with the shared objective of saving water and energy. The SmartH2O project aims to provide water utilities, municipalities and citizens, with an ICT-enabled platform to design, develop and implement better water management practices and policies, leading to a reduction in water consumption, without compromising the quality of life, and to an increase in resource security. The solution proposed by the SmartH2O project is to develop an ICT platform that will be able to: ◆ Understand and model the consumers’ current behaviour on the basis of historical and real-time water usage data; ◆ Predict how the consumer behaviour can be influenced by various water demand management policies, from water savings campaigns, to social awareness The project logo for social media campaigns, to dynamic water pricing schemes; ◆ Raise the awareness of water consumers on their current water usage habits and their lifestyle implications and to stimulate them to reduce water use. The SmartH2O ICT infrastructure will thus enable water managers to close the loop between actual water consumption levels and desired targets, using information about how the consumers have adapted their behavior to the new situation (e.g. new regulations, new water prices, appeals to water savings during droughts). This feedback will then allow to aptly revise the water demand management policies, enabling to maximise the water and energy saving goals. Figure 1 describes the flow of information and control by the proposed SmartH2O project. The behavior of a water user is gathered by collecting data on its water consumption by means of smart meters and, at the same time, by an online social participation application (the social game) where qualitative information about the user preferences and attitudes are collected. This information is processed and the user is “profiled” in order to produce a synthetic user behavior model, which will be then fed in an agent-based simulation model. The platform is a “virtual world” that allows water utilities to experiment various combinations of water demand management policies (e.g. incentives and water pricing, social awareness campaign) and assess their potential impact on water users. The social participation application will also enable obtaining feedback from the users to calibrate and validate users’ behavior models. Traditional econometric methods will also be used to model consumer behavior and experimental economics approaches will help calibrate the econometric and agent models. The SmartH2O platform will then produce simulations of the expected impacts of the proposed policies on the users’ behavior, thus allowing the water utilities to select the most effective water demand management strategy. The social participation application is then also used to deploy policies in the real world. The consumers will receive signals, such as incentives to save water in specific environmental conditions, or such as dynamic price information. Once the policies are deployed, the SmartH2O platform allows continuous monitoring of the users’ aggregate behavior, i.e. their water consumption, in order to suggest other actions if the original policy loses effectiveness. Pubblicazioni Fraternali, P., Castelletti, A., Soncini-Sessa, R., Vaca Ruiz, C., & Rizzoli, A. E. (2012). Putting humans in the loop: Social computing for Water Resources Management. Environmental Modelling & Software, 37, 68–77. doi:10.1016/j.envsoft.2012.03.002 Rizzoli, A. E., Castelletti, A., Cominola, A., Fraternali, P., Diniz dos Santos, A., Storni B., Wissmann-Alves, R., Bertocchi, M., Novak, J. & Micheel, I. (2014). The SmartH2O project and the role of social computing in promoting efficient residential water use: a first analysis In: Daniel P. Ames, Nigel W. T. Quinn, Andrea E. Rizzoli (Eds.) Proceedings of the 7th International Congress on Environmental Modelling and Software, San Diego, California, USA. SmartH2O architecture The information flow in SmartH2O 119 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione SCAMPI – Service platform for soCial Aware Mobile and Pervasive computIng The Future Internet will offer a rich networking environment featuring heterogeneous resources. SCAMPI’s goal is to enable users of the Future Internet to break free of the limitations of their individual devices. To this end, SCAMPI enables users to pool resources from various heterogeneous devices and compose the desired services starting from basic building blocks available in the network. The key idea is the opportunistic exploitation of available computing resources as they become available. SCAMPI investigates technical solutions for a service platform in mobile and pervasive opportunistic networks. Such networks are formed by heterogeneous devices and lack centrally mandated connectivity. Capo progetto Daniele Puccinelli [email protected] www.supsi.ch/isin Team di ricerca Alan Ferrari Silvia Giordano Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Partner esterni AALTO (FI); ETH (CH); Technicolor (FR); IIT-CNR (IT). Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Ottobre 2010, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 The future Internet will be characterised by a pervasive diffusion of devices with heterogeneous capabilities and resources. Users will carry personal mobile devices (smartphones, PDAs, cameras) bundling several wireless interfaces, supporting computationally intensive tasks, and powerful tools to produce multimedia content. Other types of devices with networking capabilities will be also available in the environment (sensors, fixed cameras, etc) featuring more specialised resources. The resulting networking environment, seen as a whole, will thus be characterised by a multitude of heterogeneous resources. The goal of SCAMPI is to enable each user to avail not only of the resources available on its own device, but also to opportunistically exploit the other resources of the environment, including those on the other users’ devices, in a trustable and secure way. SCAMPI will thus enable users to compose the functionality of the different resources available in the network, enjoying much richer functionality than what available on their own device. Mobile users carry ever increasingly powerful mobile devices that feature substantial processing power and memory along with a wide range of sensors. Moreover, these de vices offer several wireless networking interfaces to access network infrastructure, to communicate directly with one another, and to interact with a multitude of external sensors. These capabilities can be used standalone but, more importantly, they may also be harnessed to support resource sharing: powerful smart devices can dynamically instantiate ephemeral mobile clouds within 120 which they communicate spontaneously and efficiently to tackle a problem at hand – from cooperative sensing to content sharing to distributed data mining. Indeed, it is appealing to exploit the richness of diverse social, contextual, content, software, and hardware resources in these devices to create distributed applications that extend beyond the capabilities of any single device. It is precisely this opportunity that we capture in our design of a service delivery platform, SCAMPI (Service platform for social-aware mobile and pervasive computing). The SCAMPI architecture builds on premises set by opportunistic communications research, which has enabled communication between collocated devices in networks characterized by intermittent connectivity. This work is often also referred to as pocket switched networking or opportunistic networking. Rather than viewing the population of devices as a mere communication platform, opportunistic computing research views the cooperation of devices as a significant execution platform for providing richer functionality by sharing and composing distributed resources, so as to unleash rich mobile services. Existing solutions for distributed task execution on smartphones illustrate that their powerful capabilities constitute an appealing platform for distributed computing. However, using a smartphone simply as a replacement for a computing node overlooks the many contextual properties that can be leveraged in a personal mobile device. The rich collection of sensors in the users’ mobile phones can enable novel classes of applications that sense the node’s environment and provide a unique view on the surrounding world. While previous work has considered Internet-based clouds for the analysis of the complex sensor information. Pubblicazioni V. Vasilopoulos, D. Puccinelli, and M. Zuniga. Do We Really Need A Priori Link Quality Estimation? In Fifth Workshop on Real-World Wireless Sensor Networks (RealWSN ‘13), Lake Como, Italy, Sep 2013. D. Puccinelli and S. Giordano. Connectivity and Energy Usage in Low-Power Wireless: an Experimental Study. In: 9th IEEE International Workshop on Sensor Networks and Systems for Pervasive Computing (PerSens ‘13), San Diego, CA, USA, Mar 2013. D. Puccinelli, M. Zuniga, S. Giordano, and P. Marrón. Broadcast-Free Collection Protocol. In: 10th ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems (SenSys ‘12), Toronto, Canada, November 2012. A. Ferrari, D. Puccinelli, and S. Giordano. Characterization of the Impact of Resource Availability on Opportunistic Computing. In: ACM SIGCOMM Workshop on Mobile Cloud Computing (MCC), Helsinki, Finland, Aug 2012. SCAMPI enables mobile users to go beyond the constraints of their own devices. M. Pitkänen, T. Kärkkäinen, J. Ott, M. Conti, A. Passarella, S. Giordano, D. Puccinelli, F. Legendre, S. Trifunovic, K. Hummel, M. May, N. Hedge, and T. Spyropoulos. SCAMPI: Service platform for soCial Aware Mobile and Pervasive computing. In: ACM SIGCOMM Workshop on Mobile Cloud Computing (MCC), Helsinki, Finland, Aug 2012. F. Fabbri, M. Zuniga, D. Puccinelli, and P. Marrón. On The Optimal Blacklisting Threshold for Link Selection in Wireless Sensor Networks. In: 9th European Conference on Wireless Sensor Networks (EWSN 2012), Trento, Italy, Feb 2012. S. Giordano and D. Puccinelli. The Human Element as the Key Enabler of Pervasiveness. In: 10th IEEE IFIP Annual Mediterranean Ad Hoc Networking Workshop (Med-Hoc-Net 2011), Favignana Island, Italy, Jun 2011. D. Puccinelli, O. Gnawali, S. Yoon, S. Santini, U. Colesanti, S. Giordano, and L. Guibas. The Impact of Network Topology on Collection Performance. In: 8th European Conference on Wireless Sensor Networks (EWSN ‘11), Bonn, Germany, Feb 2011. Opportunistic computing offers scalability and adaptivity. 121 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione Parallel Streams - Hardware and software architecture for parallel processing and rendering of high-definition audio signals. The ParallelStreams project was centered on the evaluation, design and validation of the core technologies required for the next generation of digital audio systems. The project has been conducted in collaboration with CH Precision Sàrl, a Swiss SME specialized in high-end audio components. Emergence of new high-quality audio standards set new challenges for the audio industry in terms of system performance, particularly for low-level D/A conversion. As functionalities increase, so does the part of software involved in those products and efficient, real-time, reusable, embedded software architectures with support for parallel processing are of greatest importance. In addition, user interaction is becoming a central selling point of such products, as music consuming habits have drastically changed. Capo progetto Tiziano Leidi [email protected] www.supsi.ch/isteps Team di ricerca Diego Frei Loris Grossi Thierry Heeb Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISTePS Partner esterni CH Precision Sàrl (CH) Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Dicembre 2010, 30 Mmesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 1. Introduction The (high-end) audio industry is undergoing major changes with the shift from physical to de-materialized music and the apparition of new audio formats (such as DSD or PCM sampled at 24bits / 192kHz) which provide better than CD quality. These represent new challenges both in terms of system architecture, audio performance and user interface. While traditional audio systems are mostly analog, tomorrow’s audio system will be mainly digital, maintaining the signal in the digital domain up to the amplification stages. Functions that were previously done in the analog domain (such as cross-over filtering for the loudspeakers) will be done in the digital domain. Maintaining the signal in the digital domain not only preserves signal integrity within the system, but allows to access audio data from network connected devices or remote storage or to perform signal enhancements by DSP algorithms. In addition, system control and music access from a graphical user interface will become tomorrow’s standard. Figure 1 shows the overall architecture of a next generation high-end audio system. SUPSI’s contribution to the ParallelStreams project has mainly covered following aspects: digital-to-analog converter (DAC) architecture and simulation, audio digital signal processing algorithms, hardware platform evaluation, real-time software architecture and system/music access control over a deported graphical user interface. The major results are highlighted in the following sections. 122 2. DAC architecture and simulation New high resolution audio formats with 20 or more bits of resolution require very high-precision, low noise DACs. Given that volume control is also done in the digital domain by digital attenuation, the low-level signal performance of such converters is of primary importance as average listening level will be around -30dBFS. Jitter (e.g. time domain errors) must also be reduced to infinitesimal values to ensure performance. Currently available converters fall in two categories: low speed / high resolution or high speed / low resolution. Noise analysis of different solutions have led to the choice of using multiple low speed / high resolution converters in a time domain multiplexed (TDM) architecture with DSP based correction of gain and amplitude offset. Figure 2 shows the block diagram of the selected TDM DAC architecture (DSP based correction not shown). For jitter minimization, a software based digitally-controlled crystal oscillator (DCXO) solution has been designed and implemented, providing excellent long term accuracy without shortterm jitter. 3. Digital Signal Processing Algorithms: Different high-performance DSP algorithms have been developed to support the proposed DAC architecture and to provide signal enhancements. These algorithms have been packed into reusable components for the resulting hardware/ software architecture. Components for signal analysis and generation (SAG), cross-over and equalization (XEOQ), phono equalization (PhonoEQ), up-sampling (UP) and modulation (MOD) have been designed, implemented and validated. In a first step, algorithms have been developed in a high-level simulation environment (Mathematica) and then translated into C language to provide a platform independent implementation. Extensive simulations have been run to assess computational complexity and to define the most time consuming parts of the algorithms. In a second step, low-level (assembler) optimization of critical algorithm parts was conducted to take advantage of the platform’s resources (including hardware accelerators), especially for components operating at high sampling rates (around 6MHz) such as the UP or MOD components. These optimizations have led to speed-up factors of 3x to 10x compared to the base C versions and real-time operation of the complete processing chains has been verified. As an illustration of a typical DSP algorithm developed during the ParallelStreams project, figure 3 shows a block diagram of the MOD component. 4. Hardware Platform Several hardware platforms have been benchmarked as part of the project, including the XMOS XMP64 symmetrical multi-processor platform based on 64 multi-threaded xCore processors, an ATOM-ION platform combining a low-power Intel CPU with a programmable GPU and a platform based on dual Analog Devices 4th generation SHARC processors combined with an FPGA for signal routing. The XMOS XMP64 was ruled out quickly due to restrictions imposed on pointer support by the dedicated compiler. Even though preliminary performance evaluation for the ATOM-ION platform provided interesting performance results, it was rejected because of doubts concerning its robustness and real-time behavior (latency). Finally the SHARC / FPGA platform has been selected, providing very high computational capabilities, deterministic real-time behavior, flexibility and ease of programming. 5. Software architecture VDK, a free, preemptive multitasking kernel provided by Analog Devices for SHARC processors, has been selected as the low-level management system. It incorporates scheduling and resources allocation techniques tailored specifically for the memory and timing constraints of embedded programming. VDK provides a hardware abstraction layer that allows writing most of the application in a platform independent, high-level language (C or C++). Moreover, the VDK application programming interface (API) is identical for all SHARC processors, allowing the code to be easily ported to different processors of the same family. Based on VDK, a multi-threaded, event-driven, real-time component based application framework has been developed. The processing path (responsible to execute all real-time digital signal processing algorithms) uses a dedicated thread. It communicates with the ‘outside world’ by means of interrupts: input and output channel ISRs, parameters ISR (if some are available) and hardware accelerator ISRs (if one or more are used). Figure 4 describes the overall software architecture. Robustness and real-time capabilities of the proposed software architecture have been validated on prototype hardware featuring dual ADSP-21489 SHARC processors. 6. User interface: system control and music access Touch screen interfaces and network connectivity are becoming the de-facto standard for present and future entertainment systems and high-end audio systems are no exceptions. Within the scope of the ParallelStreams project, SUPSI developed two iPad applications: the TCP/IP Control application and the UPnP Control application. The first application provides intelligent remote control functionalities for a complete CH Precision system, while the second provides access to the user’s music library and streaming services using the UPnP standard. Pubblicazioni Leidi T., Heeb T., Colla M., and Thiran J-P. Event-driven real-time audio processing with GPGPUs. 130th AES Convention. London, UK. AES. (2011). Leidi T., Heeb T., Colla M., and Thiran J-P. Event-driven Scheduling for Parallel Stream Processing. 6th International Symposium on Parallel Computing in Electrical Engineering (PARELEC). Luton, UK. IEEE. (2011). Leidi T., Heeb T., Colla M., and Thiran J-P. Model-driven Development of Audio Processing Applications for Multi-core Processors. 128th AES Convention. London, UK. AES. (2010). 7. Conclusions The ParallelStreams project has allowed for the evaluation, design and implementation of the core technological building blocks of future high-end audio systems. Emphasis has been set on a modular, software based approach, allowing for easy reuse of the core blocks in different products. Technology transfer to the industrial partner has also been a key focus of the project and several core building blocks have already been integrated into current CH Precision products. Next generation high-end audio system. 123 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione MedBoneGI, is an integrated 3D medical imaging system for the design of TKA custom specific cutting guides The main goal of the project was the optimization of development process of the patient specific knee cutting guides. The Total Knee Arthroplasty (TKA) surgery by means of patient specific cutting guides is an innovative and minimally invasive technique recently introduced at Medacta International. This technique, allows the surgeons to plan bones cuts in a pre-operative phase reducing the operation time of other conventional techniques. Process phases reviewed in the project are: secured upload of the patient data; quality control of the datasets; 3D reconstruction of the bone patterns with minimal human intervention; knee cuts planning; design and manufacturing of patient specific guides. Capo progetto Matteo Lanini [email protected] www.supsi.ch/tthf Team di ricerca Samuele Dietler Andrea Massimini Andrea Salvadè Oliver Villa Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISEA Partner esterni MEDACTA INTERNATIONAL (CH) Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Giugno 2010, 27 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 124 2 3 4 5 6 7 8 This project consists in the development of an innovative process to improve the production of a patient-specific bone cutting guide used in TKA. The technical challenges of the project are: ◆ Development of an algorithm for bones recognition in 3D medical DICOM images allowing the precise segmentation of the bones shapes used by surgeons to plan TKA resections and by Medacta for the design of the cutting guides blocks. ◆ Development of secured web platform for patient’s information exchange between Medacta technical staff and medical staff simplifying the pre-operative planning phase; ◆ Optimization and improvement of the guide design. An important strategic goal is the medical imaging knowhow transfer to Medacta. This enforce the process control overall workflow for the manufacturing of the patient-specific bone cutting guides. Bone reconstruction imaging-algorithm The TKA requires a precise definition of 3D bone models in the knee surrounding (femur-tibia-fibula-patella) to produce a precise and well fitting guide, moreover it is required a reconstruction of the in the hip/ankle regions (femur head / tibia-fibula). At the beginning of the MedBoneGI project, most of the reconstruction process required a demanding manual labor provided by specialized technicians, consisting on: importing, filtering and segmenting the 3D image volumes. Although, a precise reconstruction result, the time spent in adapting the parameters and assembling the incomplete 3D rough models was considerable and subject to further improvements. The state-of-art analysis has shown that many algorithms could partially resolves the problem but none of them was well-suited considering the strong variability of the images quality. The quality of the images is influenced by many factors due to patient-or-machine, in examples, bone deformations, bone consistency, image quality, image noise, image deformations due to counter-lateral implants, etc…; A repeatable and semi-automatic algorithm has been developed to efficiently solve the reconstruction tasks. The proposed solution allows the elaboration of a patient-case in background, by processing the loaded dataset after the initial quality control and producing all the required 3D shapes for the cutting guide design. This research activity has been conducted with an effective collaboration between SUPSI, Medacta’s R&D team and the UNIGE-DITEN as a support in the startup phase of the project. Web interface development Potential time savings were found in the communication process between the medical staff and the technical support of Medacta. Privacy and security are the main issue when communicating reserved information about a patient. The technical challenges were: ◆ Development of a secured web portal for information exchange which will guarantee the privacy of the patient and shorten the guide planning operations occurring in the guide sizing. • Graphic 3D planning tool with a graphical interface allowing a fluent visualization available to the surgeons. Cutting guide production improvement Once the custom specific cuts have been planned, the cutting guide must be carefully fitted on the 3D bone-model. At the beginning of the project, the production process of the cutting guide has been assessed, showing a great potential of improvements and savings in terms of: patient and healthcare benefits (less invasively guide, less recovery time) and production costs (rational material usage). The technical challenges of this work package were: • Definition of the optimal design with respect of various constraints (mechanical strength, positioning on a convenient anatomic area. • Design of an easily deployable product by the surgeon during the operation. A custom specific cutting guide applied to a femur. Web platform – Medacta’s planning tool. Example of medical image complexity: 3D reconstruction may suffers undefined contours, low contrast, smooth images, low z-resolution. Example of a 3D reconstruction of the hip. 125 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione MACACO – Mobile context-Adaptive CAching for COntent-centric networking Finding new ways to manage the increased data usage and to improve the level of service required by the new wave of smartphones applications is an essential issue. MACACO project proposes an innovative solution to this problem by focusing on data offloading mechanisms that take advantage of context and content information. Our intuition is that if it is possible to extract and forecast the behaviour of mobile network users in the three-dimensional space of time, location and interest (i.e. ‘what’, ‘when’ and ‘where’ users are pulling data from the network), it is possible to derive efficient data offloading protocols. Capo progetto Silvia Giordano [email protected] www.supsi.ch/isin Team di ricerca Alan Ferrari Kamini Garg Daniele Puccinelli Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Partner esterni INRIA / INPT-ENSEEIHT (FR); University of Birmingham (GB); IEIIT-CNR (IT); University of Minas Gerais (BR). Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Novembre 2013, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 126 2 3 4 5 6 7 8 The advent of mobile social network applications and services is drastically extending the notion of connectivity, significantly beyond the traditional communication and networking meaning. In this evolving network environment, people’s social relations, opportunistic resource availability, and proximity are significantly shaping the use and design of the Future Internet. In the next few years, the traditional mobile networking approach of current cellular networks will ultimately prove insufficient to cope with the burgeoning traffic demand generated by smartphone users. The divergence of mobile data traffic and data revenue growth is increasing the pressure on mobile network operators to find effective and efficient ways to handle the data traffic that is swamping their networks. The wireless access is already experiencing bandwidth droughts, forcing operators to hurriedly revert flat-rate plans into data consumption- or straight time-based ones, and to resort to offloading voice and data traffic from cellular access infrastructure to femtocells and WiFi hotspots whenever possible. The advent of 4G/LTE will not solve the problem, since the increased wireless access capacity will be no match for the growth of users’ hunger for bandwidth [Cisco2010]. Indeed, the figures on the near-term evolution of mobile communication only make concerns worse: as an example, Cisco has recently foreseen that the mobile data traffic will increase 18-fold within 2016, in front of a mere 9-fold increase in connection speeds. We stress that the latter number already accounts for the contribution of femtocell and WiFi offloading, showing how these solutions alone will not be sufficient to solve the riddle of the divergence between the mobile user demand and the available capacity at the access fringe. We argue that the problems discussed above are symptoms of the aging of the inherent centralized and mobile terminal-centric paradigm of today’s cellular networks. As evidenced by equipment manufacturers’ forecasts, such problems cannot be dealt with via technological advances only, since the latter are simply not keeping the pace with the demand generated by mobile applications and services. Therefore, the missing part of the solution must be looked for in the way the available network resources are used, so as to optimize their exploitation. In the MACACO project, we specifically identify the caching of contents at different points of the mobile network as the lever to fill the gap between the capacity granted by the infrastructure technology and the traffic load generated by mobile users. The potential advantages of caching have been studied in fixed networks. Here, however, we aim at extending the caching models to a brand new field, i.e., that of mobile networking. Also, due to the multi-facet and highly complex nature of mobile-access networks, we will integrate the caching approach with social context awareness and opportunistic resource availability. Our approach implies (i) re-thinking the data management plane of the whole mobile network, moving it towards a content-centric networking paradigm, and (ii) the pervasive adoption of mobile social-context-aware caching decisions at both the edge wireless infrastructure and the mobile terminals. Doing so will enable a whole range of new usages of the caches available in the system, including opportunistic caching. As an example, extracting the context of individual users, in terms of their mobility, of their interests and of the correlation between the two, will enable the network to pre-emptively cache contents close to where users will require them. Also, mass trends obtained by aggregating mobile context information over large amounts of users can be leveraged to improve the storage or update of contents at caches in the mobile network backbone. Operations such as these would greatly improve theutilization of the existing resources at the network core. However, the mobile context-aware, content-centric approach proposed by MACACO would allow designing even more original solutions. Indeed, not only the storage at the wireless infrastructure, but also the memory of mobile terminals could be leveraged as system content caches. Thanks to mobile context information, content could be pushed to or pre-fetched by the user’s device in advance, when and where the wireless access bandwidth is more available or less expensive. Similarly, the mobile context, in terms of users’ spatial and temporal proximity, could be leveraged to favour content caching at relay devices deemed to later meet the actual destinations the content is intended for. Basically, this would enable a content-centric opportunistic networking among users’ devices, enabling, together with the other scenarios above, a much-needed offload of the cellular infrastructure. In conclusion, MACACO brings together mobile context awareness and content-centric networking in the scenario of mobile networks. The original framework developed in the project is expected to significantly improve the utilization of resources at both the edge wireless network and end-user device. Pubblicazioni Förster, A., Förster, A., Garg, K., Giordano S. & Gambardella, L. M. (2014). MOTEL: Mobility Enabled Wireless Sensor Network Testbed, accepted for publication, Ad Hoc & Sensor Wireless Networks, Old City Publishing. Garg, K., Giordano, S. & Förster, A. (2013) A Study to Understand the Impact of Node Density on Data Dissemination Time in Opportunistic Networks; HP-MOSys’13. Zignani, M., Papandrea, M., Gaito, S., Giordano, S. & Rossi, G.P., (2014) On the key features in human mobility: relevance, time and distance; 2014 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications, PERCOM 2014 – March 2014. Mudda, S. & Giordano, S.; Mobile P2P Queries over Temporal Data; PerMoby 2014 – March 2014. Ferrari, A., Puccinelli, D.& Giordano, S.; Code Ofloading on Opportunistic Computing; 2014 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Demonstrations track, PERCOM 2014 – March 2014. MACACO structure. 127 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione ICT – Innovative Caregivers’ Training The overall aim of this project is to transfer a innovative ICT training Model for further education. It focuses on technology-enabled care across settings, for caregivers in the home health care field. The Model offers a complete set of tools/methods aiming at sustaining organisations and training providers in their efforts to enhance competence building processes. Moreover it offers to end users (home health care professionals) a flexible workplace learning approach, which integrates (besides ICT skills) also the know-how to use relational and communication skills in an adequate manner. Capo progetto Filippo Bignami [email protected] www.supsi.ch/dsan Team di ricerca Vincenzo d’Angelo Stefan Kunz Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Partner esterni JEDU (FI); ECAP (CH); Artevelde Hogeschool University (BE); Modena Formazione (IT); Solidarnosc (PL). Ente finanziatore European Commission Lifelong Learning Programme, Leonardo da Vinci Anno d’inizio e durata Ottobre 2013, 24 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 128 2 3 4 5 6 7 8 In Europe seniors and particularly elderly people (> 60/80 years old), are a growing component of the population. In Switzerland the old-age dependency ratio (number of persons 65+ per 100 persons aged 2064) has augmented continuously from 11 at the beginning of the 20th century to 28 currently (BFS, 2012). In Finland the same ratio has increased from 19.5 to 27.7 only between 1990 and 2012 (Eurostat 2012). According to Eurostat by the year 2020 people over 60 years of age will constitute nearly 25% of the Polish society and in Belgium 18,2% of the population was older than 65 years in the year 2010. In Italy (Emilia-Romagna region) even 23% of the total population (around one million inhabitants) is currently more than 65 years old. In many European countries the dimensions and characteristics of this demographic change has partially been slowed down by the constant incoming flow of working young immigrants. In Switzerland for example the number of the foreign permanent resident population (including also asylum seekers with a total length of stay of at least 12 months) has augmented between 2007 and 2011 from 1602.1 thousand to 1816.0 thousand (BFS, 2013). Within the Swiss and the EU-health care system migrant caregivers are increasingly considered as an important resource in the home health care sector. In Italy for example in numerous households home care assistants are employed to perform housekeeping duties, to administer bedside and personal care (such as ambulation and personal hygiene assistance) for elderly family members. The majority of these home care assistants are migrant women. Logo of the project. Presently in the region of Emilia-Romagna the number of immigrant home care workers has been estimated to be at least 75.000 (Obsan, 2012; LENEMI, 2012; Solcà, 2013). This evolution engenders new opportunities in terms of active ageing policies, intergenerational exchange measures and potential economic growth. But contemporaneously also various challenges related to the phenomenon need to be addressed, like for example changes in leisure time habits or specific housing and healthcare provision needs. Health and psychological fragilities are strongly linked to age progression and do often appear in a context of comorbidity (Nolte and McKee, 2008). Issues regarding the financial sustainability of care services and the wellbeing of elderly people come hence to the fore (Wächter and Künzi, 2011), especially as the latter is known to be strongly related to seniors’ capacities of conducting as long as possible an autonomous life at home (Bayliss et al. 2008). Demographic changes may hence bring opportunities but also threats and constraints. In the near future it will become increasingly important to promote supporting policies and services in order to allow the elderly population to remain a dynamic component of the society. All over Europe, the new emerging social and healthcare needs related to demographic change have so far been addressed by increasing the offer of elderly care homes and homecare services and by trying to overcome the dramatic shortages in the health care job market (often by recruiting human resources in developing countries). New technologies should, however, allow finding better solutions in the near future. The quality of life of seniors and elderly people could for example be improved significantly by promoting homecare integrated assistance including telehealth options, allowing health care professionals to monitor and consult patients remotely (CAST, 2012). As a consequence hospitals and primary care services could be discharged. By using new technologies both, caregivers and elderly people living at home may be facilitated considerably in their usual daily activities (see for example on line support to simplify and speed up shopping or ordering and delivering drugs). In fact the Swiss and the EU Office for Public Health highlight the importance of intelligent technologies and e-health in contemporary strategy papers (BAG, 2010; 2007; EUEHAP,2012) and first care networks with a focus on e-health have been introduced successfully (E-TOILE , 2012). Encouraging experiences in the field of home care provision have recently been made in the USA. The effectiveness and economic efficiency of services provided through networks of “Grand Aides” has been tested successfully. “Grand Aides” are persons operating under supervision and coaching of healthcare professionals. They are trained to develop certain healthcare skills in order to detect signals and solve some primary care needs or to communicate at distance by means of new technologies with their clients and supervisors (Garson et al. 2012). Yet various obstacles to the exploitation of such groundbreaking approaches may be found in Europe. The rigidity of the qualification systems for example triggers an important fragmentation of roles and functions. As a consequence the valorization of experiential competences and life skills of numerous caregivers tends to be hampered. An additional obstacle consists in the often insufficient socialization to the use of information and communication technology (ICT) by elderly people, by home care assistants and by caregivers in general. The future sustainability of our social and healthcare system will, however, largely depend on the effectiveness of home health care services, which foster independence and healthy ageing. In this context the promotion of innovative and collaborative care models, which do integrate affordable technologies to coordinate care, will be crucial. It will become most important to assess and adapt attitudes as well as skills of caregivers assisting elderly people at home on a continuous basis. They are in a key position to act as mentors of elderly people and may help them (when knowing to use adequate relational and communication skills) to overcome potential barriers to the use of new technologies. An innovative approach to caregivers’ training in the home health care field should therefore be based: ◆ on a stronger valorization of individual potentials and existing skills of home care assistants (including migrant caregivers, who have often gained substantial knowledge in the past by informal learning approaches or an initial training in their countries of origin) ◆ on the promotion of complementary training modules for home care assistants (including migrant caregivers): learning units focusing on telehealth-needs and the use of ICT-tools (in order to facilitate cooperation with home care and other healthcare services) as well as on the promotion of mentoring activities to stimulate ”hands on” learning processes directly at the workplace setting ◆ on basic aspects of social security, in order to enable migrant caregivers to acquire competences (active citizenship) and hence an added value regarding social and practical issues (e.g. existing job-search networks, associations or self-help groups). The ICT training Model “Innovative caregivers’ training” is a complete set of tools and methods aiming at sustaining organisations and training providers in their efforts to set up competence building processes. At the same time it offers to end users (health care professionals active in the home care field) a flexible workplace learning approach, which integrates (besides technical skills in the ICT domain) also the know-how to use relational and communication skills in an adequate manner. Detailed procedures for competence building activities will be defined and formalized, to promote caregiver qualification paths based on existing professional regulations in all participating countries. 129 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione EU-MESH – Enhanced, Ubiquitous, and Dependable Broadband Access using MESH Networks EU-MESH developed, evaluated, and trialed a system of software modules for building dependable multi-radio multi-channel mesh networks with QoS support that provide ubiquitous and ultra-high speed broadband access. The system is based on a converged infrastructure that uses a wireless mesh network to aggregate the capacity from both subscriber broadband access lines and provider fixed broadband links to form a virtual capacity pool, and provide access to it for both stationary and mobile users. It supports low operation and management costs, through novel configuration and management procedures that achieve efficient usage of both the wireless spectrum and fixed broadband access lines. Capo progetto Salvatore Vanini [email protected] www.supsi.ch/isin Team di ricerca Dario Gallucci Silvia Giordano Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Partner esterni Foundation for Research and Technology – Hellas, Institute of Computer Science (GR); CNR (IT); Technische Universität Berlin (DE); Budapest University of Technology and Economics (HU); Proximetry (PL); Hellenic Telecommunications and Telematic Applications Company S.A., Forthnet (GR); Thales Communications (FR); Ozone (FR). Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Anno d’inizio e durata Gennaio 2008, 30 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 130 2 3 4 5 6 7 8 Current broadband access for stationary users is based on isolated and unevenly utilized broadband subscriber lines (e.g., DSL, cable, fibre, 802.16 BWA). In such a model, a user’s access is limited by the capacity of a single subscriber line. Indeed, the wired channel bandwidth and subscriber-central office distance (for DSL lines) or the high deployment costs (for fibre links) limit the ability to increase the speed of individual subscriber lines. Moreover, even where increasing individual line speeds is possible, this does not address their inefficient usage. EU-MESH enables efficient utilization of broadband access lines by allowing remote users to access such underutilized resources through a wireless mesh network. We can identify two directions in the development of wireless broadband access. First, there is an isolated and uncoordinated deployment of wireless hotspots with non-uniform coverage; this lack of coverage is a significant barrier to new mobile services. Moreover, together with underutilised broadband subscriber lines, underutilised wireless hotspots represent existing underused communication resources. Second, there are a number of activities for deploying metropolitan scale wireless broadband access networks, which include community networks, local government (municipality) networks, and operator owned metropolitan area networks. Typically, the first two are based on WiFi (IEEE 802.11), whereas the latter can be based on WiFi or WiMAX (IEEE 802.16). In both of the latter two technologies the advantages of multi-hop support, thus forming a mesh architecture, to increase coverage while reducing interference are widely recognized. A trend in the development of wireless mesh networks is to utilize multi-radio and multichannel capabilities which, through channel diversity and spatial diversity using directional antennas, can enhance spectrum reuse and capacity, and can support multiple paths that are independent in terms of interference and congestion. Such multiple independent paths can increase the availability and dependability of a wireless mesh network, through resilience to operational anomalies and security attacks, and can enhance its capabilities for QoS support. Existing solutions for building wireless mesh networks suffer from reduced spectrum efficiency and high interference due to lack of sophisticated power/channel control algorithms, lack of reliable self-configuration procedures that can dynamically adapt to varying network conditions, lack of efficient and scalable end-to-end QoS support, lack of generalised and seamless mobility support, and lack of a comprehensive security solution. EU-MESH’s overall goal is to address the above limitations and unleash the commercial potential of wireless mesh networks. EU-MESH’s key concept is to use a multi-radio multichannel mesh network to aggregate the capacity from both subscriber broadband access lines and provider fixed broadband links to form a virtual capacity pool (Figure 1). Hence, EUMESH will not be restricted to the case where there are only a few provider-owned Internet gateway connections. An important advantage of such an approach is that the same converged infrastructure, which integrates wireless mesh networks with existing heterogeneous broadband access links, can be used to offer enhanced access services to both stationary and mobile users. Stationary users will be able to receive broadband access at connection speeds higher than those of a single broadband access line, through access to other fixed broadband access links, while mobile users will be able to receive high speed broadband access with high coverage. Additionally, the provider-oriented application scenario put forth by EU-MESH addresses the issues of incentives for a user to allow other users’ traffic to flow through his/her broadband access line. Specifically, such incentives can be based on reduced cost of a user’s fixed broadband access line, offering higher speeds at the same cost, achieving connection speeds higher than those of a single broadband access line, and offering mobile broadband access services when a user is on the move. Pubblicazioni Gallucci, Dario and Giordano Cremonese, Silvia and Puccinelli, Daniele and Vanini, Salvatore (2010) Fixed-Mobile Convergence: the Quest for Seamless Mobility. In: Syed, A. Ahson and Mohammad , Ilyas, (eds.) Fixed Mobile Convergence Handbook. CRC Press, pp. 2-28. Gallucci, D. &Giordano, S. (2009). QoS Enabled Mobility Support for Mesh Networks. In: PerCom Workshops 2009. pp. 1-6. EU-MESH’s Architecture View. Mobiledevice ServerMachine Client Application Server Application Loopback: PortY Loopback: PortY2 Loopback: PortX Loopback: PortY SNAPT CNAPT IPMD1: PortX1 IPMD1 IPServer:PortY1 Internet IPServer The module for mobility support based on the WiOptiMo Middleware. WiOptiMo configuration for the EU-MESH project. 131 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione EcoLogTex – Tool for Ecologic-Economic Supply Chain Analysis and Optimization in the Textile Industry More and more consumers value textile products made by respecting the environment and the workers, while still having a reasonable price. The EcoLogTex project delivers a new methodology and a tool to evaluate alternatives for textile supply chains taking into account the impact on the environment (using Life Cycle Assessment LCA) as well as costs, while satisfying corporate social responsibility constraints. The results of this project allow textile companies to efficiently optimize their supply chains also with respect to the environmental impact. Capo progetto Andrea Emilio Rizzoli [email protected] www.idsia.ch Team di ricerca Luca Maria Gambardella Roberto Montemanni Corrado Valeri Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Partner esterni Hugo Boss Ticino SA (CH); Tinext SA (CH); EMPA (CH). Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Anno d’inizio e durata Settembre 2011, 24 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 The problem Within the EU-25, clothing and textiles account for approximately 5-10 per cent of our environmental impacts (Source: European Commission (2006): Environmental Impact of Products), and globally this figure is even higher as Europe and the US have delocalised and outsourced most of the textile production, in an effort to reduce costs to the bare minimum. This has been possible at the expense of the quality of life of workers in developing countries, and of the environment, as risky and hazardous processes are subject to less stringent legislations. Recently things have been slowly changing: some segments of the customers’ market are switching to the so-called lifestyle of health and sustainability (LOHAS). Key to LOHAS are the respect of the environment and of the workers’ conditions. While in the mid to long-term we expect that LOHAS will be widely adopted, at present only some brands and sectors can afford to enter the LOHAS market, especially the prestigious fashion industry that holds high commercial gains by benefitting from the first mover advantage. Sustainability in supply chains is not easily measurable, as it comprises both quantitative economic aspects, and also qualitative and quantitative aspects (such as environmental friendliness and social equity compliance). Moreover, the evaluation of a supply chain must also embrace the direct and indirect manufacturing processes, which might have considerable impacts on the overall performance. Finally, even if a company has evaluated a supply chain for 132 a selected product, the extrapolation of the results to other products or different supply chains must not be taken for granted at all. The objectives The EcoLogTex project developed a Decision Support System that provides support in designing and implementing supply chains. The adoption and use of such a tool enables a company to: • Maintain and increase an edge on its competitors based on quality and environmental and social responsibility; • Provide consumers with accessible and transparent information on the provenance of its products • Be in a better position in order to face future cost internalisation of their carbon footprint. • Manage the increased complexity brought in by considering not only cost as the main objective to be minimised. The solution The key idea of EcoLogTex was to integrate Life Cycle Assessment (LCA) in each step of the supply chain in order to add the environmental perspective when designing an effcient supply chain. The Life Cycle Assessment methodology allows specifying all the environmental impacts of the production and distribution processes related to the product down to the shelf of a shop. As the uncertainty of LCA data is significantly higher than the one associated with traditional measures such as costing and timing, the software application uses a set of stochastic optimisation techniques in order to select the most effcient alternatives for the design of the supply chain. The main components of EcoLogTeX are: 1. The EcoLogTex benchmarker is a webbased software application in which suppliers (of goods, of processes, of services) enter the relevant data for their products and services attracted by the gains in competitiveness as suppliers to the textile company and thus fill the data for a holistic supply chain evaluation. The supplier has two advantages in using the tool: first, it can qualify as a potential supplier for the textile company; second, it obtains a quick check of its “sustainability performance” in comparison to its competitors, leading to an even higher quality of their offer. 2. The EcoLogTex supply chain designer is a stand-alone software application for the design of sustainable sup- ply chains. The tool can explore the potentially very complex current and alternative supply chain situations and identify the space for design alternatives, based on the background data from the ecoinvent database [6] but also specific supplier data from the EcoLogTex benchmarker. This allows for continuous improvements towards a sustainable supply chain. 3. The EcoLogTex reporter is a stand-alone software application for producing reports to be published on the company website regarding its supply chain sustain- ability. It uses the data provided by the suppliers and confirmed by an independent party (e.g. the ecoinvent database). Pubblicazioni Rizzoli, A. E., Zeller, H., Faist, M., Montemanni, R., Gioacchini, M., & Nembrini, N. (2013). EcoLogTex: a software tool supporting the design of sustainable supply chains for textiles. In: L. Hilty, B. Aebischer, G. Andresson, & W. Lohmann (Eds.), ICT4S 2013. Proceedings of the First International Conference on Information and Communication Technologies for Sustainability (pp. 147–151). Zürich: ETH Zurich, University of Zurich and Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology. Retrieved from http://e-collection.library.ethz. ch/eserv/eth:6558/eth-655801.pdf?pid=eth:6558&dsID=eth-6558-01.pdf#page=144 R. Montemanni, C. Valeri, S. Nesic, L.M. Gambardella, M. Gioacchini, T. Fumagalli, H. Zeller, K. Meyer, M. Faist and A.E. Rizzoli, Supply chain design and sustainability in the textile sector, Proceedings of ICAOR 2013 – The 5th International Conference on Applied Operational Research, In Lecture Notes in Management Science 5, J.S. Yeomans et al. eds., Tadbir OR, Vancouver, 67–73, 2013. F Mastromatteo, R Montemanni, LM Gambardella and AE Rizzoli An exact algorithm for the k-robust shortest paths problem with interval dataJ Appl Oper Res 6(2): 124-133, 2014. Visualising the steps of the supply chain. Parametrizing the algorithm compiuting the efficient supply chains. The production process at Hugo Boss. 133 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione DomoML – a device integration framework DomoML is a universal framework that allows household appliances to interact each other and exchange information. DomoML consists of a suite of XML based languages aiming to describe and interconnect heterogeneous devices. The suite covers environmental elements such as household appliances, walls, ceiling, and doors, their functions and the communication among them. A first prototype platform was developed in 2004. An OWL ontology was later formalized to describe the different devices. The integration among heterogeneous devices is now based on a RESTful web service operation exposure. The DomoML Framework is used in real world scenarios. Capo progetto Lorenzo Sommaruga [email protected] www.supsi.ch/isin_en/ Team di ricerca Nadia Catenazzi Tiziana Formilli Roberto Guidi Nicola Rizzo Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Partner esterni Centro Nazionale Ricerca, Pisa (IT) Ente finanziatore Comune di Lugano; Ufficio federale dell’energia – UFE; Casa dei ciechi, Lugano. Anno d’inizio e durata 2004, progetto in corso Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 134 2 3 4 5 6 7 8 In the context of Human Home Interaction, a typical problem is to find a solution that enable household appliances to interact each other and exchange information. The communication is usually made easier for devices built by the same constructor. Many industries have seen a potential market thinking at a new generation of household appliances, able to connect each other, exchange services and information and overcome or extend their individual capabilities. On this trend, the idea of making a universal language, able to unify the needs and understanding of the domestic world was born in 2004 and pursued in the DomoML project, started with a collaboration with the Italian Research Centre (CNR) of Pisa (Italy). DomoML is a framework that consists of a suite of XML based languages aiming to describe and interconnect heterogeneous devices (Domotics Modeling Language). The suite is composed by three parts, which cover environmental elements such as household appliances, walls, ceiling, and doors (DomoML-env), their functions (DomoML-fun) and the communication among them (DomoML-com). Therefore, the framework covers structural, functional and communication aspects. DomoML doesn’t only deal with the interoperability issues, but captures also semantic aspects of the environment and its changes, through properties that can be used to create intelligent behaviors. A first prototype platform was developed in 2004 as a java based standalone application. The initial version was later revised; in particular, the DomoML-env part was extended with the formalization of an OWL ontology used to describe the different devices. In addition, a web based framework was developed to integrate and manage heterogeneous devices. This integration is based on a RESTful web service operation exposure. The DomoML Framework has been adopted in real world scenarios, by developing specific modules to monitor and controll different kinds of environment such as offices and apartments. In particular, a number of sensor and actuator devices, based on the LON, zigbee, zwave, Bluetooth, http standards/protocols, have been integrated into the DomoML framework by implementing ad-hoc drivers. These devices include for instance switches, energy meters, person movement sensors, fall detection bracelets, blind controllers, etc. DomoML is used within the SUPSI Granno Project, whose objective is to enhance elderly people quality of life and improve independence of daily living and safety, to monitor and control home environment and elderly people. Starting from 2011, the framework is running in about 20 apartments provided by the Municipality and STAC to elderly people in Lugano, The framework is also running in about 20 houses, mainly located in Mendrisio, to interconnect energy consumption devices with an intelligent smart grid algorithm, and to provide monitoring data to the Swiss-to-Grid (S2G) project. In addition, the RiParTI project exploits an adapted version of DomoML running on a microcomputer (raspberry) to monitor and control electric car charging stations. Finally, DomoML is used to convert the LSMS ISIN office into a live lab called UFFI (UFFicio Interattivo) for demonstration purposes of the developed technologies. Various devices such as lights, heaters, fans, etc. are integrated through the framework and interactively interoperate to answer user requests for switching lights, changing light colors according to energy consumption, showing web pages, presenting various kinds of information retrieved through web services (e.g. weather forecast, bus timetable, SUPSI phone book). The framework guarantees a separation of the service level from the user interface level, allowing for multimodal user interaction. It may occur through voice, gesture and traditional GUIs, also displayed on mobile devices. Pubblicazioni L. Sommaruga, T. Formilli, N. Rizzo (2011) DomoML – an Integrating Devices Framework for Ambient Intelligence Solutions, in: Proceeding of the 6th International Workshop on Enhanced Web Service Technologies (WEWST’11), Lugano, pages 9-15. L. Sommaruga, A. Perri, F. Furfari: DomoML-env: an ontology for Human Home Interaction, In: Proceedings of SWAP 2005, the 2nd Italian Semantic Web Workshop, Trento, Italy, December 14-16, 2005, CEUR Workshop Proceedings, ISSN 1613-0073, URI: http://ceurws.org/Vol-166/34.pdf F. Furfari, L. Sommaruga, C. Soria, R. Fresco: DomoML: the definition of a standard markup for interoperability of Human Home Interactions EUSAI 2004, Poster/short paper presented at Second European Symposium on Ambient Intelligence, Eindhoven - NL, Nov. 2004, URI: http://portal.acm.org/citation. cfm?id=1031430 DomoML framework. Ontologia DomoML. 135 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione BRICK – Another brick in the Semantic World The BRICK project aims to demonstrate the potential benefits of the Linked Data approach as a means to integrate data coming from different heterogeneous data sources, by developing a linked data application in an academic context. The process of data publishing and consuming is considered. Data publishing involves activities such as the choice of data, the choice of the vocabularies or ontologies, the choice of the most adequate technologies. Data consuming involves the development of various data access mechanisms that satisfy different use needs. In addition, the project intends to disseminate the open data best practices by organizing seminars and tutorials mainly in the Swiss context. Capo progetto Nadia Catenazzi [email protected] http://www.supsi.ch/isin_en/ Team di ricerca Ingrid Dominighetti Lorenzo Sommaruga Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Ente finanziatore Hasler Stiftung Anno d’inizio e durata Giugno 2011, 18 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 136 2 3 4 5 6 7 8 Academic institutions typically hold large amounts of data usually developed and maintained in isolation; they are not based on a common data model and no connections are explicitly “declared” among them. This makes it difficult to retrieve information organized across different sources and requires a considerable effort to check different and heterogeneous data sources. The web of data represents a solution to this problem, by providing an infrastructure for data integration and merging, where data can be accessible via standard web technologies. The BRICK project aims to demonstrate the benefits of the Linked Data approach by developing linked data applications using SUPSI open data. Academic institution data concerning for instance courses, people, research papers and projects are adequate to be exposed as open data because of the relations existing among them and with other external data sources. The main project result is the creation and publication of an RDF dataset containing SUPSI open data and the development of different applications that provide access to these data, including textual and graphical navigators, SPARQL end-point, etc. The process of data publishing involves various activities: the choice of data, the choice of the vocabularies, the choice of the most adequate technologies. The main selected data are about people, research groups, projects, courses, modules, competences and publications. These data are available from different isolated sources (e.g. database, XML file, PDF documents) and are not explicitly interconnected. According to Linked Open Data (LOD) recommendations, in order to model these data, existing vocabularies are used where possible (for instance we used the FOAF ontology to describe people and organizations), and an OWL ontology was formalized to model domain specific classes and properties. From a technological point of view, the publishing process requires tools to extract RDF triples from existing sources, load them into a triple store and expose them through the Web. D2R Server (http://d2rq.org) is used to dynamically convert data stored in relational database to RDF. Apache Jena is used as triple store. With respect to data consuming, a basic application is the BRICK navigator, a textual resource navigator on the ISIN institute data (BRICK navigator) that appears in the form of a web site. A simple menu allows the user to visualize different types of resources (people, competences, projects, etc.) and navigate through them by clicking on the links. When the number of resources of a specific type is very high, an ad-hoc search function is provided as a filter: for instance it is possible to search for a project, by indicating its status, its type, the leading unit, etc. For didactic purposes, the site also gives access to the RDF description of each resource. The same kind of information can also be visualized in a graphical form using the Donut browser, based on the ASK KEN™ visual knowledge browser. This kind of visualization can be useful to explore a resource of interest and discover other connected resources, creating a navigation path through resources that are interconnected. This tool has the advantage to keep the context during navigation but the potential drawback to become confused and with low performance when the number of resources increases. In addition to navigation, an advanced searching mechanism is provided through SPARQL queries. During the project development period and afterwards, various types of dissemination activities have been carried out. The main activities include internal seminars, conference and workshop presentations, meetings with potential project partners, external seminars, and courses. Pubblicazioni Catenazzi, N., Sommaruga, L. and Domenighetti, I. (2012) BRICK: a linked data experience. IADIS International Conference WWW/INTERNET 2012 Madrid, Spain, 18-21 October 2012. Sommaruga, L., Catenazzi, N., (2014) The BRICK project. Presentation at Séminaire Linked Data, Département fédéral de l’intérieur DFI, Archives fédérales suisses AFS, Bern, CH, 29 janvier 2014. The Brick Textual Navigator. The process of data publishing and consuming. 137 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione BISON – Biology-Inspired techniques for Self Organization in dynamic Networks BISON explore the use of ideas derived from complex adaptive systems (CAS) to enable the construction of robust and self-organizing information systems for deployment in highly dynamic network environments. BISON will cast solutions to important problems arising in Ad-Hoc and Virtual networks, P2P and Grid computing systems as desirable global properties that systems should exhibit. Progress in this direction will give us a systematic framework for constructing solutions to the original problem that inherit the attributes of CAS, including self-repair and self-organization. We achieve this goal by restricting the class of problems and by drawing inspiration from nature systems like insect colonies and immune networks. Capo progetto Luca Maria Gambardella [email protected] www.idsia.chl Team di ricerca Gianni Di Caro Frederick Ducatelle Roberto Montemanni Andrea Rizzoli Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Partner esterni University of Bologna (IT); Telenor Communication AS (NO); Technical University of Dresden (DE). Ente finanziatore European Cooperation in Science and Technology - COST Anno d’inizio e durata Gennaio 2003, 40 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 138 2 3 4 5 6 7 8 The complexity of modern Network Information Systems (NIS) has reached a level that puts them beyond our ability to deploy, manage and keep functioning correctly through traditional techniques. Part of the problem is due to the sheer size that these systems may reach with millions of users and millions of interconnected devices. The other aspect of the problem is due to the extremely complex interactions that may result among components even when their numbers are modest. Our current understanding of these systems is such that minor perturbations in some remote corner of the system will often have unforeseen, and at times catastrophic, global repercussions. In addition to being fragile, many situations arising from the highly dynamic environment in which they are deployed require manual intervention to keep NIS functioning. What is required is a paradigm shift in confronting the complexity explosion problem to enable building robust NIS that are self-organizing and self-repairing. BISON proposes to draw inspiration from biological processes and develop techniques and tools for building robust, self-organizing and self-repairing NIS as ensembles of autonomous agents that mimic the behavior of social insects and immune networks. What renders this approach particularly attractive from a dynamic network perspective is that global properties like adaptation, self-organization and robustness are achieved without explicitly programming them into the individual artificial agents. Yet, given large enough colonies of agents, the global behavior is surprisingly adaptive and can cope with arbitrary initial conditions, unforeseen scenarios, variations in the environment or presence of deviant agents. This represents a radical shift from traditional algorithmic techniques to that of obtaining the desired system properties as a result of emergent behavior that often involves evolution, adaptation, or learning. We will search for CAS which can bring about these global properties. Yet BISON will seek to go even further than this, by working to systematize this process — to develop a coherent set of heuristics that can guide the search for CAS giving a desired global behavior. Progress in this direction give us a systematic framework for constructing solutions to the original problem that inherit the attributes of CAS, including self-repair and self-organization. This is a very ambitious goal. Yet, much can be achieved by restricting the class of problems to a suitable few and by drawing inspiration from biological systems such as insect colonies and immune networks. Nature has been a rich source of inspiration for computer scientists. Genetic algorithms, neural networks and simulated annealing are examples where different natural systems or processes have been mimicked algorithmically to successfully solve important practical problems. More recently, social insects, and in particular ants, have been added to this list by the devising of algorithms that mimic their behavior in solving combinatorial optimization problems. Immune networks represent a recent frontier in this on-going search for biological systems that can be successfully exploited by computer scientists to solve practical problems. Very informally, a complex adaptive system (CAS) consists of large numbers of autonomous agents that individually have very simple behavior (rules) and that interact with each other in very simple ways without any centralized coordination. Social insects and immune networks are examples of CAS that arise also in a variety of other biological, social and economic phenomena. It is the total decentralization of control, plus the mobility, autonomy, and large numbers of agents that make CAS well-suited for achieving important functions in large-scale information systems. Any intelligence embodied in the behavior of a CAS is distributed, rather than being localized in one place. Despite the simplicity of their components, CAS typically exhibit what is called emergent behavior that is surprisingly complex and hard to predict. Furthermore, the collective behavior of a well-tuned CAS is highly adaptive to changing environmental conditions or unforeseen scenarios, is robust to deviant behavior (failures) and is self-organizing towards desirable configurations. Pubblicazioni Ducatelle F., Di Caro G., Gambardella L.M., Using Ant Agents to Combine Reactive and Proactive Strategies for Routing in Mobile Ad Hoc Networks, International Journal on Computational Intelligence and Applications (IJCIA), Special Issue on Nature-Inspired Approaches to Networks and Telecommunications, Volume 5, Number 2, Pages 169-184, June 2005. Catenazzi, N. , De Luca, V. , Sommaruga, L. & Botta, M. (2012) Guidelines to Design Inclusive Ambient Intelligence Solutions for Human Activity Sharing., pp.496-501. Di Caro G.A., Ducatelle F., Gambardella L.M., BISON: Biology-Inspired techniques for SelfOrganization in dynamic Networks, Kuenstliche Intelligenz, Special Issue on Swarm Intelligence, Vol.4 November 2005. Ducatelle F., Di Caro G.A., Gambardella L.M., Principles and applications of swarm intelligence for telecommunications networks, Swarm Intelligence Journal, Vol. 4, N. 3, pp. 173-198, 2010. 139 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione Ecosistema OASI. Nuovi servizi e soluzioni d’interfaccia utente per l’Osservatorio Ambientale della Svizzera Italiana La ricerca ha l’obiettivo di definire, progettare e sviluppare un ecosistema di pubblicazione di dati ambientali articolato su diversi mezzi di comunicazione, quali piattaforme web e dispositivi di comunicazione mobile, col fine di essere accessibile a molteplici utenti finali. Grazie allo sviluppo di nuovi servizi e soluzioni d’interfaccia, gli utenti hanno la possibilità di accedere ai dati pubblicati dall’Osservatorio Ambientale della Svizzera Italiana. Capo progetto Massimo Botta [email protected] www.supsi.ch/lcv Team di ricerca Serena Cangiano Nerio Cereghetti Giovanni Profeta Nicola Rizzo Lorenzo Sommaruga Dipartimenti e istituti afferenti DACD – LCV/ISAAC DTI – ISIN Ente finanziatore Dipartimento del territorio, Osservatorio ambientale della Svizzera italiana Anno d’inizio e durata Giugno 2009, 54 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 140 2 3 4 5 6 7 8 Negli ultimi anni, la disponibilità di dati ambientali è aumentata esponenzialmente grazie alle tecnologie dell’informazione e della comunicazione che forniscono strumenti e canali per il monitoraggio, la pubblicazione e la comunicazione di dati riguardanti la qualità dell’aria e le condizioni meteorologiche. La ricerca Ecosistema OASI si focalizza sulla progettazione di nuovi servizi e soluzioni d’interfaccia centrate sulle necessità di molteplici utenti finali – quali cittadini, turisti, persone con problemi di salute, funzionari dell’amministrazione, professionisti, ricercatori e giornalisti – per comunicare e consentire l’accesso web ai dati ambientali pubblicati dall’Osservatorio Ambientale della Svizzera Italiana (www.ti.ch/oasi). La ricerca è stata organizzata in tre fasi, articolate in attività di ricerca utili a generare nuovi scenari d’uso del sistema OASI e attività di progetto con carattere più specifico, come il design e lo sviluppo di nuove soluzioni d’interfaccia. Le fasi della ricerca sono state: 1. Analisi, definizione e generazione dell’ecosistema OASI Attraverso l’analisi del sistema OASI, come di progetti simili a livello nazionale e internazionale, sono stati individuati i requisiti generali, sia funzionali sia comunicativi, dei servizi di comunicazione dei dati ambientali. La descrizione degli elementi caratteristici d’interfaccia, di navigazione e d’architettura informativa ha permesso di valutare il fun zionamento del sistema OASI e di definire, in un secondo momento, gli elementi concettuali che hanno fornito la metodologia per lo sviluppo dei concept di servizio. In collaborazione con esperti dei dati ambientali, di enti e istituzioni pubbliche, sono stati realizzati una serie di concept di servizio collegati ad un’unica piattaforma web definita Ecosistema OASI. L’Ecosistema OASI è un portale multicanale per la fornitura dei dati ambientali (traffico, inquinamento dell’aria, rumore ecc.) ai cittadini, caratterizzato da modalità d’interazione semplificate per l’accesso via web e via dispositivi di comunicazione mobile, quali smartphone e tablet. 2. Progettazione e sviluppo di nuove interfacce utente Sulla base dei risultati raggiunti, è stata avviata la seconda fase della ricerca attraverso la progettazione di un insieme d’interfacce utente fra loro coordinate e declinate per l’accesso all’Ecosistema Oasi, sia tramite il web sia tramite dispositivi di comunicazione mobile. Questa fase è stata caratterizzata dalle seguenti attività specifiche: ◆ La revisione dell’interfaccia utente dell’intero sistema OASI, implementando soluzioni che migliorano la leggibilità dei dati e l’interazione dell’utente; ◆ L’integrazione nel sito esistente dei nuovi servizi concepiti durante la prima fase della ricerca, fra i quali i servizi basati sull’utilizzo di informazioni georeferenziate e servizi dedicati ai professionisti del settore; ◆ La progettazione di uno specifico modulo d’interfaccia per l’applicazione desktop Oasi Client, basato sul sistema di controllo AQC2, che consente di generare, confrontare e validare gruppi di dati generati da un’analisi statistica delle serie di dati ambientali; ◆ La realizzazione di un manuale con linee guida per il trattamento e la visualizzazione di dati astratti, indirizzata alla pubblicazione automatica e di qualità di grafici, bollettini e tabelle sul web, nel software OASI client e su stampati cartacei; ◆ La progettazione e lo sviluppo dell’applicazione Qualità dell’aria per smartphone (iPhone e android) volta a informare i cittadini sullo stato della qualità dell’aria rispetto al luogo in cui si trovano e a fornire raccomandazioni e informazioni utili per affrontare livelli alti d’inquinamento dell’aria. L’applicazione è stata implementata ulteriormente nella versione denominata Aircheck, la quale si caratterizza per la completa copertura del territorio svizzero. 3. Integrazione di applicazioni web La terza fase del progetto prevedeva la progettazione e il supporto per lo sviluppo di applicazioni accessibili tramite il web e integrabili nell’Ecosistema OASI. Preliminarmente al loro sviluppo, si è proceduto nell’implementazione dell’interfaccia di tipo responsivo dell’Ecosistema OASI, per consentire l’utilizzo della piattaforma tramite più dispositivi. Successivamente, lo sviluppo delle singole applicazioni web ha richiesto il progetto di due tipologie d’interfaccia utente: l’interfaccia di backend – utilizzata dall’operatore per l’impostazione e la gestione di ogni singola applicazione – e l’interfaccia di front-end – utilizzata dall’utente finale per usufruire del servizio. Fra le applicazioni previste da questa fase del progetto sono da menzionare l’applicazione portale energia, l’applicazione segnalazioni specie invasive, l’applicazione per la gestione amministrativa interventi pompieri e l’applicazione catasto sostanze pericolose. Le applicazioni web da integrare nell’Ecosistema OASI sono tutt’ora in fase di sviluppo. Pubblicazioni Serena Cangiano 2009, Envisioning new scenarios of environmental data communication through the advanced service design, Proceedings of the fifth Swiss Design Network Symposium, Multiple Ways to Design Research, Swiss Design Network, et al./EDIZIONI, Geneva-Milan, pp. 337-339. Architettura dell’applicazione Qualità dell’aria per smartphone iOS e android. L’interfaccia responsiva dell’ecosistema OASI adattata all’interazione touch su dispositivi tablet. 141 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione Automatic Behaviour Detection and Interpretation from low level data sets such as Telemetry Currently, space systems deliver lots of data (e.g. 20,000 housekeeping telemetry parameters, spacecraft events, telecommands, mission control system events, flight dynamics data, etc.). Most of this data was not used due to information overload (e.g. it is so much data that nobody can analyse it all). The overall objective is to explore the possibilities, advantages and limitations of automatic knowledge extraction from telemetry databases. Capo progetto Giacomo Poretti [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Partner esterni European Space Agency – ESA (EU) Ente finanziatore European Space Agency – ESA Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Computational Identification of Pathways and Genes Involved in Lymphoid Tumors: From DNA Copy Number to Expert System In the study of complex genetic diseases, the identification of subgroups of patients sharing similar genetic characteristics represents a challenging task. A frequently investigated lesion is the change of DNA copy number at specific genomic traits. We designed an efficient unsupervised procedure that can be applied to high dimensional data, obtaining good accuracy using data sets of diffuse large B-cell lymphoma and of breast cancer patients. Subgroups that well correlate with molecular subtypes of the corresponding disease were found. Capo progetto Marco Zaffalon [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Partner esterni Institute of Oncology Research (IOR) and Oncology Institute of Southern Switzerland (IOSI) Ente finanziatore Cantone Ticino Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Creazione SW per il confronto automatico di testi di struttura non uniforme La complessità del progetto sta nel fatto che i documenti relativi alle nuove proposte di legge sono inoltrate tramite documenti in formato e struttura diversa da quelli pubblicati e relativi alle leggi in vigore. Il motivo principale è dovuto al fatto che il politico o il legislatore, redige la propria proposta di legge proponendo unicamente il testo modificato di uno o più articoli o paragrafi, quindi di una porzione di testo inclusa in un normale testo di legge completo. La completa comprensione e l’impatto di una proposta di modifica, per poter essere compresa nel suo insieme non può però prescindere dalla lettura e conoscenza dell’intero testo di legge in vigore. 142 Capo progetto Giacomo Poretti [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Anno d’inizio 2013 Partner esterni Archilex SA (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione HUMANOBS – Humanoids that learn socio-communicative skills by observation A robotic agent is pushing the boundaries of artificial intelligence by automatically learning socio-communicative skills. It’s a big step towards the ultimate goal of creating intelligence that is both self-sufficient and adaptable in a wide variety of environments. The system is a comprehensive cognitive architecture, named AERA (Auto-catalytic Endogenous Reflective Architecture), that achieves higher levels of autonomy than prior architectures. One way to measure this is with the ratio between the amount of things learned and the amount of a-priori knowledge its human designers must provide. The HUMANOBS team decided to put their system to test based on the scenario of a TV interview. This is a task that is relatively complicated: impossible for current AI and complex for even a human to learn. Capo progetto Juergen Schmidhuber [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Anno d’inizio 2009 Partner esterni Reykjavik University (IS); University of Madrid (ES); University of Palermo (IT);Consiglio Nazionale delle Ricerche (IT); Communicative Machines Lab (GB). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 IM-CLeVeR – Intrinsically Motivated Cumulative Learning Versatile Robots IM-CLeVeR aims to develop a new methodology for designing robots controllers that can: (1) cumulatively learn new efficient skills through autonomous development based on intrinsic motivations, and (2) reuse such skills for accomplishing multiple, complex, and externally-assigned tasks. During skill-acquisition, the robots will behave like children at play which acquire skills autonomously on the basis of “intrinsicmotivations”. During skill-exploitation, the robots will exhibit fast learning capabilities and a high versatility in solving tasks defined by external users due to their capacity of flexibly re-using, composing and readapting previously acquired skills. Capo progetto Juergen Schmidhuber [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Anno d’inizio 2009 Partner esterni Centro Nazionale Ricerche (IT); Università Campus Biomedico di Roma (IT); Biomicrosystems Laboratory and Laboratory of Developmental Neuroscience (IT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari Capo progetto Giorgio Corani [email protected] Ente finanziatore Fondo per la ricerca SUPSI 1 2 3 4 5 6 7 8 Calcolo di percorsi meteo-aware Si è studiata l’incidentalità stradale del Canton Ticino. E’ stato messo a punto un approccio innovativo per modellizzare il numero di incidenti (in una data regione o in un dato percorso) in funzione della quantità di traffico e delle condizioni meteorologiche. Tale approccio è stato applicato all’analisi di quattro sotto-regioni del cantone e di due percorsi alternativi tra Chiasso e Locarno. Si è riscontrato un significativo effetto delle variabili meteorologiche sui tassi di incidentalità. A titolo sperimentale è quindi possibile inserire criteri di incidentalità nella scelta dei percorsi automobilistici. Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 143 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione Monarca – MONitoring, treAtment and pRediCtion of bipolAr Disorder Episodes MONARCA developed and validated solutions for multi-parametric long term monitoring of behavioural and physiological information relevant to bipolar disorder. It combined those solutions with an appropriate platform and a set of services into an innovative system for management, treatment and self-treatment of the disease. This system is designed to comply with all relevant security, privacy and medical regulations, and it is designed in order to satisfy the interoperability with existing medical information systems. Capo progetto Alessandro Puiatti [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Anno d’inizio 2010 Partner esterni Create-Net (IT); Aipermon (DE); Bitz (DE); ETH (CH); University of Copenhagen (DK); Meditrainment (AT); Psychiatric Center Rigshospitalet (DK); Psychiatric State Hospital of Tirol (AT); Systema (AT); University of Passau (DE); Universität Bielefeld (DE). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 NANOBIOTOUCH – Nano-resolved multi-scan investigations of human tactile sensations and tissue engineered nanobiosensors The main scientific aims of NANOBIOTOUCH are to radically improve understanding of the human mechano-transduction system and tissue engineered nanobiosensors. This will be achieved through systematic integration of new developments from converging scientific areas by involving academic and industrial participants who are experts in cognitive sciences, microneurography, brain imaging, cell biology and mechanics, tissue engineering, skin physics (tribology and mechanics), microengineering, multi-scale multi-physics modelling, information processing, robotics, prosthetics and medical rehabilitation. Capo progetto Juergen Schmidhuber [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Anno d’inizio 2010 Partner esterni University of Birmingham (GB); Unilever R&D Port Sunlight (GB); Goteborg Univ. (SE);University Catholique de Louvain (BE); Rockfield SoftwareLtd (GB); TUM Munich (DE); SS Sant’Anna (IT); Centre for Computational Continuum Mechanics Slovenia (SI). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 NASCENCE – NAnoSCale Engineering for Novel Computation using Evolution The aim of this project is to model, understand and exploit the behaviour of evolving nanosystems (e.g. networks of nanoparticles, carbon nanotubes or films of graphene) with the long term goal to build information processing devices exploiting these architectures without reproducing individual components. With an interface to a conventional digital computer we will use computer controlled manipulation of physical systems to evolve them towards doing useful computation. 144 Capo progetto Juergen Schmidhuber [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Anno d’inizio 2012 Partner esterni University of Twente (NL); University of Durham (GB); University of York (GB); Norwegian University of Science and Technology (NO). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione NEURALDYNAMICS – A neuro-dynamic framework for cognitive robotics: scene representations, behavioural sequences, and learning In this project we develop a neurally based theoretical account for scene understanding and sequence generation. Mathematically models formalized in the language of neural dynamics, a space-time continuous version of recurrent neural networks, are implemented in autonomous cognitive robots that have their own sensory and motor systems. Robotic implementation provides a critical reality check on the theory and is a potent source of heuristics, uncovering hitherto overlooked aspects of the problem as well as providing a proof of concept. Capo progetto Juergen Schmidhuber [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Anno d’inizio 2011 Partner esterni Institute for Neurocomputing, Ruhr-University Bochum (DE); COIN Lab, University of Skövde (SE); Vision Lab, University of the Algarve (PT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 OASI-Misurare la qualità dell’aria tramite sistemi portabili low-cost e a basso consumo energetico La Confederazione intende monitorare l’inquinamento causato dal traffico sulle principali autostrade svizzere. In questo progetto federale il Canton Ticino ha rivestito il ruolo di pilota. In collaborazione con il Dipartimento del Territorio del Cantone Ticino e la SUPSI, si è progettato e realizzato l’Osservatorio ambientale della Svizzera italiana (OASI) e creato l’Ufficio del Monitoraggio Ambientale. L’osservatorio (http:// www.oasi.ti.ch) è uno strumento di supporto alle decisioni. In passato ha per esempio supportato l’introduzione del limite di 80 km/h sull’autostrada, a seguito dei valori molto elevati registrati dall’ozono e ha permesso di monitorare e verificare l’efficacia delle misure prese. Negli anni OASI ha esteso i suoi domini: dal traffico, all’aria, alle radiazioni non ionizzanti, alle frane, ecc. Questo progetto si innesta nei lavori di estensione di OASI, per rispondere alle nuove esigenze. Capo progetto Giancarlo Corti [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Partner esterni Dipartimento del territorio del Cantone Ticino (CH) Ente finanziatore Mandato cantonale Anno d’inizio 2009 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 PRE – Psychometric Recommendation Engine for Multimedia Service Platforms This project will enhance user experiences of multimedia content by pioneering a psychometric recommendation engine (PRE) for digital media based on algorithm sets that use psychometric profiles, online user footprints and peer identification, to accurately predict and recommend consumption preferences for multimedia content, based on profile, context and trust. A fully integrated media service will be developed, providing the consumers with a single point from which all relevant digital media can be enjoyed when and how they want. Capo progetto Lorenzo Sommaruga [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Anno d’inizio 2014 Partner esterni Dixero (CH); ZFH Zürcher Fachhochschule (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 145 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione BOARD Predictive Analytics Come risultato di una precedente collaborazione con SUPSI, Board International ha prodotto Board, un toolkit per lo sviluppo di applicazioni di Business Intelligence (“BI”) e Corporate Performance Management (“CPM”). Il prodotto fornisce potenti funzionalità di BI ma non supporta analisi predittive dei dati. Lo scopo di questo progetto è integrare sofisticati strumenti di supporto alla decisioni in chiave propriamente predittiva, capaci di combinare la straordinaria velocità di accesso a enormi volumi di dati con una grande facilità d’uso. Capo progetto Lorenzo Sommaruga [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Anno d’inizio 2012 Partner esterni Board International (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 PROMO – PROximity Marketing sOlution The increasing spreading of top-medium range mobile phones offering advanced capabilities and the broader use of short-range wireless technologies embedded in them are laying the foundations for the development of new added-value services. One of such services is proximity marketing, which consists in distributing localised wireless advertising contents to users interested in. In this project we investigate localisation techniques and power saving mechanisms to support a proximity marketing solution. To reduce the time-to-market of the solution we focus on domain specific development techniques mostly targeted to embedded platforms. Capo progetto Salvatore Vanini [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN/ICIMSI Anno d’inizio 2010 Partner esterni Technocell AG (CH); ASH (IT); Foxtown (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 PROTOTOUCH – Virtual Prototyping of Tactile Displays It is estimated that touch screen module revenues will reach 23.9 billion by 2017. These user interfaces have become one of the most common input devices for digital media, e.g. in mobile phones and computers. Current devices incorporate relatively primitive vibrotactile haptic-feedback. The aim of PROTOTOUCH is to develop tactile displays with high fidelity haptic recognition, so that buttons would press and release like those on a real keyboard, for example, which would considerably enhance the user performance, ease of use and user experience of touch screens. 146 Capo progetto Juergen Schmidhuber [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Anno d’inizio 2013 Partner esterni Univ. Of Birmingham(UK); Univ. Cath. de Louvain (BE); Goeteborgs Univ.(SE); Swansea Univ.(GB); C3M DOO, Centerza Rac.Vmeh. Kont. – Modeliranje inTrzenje (SI); Univ. Pierre et Marie Curie 6 (FR); Univ. des Sciences et Technologiesde Lille I (FR); ST Microelectronics Crolles 2 SAS (FR); Metec AG (DE). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione SEC-WEAR – Design Of Very Low Power Robust And Secure Nodes For Wearable Sensor Networks SEC-WEAR addressed the problem of security for Body Area Sensors Networks (BASNs), both in terms of robustness against physical attacks and data communication protocol. From one hand, we developed novel devices supporting standard cryptographic algorithms based on the more recent technological libraries. On the other hand, we redesigned a communication protocol around the security primitives included in the device in order to better satisfy the very low energy consumption requirements typical of BASNs nodes. Capo progetto Alessandro Puiatti [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Partner esterni University of Lugano – Alari (CH) Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS, NanoTera Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Stagend.com: un social network che semplifica i contatti e la gestione dei rapporti nel mercato musicale Stagend.com è un social network che mette in relazione gli attori della scena musicale indipendente (bands, locali, eventi live, fans, negozi di musica, scuole di musica,...) e semplifica le interazioni, la comunicazione e la gestione dei rapporti nel mercato musicale. Nel progetto è stata sviluppata una piattaforma di servizi utili a supportare, semplificare e velocizzare le interazioni tra gli stakeholders del mercato musicale svizzero, dove gli utenti stessi (musicisti e gestori di locali) possono gestire concerti ed eventi tramite un’agenda collaborativa. Capo progetto Riccardo Mazza [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Anno d’inizio 2010 Partner esterni Stagend.com (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 STIFF – Biomorphic variable Stiffness Many industrial robots are much stronger than humans, but also very inflexible. The goal of the STIFF consortium is to equip a highly biomimetic robot hand-arm system with the agility, robustness and versatility that are the hallmarks of the human motor system, by understanding and mimicking the variable stiffness paradigms that are so effectively employed by the human central nervous system. A key component of our study will be the anatomically accurate musculoskeletal modelling of the human arm and hand. Capo progetto Juergen Schmidhuber [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Anno d’inizio 2009 Partner esterni German Aerospace Center (DLR); Technische Universiteit Delft (NL); University of Edinburgh (GB); Université Paris Descartes (FR). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 147 Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione WAY – Wearable interfaces for hAnd function recoverY This project addresses the scientific problem of recovery of hand function after amputation or neurological disabilities like spinal cord injury,brachial plexus injury, and stroke. It introduces several conceptual novelties which explicitly take into account and overcome the limited band-width in actual Brain-Neural Communication Interfaces. WAY demonstrators are able to restore a physiological bidirectional link between artificial aids and patients, and will be shown in clinical studies to improve the ability of users to perform activities of daily living and thus to attain enhanced autonomy and quality of life. Capo progetto Juergen Schmidhuber [email protected] Ente finanziatore European Commission 7th Framework Programme Dipartimenti e istituti afferenti DTI – IDSIA Anno d’inizio 2011 Partner esterni Scuola Superiore Sant’Anna, Pisa (IT); Umeå universitet (SE); Fundació Privada Institut de Neurorehabilitació Guttmann, Barcelona (ES); OSSUR hf., Rekjiavick-Iceland (IS); Eberhard Karls Universität Tübingen (DE). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 ToteMM – Applicazione multitouch per comunicare il patrimonio audiovisivo ToteMM è un’applicazione multicanale e multitouch progettata per supportare l’accesso al patrimonio audiovisivo della Radiotelevisione svizzera di lingua italiana RSI attraverso percorsi tematici che raccontato la storia del Canton Ticino. Il progetto è stato concepito per facilitare la scoperta e riscoperta del patrimonio storico, culturale e sociale della Svizzera italiana raccontata dalla RSI in più di 80 anni, attraverso la tecnologia multitouch e HTML5. Capo progetto Massimo Botta [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – LCV DTI – ISIN Partner esterni Radio televisione svizzera italiana RSI (CH) Ente finanziatore Radiotelevisione svizzera – RSI; Società cooperativa per la radiotelevisione svizzera di lingua italiana – CORSI. Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 148 2 3 4 5 6 7 8 149 Sistemi sociali e salute pubblica 150 6 6 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Le rappresentazioni attorno ai concetti di sicurezza sociale, di salute e di malattia, i bisogni socio-sanitari e socio-demografici effettivi, nonché le modalità di organizzazione e gestione dei sistemi socio-sanitari e le opzioni istituzionali di politica sociale, evolvono contestualmente alle trasformazioni della società, dell’economia, del progresso tecnologico. Il modello di sviluppo condiziona l’approccio alla salute e ai bisogni sociali, sia sul piano individuale che su quello collettivo. Da un lato, vanno individuati i cosiddetti “determinanti” della salute ed i “fondamentali” della sicurezza sociale, ossia i fattori che incidono sulla salute, sulla sicurezza sociale e sulla qualità di vita: fattori genetici e demografici, comportamenti, sviluppo socio-economico e tecnologico, modalità produttive, ambiente, evoluzione dei servizi sociali e sanitari. Dall’altro lato, vanno considerati gli esiti (outcomes) dei processi di produzione delle prestazioni sanitarie e delle misure di politica sociale, in termini di qualità di vita dei cittadini. Quest’ottica richiede pertanto un approccio multidisciplinare, che consideri adeguatamente l’architettura dello stato sociale e le interrelazioni tra le dimensioni demografiche, epidemiologiche, socio-economiche, produttive, organizzative, gestionali, comunicative, etico-culturali, cliniche e tecnologiche. 3,3 mio Fondi acquisiti da terzi per i progetti d’asse nel periodo 2009-2013 51 Numero di progetti di ricerca assegnati all’asse per il periodo 2009-2013 40 Progetti rappresentativi, selezionati per la pubblicazione 151 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Migranti transnazionali e lavoro di cura. Badanti dell’Est coresidenti da anziani in Ticino In Ticino i servizi di assistenza e cura a domicilio forniscono prevalentemente prestazioni sanitarie alle persone anziane. Le reti familiari, soprattutto al femminile, non riescono a garantire un sostegno prolungato ai genitori bisognosi di cure ; vi è quindi un passaggio dall’aiuto informale all’assunzione di donne migranti da inserire nel lavoro domestico e assistenziale. Si tratta di lavoratrici che migrano alla ricerca di migliori opportunità lavorative, tentando di mantenere vivi i loro legami familiari. Le migranti che lavorano presso anziani in situazioni coresidenti provengono essenzialmente dall’Europa dell’Est. Capo progetto Paola Solcà [email protected] www.supsi.ch/dsas Team di ricerca Pasqualina Cavadini Antonietta Colubriale Carone Angelica Lepori Sergi Anita Testa-Mader Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Partner esterni Associazione Opera Prima, Rivera (CH) Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Anno d’inizio e durata Settembre 2011, 24 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 152 2 3 4 5 6 7 8 In Svizzera l’invecchiamento demografico fa supporre un aumento della domanda di assistenza e cure a domicilio per le persone anziane dipendenti e il ricorso posticipato a strutture residenziali. Tali cambiamenti implicano ripensamenti delle politiche di care, in particolare dei sistemi di assistenza e cure rivolte alle persone anziane, e il coordinamento degli interventi tra i vari fornitori di prestazioni. La presa in carico informale, assunta soprattutto dalle donne nelle famiglie, ha raggiunto limiti strutturali: oggigiorno sono sempre meno in grado di sostenere ruoli professionali e aiuto agli anziani [Mädorin 2009; Schillinger 2012]. In futuro si prevedono ulteriori restrizioni delle risorse familiari a disposizione e la necessità di ricorrere a personale retribuito. In Svizzera una manodopera femminile proveniente dall’Est Europa, occupa già parte di questo settore, si parla infatti di care migration [van Holten, Jähnke e Bischofberger 2013]. La transizione dal modello di aiuto informale al modello di lavoro di cura, in cui vi è sovente l’assunzione di una migrante da parte della persona anziana o dei familiari, diventa una soluzione attrattiva anche per l’ente pubblico che si trova a gestire l’aumento della domanda di assistenza e cure a domicilio, la specializzazione delle prestazioni sanitarie e le necessità di controllare le finanze. Anche altri paesi europei si stanno orientando verso il mantenimento degli anziani a domicilio il più a lungo possibile attraverso lo sviluppo di dispositivi in cui si coniugano le risorse pubbliche, quelle private, i trasferimenti finanziari e le reti di sostegno informali. In Ticino, in risposta alla crescente domanda di accudimento permanente di anziani fragili, si è diffusa negli ultimi cinque anni la figura della badante coresidente, che dovrebbe essere complementare all’offerta di prestazioni di cure dei servizi pubblici e privati e alla rete di supporto familiare. Sono in prevalenza donne polacche, rumene e bulgare a svolgere un lavoro assistenziale che richiede copertura notturna e diurna e di risiedere presso il domicilio della persona anziana. Si tratta di migranti che lasciano i propri cari, in particolare i figli, nei rispettivi paesi di provenienza o in altri paesi dove hanno lavorato e vissuto in precedenza. Le loro strategie migratorie sono strettamente collegate alle dinamiche familiari: esse emigrano come singoli soggetti, tuttavia continuano a rivestire i ruoli di madri, in alcuni casi di mogli e di nonne a distanza. La ricerca si inserisce proprio in questa prospettiva transnazionale: essa coniuga la dimensione di genere, i temi delle migrazioni e del lavoro di cura (definito a livello internazionale come care work), in particolare le politiche, i dispositivi e i servizi di presa in carico degli anziani a domicilio [Lutz 2011, Kofman e Raghuram 2009]. La problematica è stata affrontata a partire dalle caratteristiche del contesto locale: politiche sociali, mercato delle prestazioni di assistenza e cure a domicilio e politiche migratorie. Su questo sfondo si inserisce l’analisi dei percorsi individuali, delle reti relazionali e delle pratiche transnazionali. Sono state identificate le condizioni di lavoro e di vita, le specificità e l’eterogeneità dei percorsi migratori e dei legami sociali di badanti esteuropee in Ticino. Il materiale raccolto ha consentito di formulare alcune proposte, relative all’accudimento delle persone anziane a domicilio, che possono contribuire ad offrire alle migranti condizioni di lavoro e di vita adeguate e quindi anche mantenere una buona qualità del lavoro di cura. A livello metodologico si è optato per una ricerca prevalentemente qualitativa, con 35 interviste narrative a migranti esteuropee e 23 interviste esplorative a testimoni privilegiati di vari settori: sanitario, sociale, economico, politico-istituzionale e sindacale. E’ infatti grazie a questo tipo di approccio che è stato possibile cercare di comprendere l’agire di queste donne, i loro percorsi, i legami sociali che si sviluppano e si intrecciano nello spazio sociale transnazionale, come pure i loro ruoli familiari e professionali e le relazioni di genere. La ricerca si è sviluppata attorno a tre assi tematici: la raccolta della documentazione, della letteratura e dei dati esistenti; le interviste esplorative a testimoni privilegiati e le interviste narrative a donne migranti. L’analisi ha combinato i dati statistici disponibili con le informazioni fornite dalle persone-risorsa e le testimonianze delle migranti esteuropee incontrate. Con le interviste narrative si è proceduto a un’analisi tematica orizzontale, pur considerando le specificità di ogni singolo racconto. Pubblicazioni Solcà P., Testa-Mader, A., Lepori Sergi, A., Colubriale Carone, A. e Cavadini, P. (2013) Migranti transnazionali e lavoro di cura. Badanti dell’Est coresidenti da anziani in Ticino. Rapporto di ricerca, Dipartimento scienze aziendali e sociali, dicembre 2013. L’importanza della dimensione relazionale. Supporto alle attività quotidiane. Lavori domestici. 153 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica An innovative Paradigm for Autonomic Opportunistic Communication Haggle is a new autonomic networking architecture designed to enable communication in the presence of intermittent network connectivity, which exploits autonomic opportunistic communications (i.e., in particular in the absence of end-to-end communication infrastructure). We propose a radical departure from the existing TCP/IP protocol suite, completely eliminating layering above the data-link, and exploiting an application driven message forwarding. We go beyond already innovative cross-layer approaches, defining a system that uses real best-effort, context aware message forwarding between ubiquitous mobile devices, in order to provide services when connectivity is local and intermittent. Capo progetto Silvia Giordano [email protected] www.supsi.ch/isin_en/ Team di ricerca Anh Nguyen Daniele Puccinelli Alessandro Puiatti Dipartimenti e istituti afferenti DTI – ISIN Partner esterni INTEL Research (GB); Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH); Uppsala University (SE); University of Cambridge (GB); Martel (CH); Eurecom (FR); Italian National Research Council (IT). Ente finanziatore European Commission 6th Framework Programme Anno d’inizio e durata Aprile 2006, 54 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 The Haggle project has been designed to overcome the limitations of communication services built upon the widely used concept of end-to-end connectivity. The project proposes a communication architecture that provides autonomic and opportunistic communication services to mobile end points, which are intermittently in reach of other devices or networks. Autonomic and opportunistic communication (AOC) is intended as a novel paradigm that addresses both the goals of opportunistic networking and of autonomic communications. We use the term opportunistic networking (OppNet) to refer to data exchanges taking place during connection “opportunities”: in other words whenever two or more mobile devices get in wireless range due to the mobility of their users. Such situations are prevalent in many regions of the world where broadband access infrastructure has limited coverage. Thus, users have “islands of end-to-end connectivity” (e.g. home or office), but are also likely to sporadically be in range of many other users while in between. It is also worth noting that access infrastructure is vulnerable to natural disasters or other failures, and that in such exceptional situations, opportunistic networking may be the only feasible way to carry important data. The objectives of Haggle are twofold: (1) technical and (2) socio-economic. (1) We will give a full specification of the Haggle system and its components: - Haggle is composed of a number of modular building blocks. We will design 154 and implement a set of forwarding functions that allow communication in the absence of permanent connectivity and with mobile users. This based on the considerations that: (i) the Haggle community model is powerful and well-suited to ad-hoc and meshed networks; (ii) the small world model is orthogonal to current Internet routing and helps to solve problems such as naming and addressing, and message forwarding in a non-connected environment. We will (1) gain empirical evidence about the minimum deployment threshold required for a system; (2) test the effectiveness of various gossip and epidemic algorithms in real-life scenarios; (3) design new model and algorithms based on these results and include innovative work on aging or forgetting so that resource usage can be limited. - Haggle eliminates layering: the functionalities above the physical communication are shared and benefit by the direct access to the connection parameters, as well as by the fact that functionalities are not replicated, making the architecture very light and powerful. We will carefully design the data space, which allows the interaction among functionalities. - Haggle will provide a secure, trustworthy communication service in ad-hoc networks used by communities. In particular, this involves decentralised security of nodes, content, and members in a self-organized way. We will develop mechanisms for privacy and trust-management in intermittently connected networks, and analyse how to prevent (distributed) denial-of-service attacks. A distributed reputation system is a key ingredient to achieve these goals. - Haggle is aimed at information sharing in an ad hoc world. However, we also enable a wide range of new applications that can be related to the notion of ”traceability”. We will analyse the requirements of a Haggle network as well as possible applications and platforms on which it can be based. - The data collected by Haggle will be unique and will constitute an important resource for both sociologists and networking researchers. There is currently no large scale data available in this area. Thus, Haggle will contribute to the understanding of human models of cooperation through incentives and mechanisms for building trustworthiness. (2) We will validate Haggle paradigm and study its socio-economic impact. - We will validate Haggle with different applications, namely: Information pooling, asynchronous messaging, people/object location for large meetings, and security. We will interact with sociologists to study its impact on users. The experimental platform is based on PDAs, laptops, and high end cell phones. The communication architecture will be evaluated with real users, using large communities. - We will demonstrate the validity of Haggle paradigm in interdisciplinary contexts by experimenting it in a scenario of e-health, with medical partnership. - The trials will allow us to conduct research on monitoring and tracing in large-scale ad-hoc networks. We will further investigate how new functionality can be tested in a controlled environment and how to ensure reproducible results. Haggle event-driven architecture. Risoluzione insufficiente MyHaggle 155 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica AMO – Studio del fenomeno degli Assicurati Morosi in Ticino L’entrata in vigore nel gennaio 2006 dell’art. 64a LAMal dava facoltà alle casse malattie di sospendere la copertura assicurativa degli affiliati debitori. AMO, uno studio longitudinale realizzato su dati amministrativi provenienti da diverse fonti, ha permesso di quantificare il fenomeno degli assicurati sospesi, di indagare sia le caratteristiche socio-demografiche della popolazione sospesa, sia quelle delle loro sospensioni (durata, recidiva) e di tracciarne l’evoluzione, fino all’abrogazione dell’articolo di legge a fine 2011. Nell’ambito di AMO si è poi stimato il probabile impatto sulle finanze cantonali del nuovo articolo 64a LAMal che sarebbe entrato in vigore il 1° gennaio 2012. Capo progetto Michele Egloff [email protected] www.supsi.ch/dsan Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Partner esterni Ufficio dell’assicurazione malattie (CH); Istituto delle assicurazioni sociali del Cantone Ticino (CH). Ente finanziatore Istituto delle assicurazioni sociali del Cantone Ticino Anno d’inizio e durata Marzo 2009, 28 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 156 2 3 4 5 6 7 Definizione dei termini “assicurati morosi”, “sospesi” e “insolventi” Secondo l’articolo 64a vigente da gennaio 2006 a dicembre 2011, ma soprattutto secondo il nuovo articolo 64a LAMal in vigore dal 1°gennaio 2012, è indispensabile definire precisamente cosa si intende per assicurati morosi, sospesi e insolventi in quanto si riferiscono a porzioni di realtà ben distinte con implicazioni e conseguenze differenziate per le diverse parti in causa, siano queste le casse malati, lo Stato o gli assicurati stessi. Nell’ambito del lavoro ci siamo riferiti alle definizioni seguenti (vedi lo schema S1): - gli assicurati morosi sono quegli assicurati che non pagano i premi o le partecipazioni ai costi entro la scadenza prevista. L’assicuratore deve diffidarli per iscritto, assegnargli un termine supplementare di 30 giorni e indicargli le conseguenze della mora. Il nuovo articolo prevede almeno un sollecito scritto prima della diffida per evitare che dei “semplici” ritardi o delle sviste vengano a creare inutili costi amministrativi legati all’attivazione di una procedura più formale. - gli assicurati sospesi sono quegli assicurati morosi ai quali le casse malati hanno sospeso la copertura assicurativa secondo la normativa 2006-2011, perché non pagano nonostante la diffida e per i quali è stata depositata una domanda di continuazione dell’esecuzione per debiti. Essi rappresentano un sottoinsieme degli assicurati morosi che sono stati diffidati o per i quali è stato emesso un precetto esecutivo. Dal 2012, l’eventuale sospensione degli assicurati morosi non è più facoltà delle casse malati, bensì del Cantone. - gli assicurati insolventi sono invece quella parte di assicurati morosi sospesi per i quali la procedura di esecuzione sfocia nell’attestazione di carenza di beni, per l’intero importo dovuto, o per una parte di esso. Questi assicurati risultano insolventi per l’importo che figura sull’ACB. Gli assicurati morosi sospesi che saldano il debito durante la procedura di esecuzione, o per i quali il debito viene estinto pignorando dei beni o parte dello stipendio, non rientrano nella categoria degli insolventi. Con il nuovo articolo, da gennaio 2012 il cantone sarà chiamato ad assumere l’85 per cento dell’insolvenza attestata dagli ACB. Assicurati sospesi e riammessi Per lo studio del fenomeno dei sospesi nel periodo 2006-2011 tramite il susseguirsi di una serie di analisi trasversali si sono considerati gli assicurati interessati da una sospensione in corso al momento dello scatto di ogni “fotografia” o da una riammissione durante il trimestre precedente. Le informazioni su questi soggetti sono poi state completate con altre ricercate in banche dati di altri sistemi: le caratteristiche socio-demografiche nella banca dati relativa al movimento della popolazione (Movpop), i dati relativi ai beneficiari di prestazioni previste dalla Legge sull’armonizzazione e il coordinamento delle prestazioni sociali (LAPS) nel sistema di gestione informatizzata delle prestazioni sociali (GIPS), i dati relativi ai beneficiari di riduzioni dei premi cassa malattia (RIPAM) nell’applicativo preposto dell’UAM (CC200). Obiettivo: procedere alla descrizione degli assicurati morosi e confrontare le loro caratteristiche con quelle della popolazione residente e quelle dei beneficiari delle prestazioni sociali (vedi lo schema S2). Pubblicazioni Egloff, M. (2012) Casse malati: assicurati morosi per scelta, per negligenza o ... per forza?. Dati – statistiche e società, 2012, XII, pp.5-13. Egloff, M. (2011) Casse malati: assicurati morosi, sospesi e insolventi in Ticino - Dati aggiornati al 31 marzo 2011. Istituto delle assicurazioni sociali (IAS). Assicurati beneficiari di cure di prima necessità Per lo studio dei beneficiari di cure di prima necessità (assicurati sospesi le cui spese sanitarie sono assunte dal Cantone), si è proceduto alla compilazione dei dati provenienti da una serie di file distinti inoltrati all’Ufficio dell’assicurazione malattie (UAM) dall’Ente ospedaliero cantonale (EOC), dall’Organizzazione sociopsichiatrica cantonale (OSC), dal Cardiocentro Ticino (CCT), da qualche clinica privata, dai servizi ambulanze e dalle farmacie. Egloff, M. (2010) Casse malati: assicurati morosi, sospesi e insolventi in Ticino - Aggiornamento e approfondimento dello studio del 2009 sul fenomeno degli assicurati morosi. Istituto delle assicurazioni sociali (IAS). Egloff, M. (2009) Studio sul fenomeno degli assicurati morosi. Ufficio dell’assicurazione malattia (UAM). Situazione economica e finanziaria delle economie domestiche Per saperne di più sulla partecipazione degli assicurati sospesi al mondo del lavoro, sui loro redditi e la loro sostanza, si è proceduto, entro i limiti delle dovute autorizzazioni, al completamento dei dati relativi agli assicurati sospesi il 31 marzo 2007 con i dati relativi alle loro dichiarazioni fiscali 2005. Il file di dati ottenuto permette di analizzare la situazione finanziaria di 4600 assicurati sospesi il 31 marzo del 2007, con riferimento a poco più di un anno prima. Stima del debito annuale nei confronti degli assicuratori Infine, nel 2011 per riuscire ad estrapolare le indicazioni necessarie per la pianificazione del futuro onere finanziario a carico del cantone a seguito dell’entrata in vigore del nuovo articolo 64a LAMal a partire da gennaio 2012 si è fatto capo ai dati estratti dalle banche dati degli Uffici esecuzioni e fallimenti (UEF). S1 Relazione tra i concetti di assicurati “morosi”, “sospesi” e “insolventi”. S2 Compilazione dataset Assicurati sospesi. 157 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Etica, Allocazione, Salute Il sistema sanitario svizzero è eccellente, basato sul federalismo e caro. Tutto ciò è noto. Ma, se appena si superano le apparenze, ci si accorge che c’è dell’altro. Chi sono gli attori del sistema? Che interessi hanno? Su quali basi scelgono? Le decisioni di Confederazone, cantoni, assicuratori malattia, fornitori di prestazioni e cittadini assicurati, sono consistenti? La ricerca qui presentata risponde a queste domande superando le rappresentazioni più scontate e facendo emergere un annoso conflitto. Ciò trova la sua massima e sintetica espressione nelle difficoltà ad assicurare un’ equilibrata, coerente e condivisa governance delle importanti risorse – finanziarie, umane, tecnologiche, infrastrutturali – allocate ai diversi attori del sistema. Capo progetto Riccardo Crivelli [email protected] www.supsi.ch/dsan Team di ricerca Iva Bolgiani Francesca Scalici Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Partner esterni EESP Lausanne (CH); Université de Genève (CH). Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS, DORE Anno d’inizio e durata Gennaio 2010, 18 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 158 2 3 4 5 6 7 8 Introduzione Per individuare e capire le dimensioni relative alla coerenza e ai sottostanti meccanismi di allocazione delle risorse nel sistema sanitario svizzero, ossia della loro ripartizione secondo principi di giustizia sociale, sono stati scelti ed indagati cinque temi analitici d’attualità: la pianificazione ospedaliera, il finanziamento delle cure, la riduzione dei premi dell’assicurazione malattia, la clausola del bisogno in ambito di demografia medica ambulatoriale e il commercio dei farmaci. Ognuna di queste problematiche è stata studiata in 7 cantoni – Berna, Friburgo, Ginevra, Giura, Neuchâtel, Ticino e Vaud. Federalismo ingarbugliato Il federalismo, che dovrebbe o potrebbe essere una preziosa virtù, in realtà rischia di diventare un vizio del sistema. In effetti, lo studio parallelo dei temi nei diversi cantoni analizzati rivela una situazione problematica: assenza di obiettivi comuni nella definizione delle politiche sanitarie settoriali e di riferimenti e criteri uniformi nell’applicazione della legislazione federale, disparità molteplici nell’allocazione delle risorse, incoerenze decisionali e azioni intrise di elementi di natura estranea ai riferimenti propri della politica sanitaria. Tutto ciò rende estremamente difficile distinguere il sottile confine tra differenze – che il federalismo dovrebbe permettere di assumere dandone adeguate e, appunto, differenziate risposte – e disparita – che il federalismo dovrebbe – ovviamente – guardarsi bene dall’alimentare. Governance esitante In tutti i campi studiati, l’ impostazione della governance del sistema – indecisa tra liberalismo e regolazione – è tale da interferire sulla definizione e sull’organizzazione dell’offerta di prestazioni. Settore pubblico e settore privato in ambito di pianificazione e finanziamento ospedalieri; cantoni e assicuratori (casse malati) nel campo della riduzione dei premi dell’assicurazione malattia; cantoni e medici per quanto riguarda la clausola del bisogno; cantoni, comuni, fornitori di prestazioni residenziali (case per anziani) e ambulatoriali (servizi di assistenza e cura a domicilio) nell’ambito del finanziamento delle cure, e infine Confederazione e settore farmaceutico per la produzione ed il commercio dei farmaci: queste relazioni sono l’espressione tangibile di questa variegata ed esitante modalità di governance del sistema. Giustizia sociale discrezionale Il sistema sanitario svizzero è costruito su innumerevoli regole che, almeno formalmente, cercano di assicurare i diritti dei pazienti, in un’ottica di giustizia sociale. Ma, al di la delle enunciazioni di principio, come siamo messi nella loro applicazione concreta? La ricerca ha permesso di rilevare nei diversi ambiti d’indagine una disomogeneità di una certa importanza. Un esempio: in materia di riduzione dei premi a favore delle categorie economiche modeste ogni cantone ha definito una “propria” interpretazione di giustizia sociale. Geometria dei poteri Ad ogni livello – dalle pratiche cliniche ai meccanismi di gestione delle strutture e dei servizi sanitari, alle istanze decisionali della politica sanitaria e del suo finanziamento – il sistema sanitario è un complesso e complicato spazio di interessi, aspirazioni, conflitti e rivendicazioni: in una parola, di poteri. Iniziative popolari - per esempio l’iniziativa a favore dei medici di famiglia – referendum – per esempio il referendum contro la revisione della LAMal sul Managed Care – annosi contenziosi sulle tariffe tra fornitori di prestazioni – per esempio tra medici, ospedali e altri operatori sanitari da un lato e assicuratori malattie dall’altro: ecco alcuni ambiti in cui gli attori del sistema esercitano i propri poteri. Un aspetto significativo emerso dalla ricerca è il fatto che a volte l’intesa politica già di per sé tutt’altro che scontata, per esempio tra il Consiglio federale e le Camere, o tra i diversi partiti, o ancora tra la Confederazione e i cantoni, non trova riscontro nell’azione dei diversi partner operativi del sistema. Infine, si direbbe che si stia delineando una sorta di “globalizzazione nazionale”, tale da rimettere in discussione lo stesso federalismo sanitario elvetico. Conclusioni Si conferma e si rafforza la necessita di ripensare e chiarire le modalità organizzative, di governance e soprattutto di definizione dei principi, degli obiettivi e dei mezzi della politica sanitaria svizzera. Allocazione ottimale delle risorse, economicità e qualità delle prestazioni sanitarie, solidarietà e giustizia sociale sono, in questa prospettiva, gli assi fondamentali – centrali e complementari – per orientare le modalità di definizione dell’offerta e dell’accesso universale alle cure. Pubblicazioni Rossini,S., Crivelli, R., Bolgiani, I., Clausen,A., Prelaz,D. & Scalici, F. (2012). Allocation des ressources et cohérence du système suisse de santé, Rapport final de recherche, FNRS-DORE. 159 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Intergenerazionalità: una risorsa per la società L’invecchiamento demografico, la maggiore vulnerabilità delle strutture familiari e la flessibilizzazione del mercato del lavoro contribuiscono a cambiare i rapporti tra le generazioni e a destare preoccupazioni rispetto ad una possibile fragilizzazione dei legami di solidarietà. Lo studio si inserisce in questo dibattito e - attraverso la somministrazione di un questionario ad un campione rappresentativo della popolazione residente in Ticino - ha voluto approfondire diversi argomenti relativi alla qualità della vita, l’esclusione sociale e i legami di solidarietà, fornendo utili elementi di riflessione per la promozione, sul territorio, di iniziative volte a rafforzare le relazioni intergenerazionali. Capo progetto Jenny Assi [email protected] www.supsi.ch/dsas/ Team di ricerca Angela Lisi Mario Lucchini Paola Solcà Cecilia Testa Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Partner esterni EESP Losanna (CH); Ufficio del sostegno a enti e attività per le famiglie e i giovani –UFAG (CH). Ente finanziatore Consiglio cantonale dei giovani e Consiglio degli anziani del Cantone Ticino Anno d’inizio e durata Maggio 2012, 19 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 160 2 3 4 5 6 7 8 A partire dagli anni settanta i paesi europei sono stati confrontati con cambiamenti sociali, economici e demografici importanti che contribuiscono a modificare le relazioni tra generazioni e le condizioni di esistenza delle diverse fasce di età. Al fine di poter avere una fotografia delle relazioni intergenerazionali e della qualità di vita in Ticino, sono state raccolte, attraverso la somministrazione di un questionario, informazioni comprendenti: le caratteristiche socio demografiche della popolazione, la solidarietà tra generazioni, ai bisogni, l’inclusione sociale, il tempo libero, il benessere, i valori e l’utilizzo delle infrastrutture locali. Lo studio è stato realizzato mediante interviste telefoniche ad un campione di 1’200 persone di età uguale o superiore a 15 anni. I soggetti sono stati selezionati sulla base di un piano di campionamento casuale semplice. Le interviste sono state condotte dal Laboratorio di metodologia e statistica del DSAS (LABStat) tra settembre e novembre 2012 con il supporto del sistema CATI (Computer Assisted Telephone Interviewing). Dallo studio emerge che le relazioni intrafamiliari continuano a giocare un ruolo importante in Ticino nel supporto in caso di necessità. Sono infatti soprattutto i parenti stretti che si pensa di poter coinvolgere in caso di bisogno e di necessità, sia di tipo economico, pratico ed emotivo. Malgrado l’aumentata offerta sul territorio di servizi di cura pubblici e privati, la famiglia continua ad essere il principale fornitore di aiuto in caso di bisogno. Anche la rete secondaria, caratterizzata soprattutto dagli amici, dai colleghi di lavoro e dai vicini di casa si rivela essere una fonte importante di solidarietà. Occorre comunque segnalare come il capitale sociale, inteso come numero di persone-risorsa a disposizione in caso di bisogno, si riduca con l’avanzare dell’età. Se i giovani manifestano infatti un’ampia rete relazionale, le persone più anziane, ed in particolare gli ultrasettantacinquenni, incorrono in una maggiore probabilità di avere un capitale sociale ridotto. Passando alla valutazione delle relazioni, emergono risultati molto positivi per tutte le fasce di età. Il grado di soddisfazione sia nei confronti delle relazioni con i familiari sia nei rapporti extrafamiliari è in generale molto elevato. Per quanto riguarda l’ipotesi del conflitto tra generazioni, dai risultati dello studio è possibile affermare che questo rischio sembra per ora scongiurato. Tutte le fasce di età si esprimono in maniera positiva sia nei confronti dei rapporti con i teenagers sia nelle relazioni con i seniors, anche se la soddisfazione delle relazioni con i teenagers è inferiore rispetto a quella con i seniors. Per quanto riguarda i valori, la famiglia continua ad essere un valore molto significativo in tutte le fasce di età, mentre il lavoro e la religione perdono parte della loro centralità nelle generazioni più giovani a favore di una maggiore importanza del valore amicizia. Al fine di poter approfondire le condizioni di esistenza dei residenti in Ticino è stata inoltre condotta un’ulteriore analisi (two steps cluster analysis) così da segmentare i soggetti intervistati in gruppi omogenei. Le principali variabili prese in esame sono state: inclusione sociale, impiego del tempo libero, percezione del proprio benessere soggettivo (espresso come grado di soddisfazione verso le relazioni familiari, sociali, con la generazione dei giovani, dei pensionati, nei confronti della vita in generale, la salute e la propria autonomia finanziaria) variabili riferite alla sfera dei valori quali la famiglia, l’amicizia, la formazione, il tempo libero, il lavoro, la giustizia, la religione e il denaro. Dall’analisi emergono quattro cluster. Il cluster 1 raggruppa 35,4% delle osservazioni e rappresenta i soggetti che godono di elevati livelli di benessere multidimensionale e che si contraddistinguono per un elevato bagaglio relazionale e valoriale. Hanno maggiori chance di appartenere a questo cluster gli individui in coppia con figli, i cittadini di nazionalità svizzera e gli occupati a tempo pieno o parziale. Il cluster 2 accorpa il 26,3% dei soggetti. In questo raggruppamento troviamo soggetti che godono di buoni livelli di benessere ma che presentano una bassa propensione alla partecipazione alle attività del tempo libero e non usano internet. Hanno maggiori L’intergenerazionalità sul lavoro. probabilità di appartenere a questo cluster i soggetti anziani. Il cluster 3 comprende il 31,9% dei casi e può essere inteso come il cluster dei soggetti che godono dei più elevati livelli di benessere multidimensionale e che si contraddistinguono per una importante partecipazione a tutte le attività legate al tempo libero. In tale cluster troviamo la più alta concentrazione di laureati, di giovani, di studenti e di residenti nel Luganese. Il cluster 4 infine accorpa il 6,4% delle osservazioni ed è etichettabile come il cluster della deprivazione multidimensionale. Sono soprattutto i soggetti con basse credenziali educative ad avere maggiori chance di appartenere a questo cluster. In generale, l’indagine svolta ha permesso, oltre ad ottenere importanti informazioni sui legami tra generazioni e sulle condizioni di esistenza della popolazione residente in Ticino, di poter proporre alcune iniziative volte a rafforzare la solidarietà intergenerazionale. Pubblicazioni Assi J., Lisi A., Solcà P. e Lucchini M. (2013), Intergenerazionalità: una risorsa per la società, Rapporto di ricerca, Dipartimento di scienze aziendali e sociali SUPSI, novembre. Le attività del tempo libero. Relazioni intergenerazionali nell’ambito familiare. 161 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Valutazione del mercato del lavoro secondario in un’ottica di promozione della qualità di vita Negli ultimi due-tre decenni, si è assistito alla creazione di un mercato del lavoro secondario (MLS) promosso da enti pubblici e organizzazioni no profit. Il MLS include esperienze lavorative sussidiate dallo Stato, volte all’inserimento socio-professionale di soggetti con difficoltà di collocamento. A livello individuale, lo sviluppo del MLS persegue sostanzialmente due obiettivi: garantire l’integrazione sociale e la salute dei disoccupati di lunga durata, e promuoverne l’occupabilità, quale condizione per un reinserimento sul mercato del lavoro primario. Lo scopo dello studio è la valutazione dell’efficacia di uno specifico dispositivo di attivazione per beneficiari dell’aiuto sociale. Capo progetto Spartaco Greppi [email protected] http://www.supsi.ch/dsas/ Team di ricerca Gregorio Avilés Anna Bracci Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Partner esterni Divisione dell’Azione Sociale e delle Famiglie, Bellinzona (CH) Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Anno d’inizio e durata Ottobre 2011, 30 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 162 2 3 4 5 6 7 8 L’indagine empirica ha quale oggetto i provvedimenti del MLS promossi dall’Ufficio cantonale del sostegno sociale e dell’inserimento (USSI). Tali provvedimenti prendono il nome di Attività di Utilità Pubblica (AUP) e sono destinati a beneficiari dell’aiuto sociale con particolari difficoltà di accesso al mercato del lavoro. Consistono in periodi di lavoro temporaneo da svolgere presso enti/aziende pubblici e organizzazioni non profit. Ai partecipanti viene versato un incentivo economico sotto forma di supplemento d’integrazione pari a 200 franchi al mese con l’aggiunta del rimborso spese, contributi che vanno a completare la prestazione assistenziale ordinaria. Per i beneficiari con maggior potenziale lavorativo, l’AUP dovrebbe fungere da trampolino verso il mercato del lavoro ordinario, anche grazie al sostegno degli Uffici Regionali di Collocamento. Per i soggetti più fragili, l’esperienza ha piuttosto il ruolo di ritrovare e mantenere uno stile e una qualità di vita dignitosi. Lo studio prevede due fasi: in una prima tappa sono stati definiti una serie di dimensioni e di indicatori della qualità della vita, che hanno permesso di elaborare un questionario standardizzato composto da una quarantina di domande chiuse. A questo scopo, si è fatto capo sia al punto di vista dei principali stakeholder (attraverso una serie di interviste esplorative), sia, soprattutto, alla letteratura scientifica specializzata. In particolare, si è ricorso a 5 indicatori di qualità della vita validati e utilizzati in analoghe ricerche (soddisfazione della vita, profilo di salute fisica e mentale, autostima e soddisfazione finanziaria). In una seconda fase, il questionario è stato somministrato a un campione volontario di soggetti a beneficio dell’assistenza, che hanno sottoscritto con l’USSI un contratto d’inserimento sociale per lo svolgimento di un’AUP (la numerosità del campione iniziale è pari a 104 unità). Si tratta di persone che, al momento della prima intervista, stavano svolgendo un programma, erano in attesa di cominciarne uno o ne avevano concluso uno da pochi mesi. Il disegno di ricerca è di tipo longitudinale e prevede tre ondate di rilevamento della qualità di vita (la raccolta dati si concluderà nell’ottobre del 2014). I dati, di tipo osservazionale, saranno analizzati per mezzo di appositi modelli di analisi statistica per micro-dati longitudinali. Grazie all’aiuto di un’équipe di ricercatori e di collaboratori esterni, le informazioni sono state raccolte direttamente in interviste faccia a faccia, garantendo un’elevata qualità dell’informazione e una maggiore valorizzazione dei partecipanti. Questo approccio ha permesso d’integrare l’indagine quantitativa con una raccolta di informazioni più qualitative a partire da un canovaccio standardizzato. I dati qualitativi consentono, da una parte, di cogliere il vissuto soggettivo dei partecipanti a misure AUP e di rilevare la loro valutazione retrospettiva rispetto all’esperienza svolta. D’altro canto, permetterà di meglio interpretare i risultati statistici e di affrontare aspetti della qualità di vita e tematiche non inserite nel questionario. Nell’ottica di una finalità formativa, e sulla base dei primi risultati emersi dall’analisi qualitativa, sono stati organizzati due pomeriggi di riflessione, ai quali sono stati invitati gli organizzatori di misure AUP, alcuni rappresentanti dell’ente pubblico e altri attori interessati al tema. Nel quadro dei gruppi di discussione, sono stati affrontati in particolar modo gli aspetti legati all’informazione e alla collaborazione fra partner, all’accompagnamento e alla formazione dei partecipanti AUP e alle prospettive di impiego successive. Le interessanti proposte di miglioramento del dispositivo AUP emerse dal dibattito sono attualmente oggetto di valutazione in seno all’amministrazione cantonale. Questo studio dovrebbe costituire la base per ulteriori collaborazioni con la Divisione dell’Azione Sociale e delle Famiglie nel campo delle politiche di integrazione di pubblici fragili. Pubblicazioni Avilés G., Bracci A. e Greppi S. (2014) I nuovi orientamenti del Welfare State elvetico e la necessità dell’impresa sociale. Colloquio sull’impresa sociale 23-24 maggio, Università degli Studi di Perugia, working paper. Bilancio delle competenze. Prospettive. Integrazione professionale. 163 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Apprendre la cognition sociale: étude sur une intervention ergothérapeutique chez des jeunes autistes Notre recherche a pour objectif de démontrer l’amélioration possible de la cognition sociale de jeunes enfants de cinq à sept ans appartenant au spectre de l’autisme en leur permettant de mettre en place les cognitions acquises à cet âge par les enfants au développement typique. Une intervention en ergothérapie sur la cognition sociale a été introduite auprès des enfants à raison d’un atelier d’une heure et demi par semaine pendant huit mois. Cette intervention en ergothérapie développe les bases de la compréhension d’autrui, au travers d’un enseignement structuré soutenu par un jeu de marionnettes. Capo progetto Emmanuelle Rossini [email protected] www.supsi.ch/dsan Team di ricerca Corinne Cattelan Angela Di Fulvio Nicola Rudelli Evelyne Thommen Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Partner esterni HES-SO, EESP (CH); Dipartimento sanità e socialità Cantone Ticino (CH); Fondazione ARES (CH); Ente Ospedaliero Cantonale Cantone Ticino (CH);Istituto Scientifico Eugenio Medea (IT); Facoltà di Psicologia – Università degli Studi di Torino (IT); Ecole de la Tarentelle – Lyon (FR). Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS, DORE Anno d’inizio e durata Novembre 2010, 22 mesi Notre recherche a impliqué les partenaires suivant : le département de la santé de l’école universitaire professionnelle du Tessin en suisse (DSAN SUPSI), la haute école du travail social et de la santé à Lausanne en Suisse (HES-SO EESP), le département sociale du canton du Tessin (DSS) et la Fondation ARES (Autismo Ricerca E Sviluppo), le centre « Il Trampolino » du Tessin, la structure hospitalière cantonale du Tessin (EOC Bellinzona), l’institut Eugenio Medea et La Nostra Famiglia de Bosisio Parini et Côme en Italie, ainsi que l’université de psychologie de Turin en Italie et l’école de la Tarentelle à Lyon. Les groupes d’étude étaient composés d’un groupe expérimental (21 enfants avec autisme suivant leurs interventions classiques et participant à un groupe SAS avec leur famille) et de deux groupes contrôles (18 enfants avec autisme suivant leurs interventions classiques et 29 enfants neuro-typiques). Tableau 2 Répartition des enfants dans les lieux pour le groupe contrôle (trois enfants ont dû être supprimés car ils étaient absents lors de la seconde passation) Tableau 1 Répartition des enfants dans les lieux pour le groupe expérimental Groupe N filles Experim. 21 5 75 (52-116) 90 (48-131) Controle 18 2 86 (63-128) 86 (54-124) Typique 29 18 RégionNombre Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 Lyon 7 Turin11 Total 18 Age moyen : 86 mois, QI moyen = 86 Nous avons également recueilli les données chez des enfants au développement typique: 29 enfants d’âge moyen de 83 mois et avec un QI moyen de 106. Tableau 3 Résumé de la répartition des enfants dans les groupes Age en mois 83 (56-126) QI 106 (77-133) Tessin4 8 Côme12 Turin5 Total21 Age moyen : 75 mois, QI moyen = 90 164 RégionNombre Les enfants autistes sont tous verbaux et ont été appariés en fonction de leur score à l’ADOS (Autism Diagnostic Observation Schedule) (Lord, Rutter, DiLavore & Risi, 2006) et de leur score à l’échelle d’intelligence non verbale Leiter-R (Roid & Miller, 1997). Ils ont un âge chronologique compris au début de l’expérience clinique entre 52 mois et 128 mois. Les enfants autistes et les familles qui ont participé au groupe SAS ont effectué 18 séances, une par semaine, sur une durée totale de 20 semaines. Les groupes étaient répartis entre le Tessin (Suisse), Côme (Italie) et Turin (Italie). Les instruments de mesure utilisés ont été sélectionnés parmi ceux documenté par la littérature en lien avec la compréhension des émotions. La TEC (test de compréhension des émotions, version italienne) (Albanese et Molina, 2008) et la ToMStory Book (Blijd-Hoogewys et al., 2003) se sont révélés les deux instruments les plus pertinents à notre étude. Nous avons également décidé d’introduire un test en lien avec la pragmatique langagière puisque nous faisions l’hypothèse que le travail sur la cognition sociale auprès d’enfants verbaux influence indirectement la pragmatique langagière. Pour évaluer cette dernière, nous avons retenu, le test APL Medea, de Lorusso, publié en 2009 par la maison d’édition Giunti-OS. L’évaluation présente 5 épreuves : la métaphore (M), la compréhension du sens implicite (CSI = comprensione del significato implicito), la bande dessinée (F = fumetto) qui évalue la capacité de comprendre et de respecter la structure logique des conversations, les situations (S) qui évaluent la capacité de comprendre et d’utiliser le sens d’expressions particulières dans certaines interactions sociales, et le jeu des couleurs (GC = gioco dei colori) qui évalue la capacité à utiliser le langage de façon référentielle ainsi que les compétences de théorie de l’esprit. Ces trois instruments de mesure ont été soumis à tous les enfants au début de l’expérience et après les 20 semaines. Les enfants autistes suivant le groupe SAS ont également été évalués après 3 mois suite à l’arrêt de l’intervention pour évaluer le maintien des acquisitions. Nos résultats montrent une évolution significative des enfants aux trois épreuves pour le groupe expérimental et pour la plupart des dimensions examinées dans les échelles. Le groupe contrôle évolue aussi mais dans une moindre mesure, par exemple pour le TEC et pour l’APL, la différence n’est pas significative alors qu’elle l’est pour le groupe expérimental. Nous présentons à titre d’exemple les données pour l’APL (tableau 4) qui montrent à la fois un retard important des enfants atteints d’autisme mais également les progrès importants obtenus avec les enfants atteints d’autisme du groupe expérimental. Ce résultat est d’autant plus intéressant que l’intervention ne porte pas directement sur les aspects pragmatiques! La situation dans laquelle les enfants doivent expliquer un jeu présente les progrès les plus significatifs. Ceci est révélateur de l’amélioration des compétences pragmatiques des enfants qui suivent la méthode SAS. 14 Evolution à l’APL du groupe expérimental (différence significative pour CSI, GC et total) 12 10 8 6 Rossini-Drecq, E., Cattelan, C., Di Fulvio, A., Ramelli, G., Rudelli, N., Thommen, E. & Werner, K. (2011) Ricerca su un approccio ergoterapico nell’ambito dell’autismo. SUPSI Health, 2011, pp.10-13. Rossini-Drecq, E. (2012) Intervenire per il bambino autistico e la sua famiglia: il metodo ergoterapico SAS. Info ASI SBK, 2012, pp.6-7. Bulgarelli, D., Rossini-Drecq, E., Arduino, M., Cattelan, C., Di Fulvio, C., Rezzonico, K., Rudelli, N., Salomone, E., Thommen, E. & Molina, P. (2013) Il metodo Sviluppo Abilità Sociali (SAS): Primi dati di validazione su un campione di bambini con autismo. Autismo e disturbi dello sviluppo , vol. 11 (3) pp.323-340. Rossini-Drecq, E. (2013) Partecipazione sociale, cognizione sociale e autismo: tre termini collegati gli uni agli altri. Autismo Oggi, 2013, pp.24-28. Rossini-Drecq, E., Cattelan, C., Di Fulvio, A., Rudelli, N., Bulgarelli, D. & Thommen, E. (2013) La cognition sociale chez l’enfant autiste: les particularités de son développement, son implication sur la participation sociale et sa prise en charge en ergothérapie. Résultats d’une recherche scientifique italo-suisse sur la méthode ergothérapeutique SAS (Sviluppo Abilità Sociali). ergOThérapies pp.23-28. Rossini-Drecq, E., Cattelan, C., Di Fulvio, A., Rudelli, N. & Thommen, E. 2013. Participation sociale, cognition sociale et autisme: une nouvelle approche en ergothérapie. In: Expériences en ergothérapie: XXVIème édition, Izard Marie Hélène , pp.239-245. Sauramps Medical. Exérimental avant 4 Exérimental après 2 0 Pubblicazioni Exérimental + 3 mois CSI F GC MF s Total 165 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Mapping patterns of multiple deprivation and well-being in contemporary Switzerland using Self Organising Maps This project proposes the application of an innovative technique of clustering and projection – the Self-Organizing Map – in order to identify multidimensional patterns of well-being and deprivation in contemporary Switzerland. Starting from a rich set of non-monetary indicators from the Swiss Household Panel (SHP), a topological map is extrapolated. The analysis carried out indicates that one out of two Swiss enjoys a state of multidimensional well-being, one in four shows signs of financial vulnerability, one in eight is in a condition of psychological fragility, and a similar proportion is in a state of multiple deprivation. Capo progetto Mario Lucchini [email protected] www.supsi.ch/dsas/ Team di ricerca Jenny Assi Christine Butti Christian Marazzi Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Partner esterni National Centre for Competence LIVES, University of Lausanne and Geneva (CH) Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Anno d’inizio e durata Novembre 2011, 26 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 166 2 3 4 5 6 7 8 This project stemmed initially from the observation that neither the standard economic approach nor the one based on synthetic indices are able to preserve the multi-dimensionality involved in the concepts of well-being and deprivation. Measuring the well-being of individuals and families implies the adoption of a wider array of items that describe the different aspects of a person’s life because, as it is widely known in literature, there is only a partial overlap between the condition of the lack of income and the experience of deprivation as it is subjectively perceived by individuals (Atkinson 2002; Whelan and Maître 2005). Although the literature in this field of study presents different approaches categorized as multidimensional, on closer inspection they do not appear as such, since they are based on synthetic indices obtained through a simple aggregation of scores on single items. As an alternative to synthetic indices based on some method of aggregation arbitrarily chosen, we have implemented a non-parametric and clustering approach – the Self Organizing Maps (SOM) – capable of preserving the multidimensionality contained in the empirical data (cf. Lucchini et al. 2007; Pisati et al. 2010; Whelan et al. 2010). The Self-Organizing Map (SOM) is a type of unsupervised neural network by which it is possible to visualize high dimensional data on a low dimensional display. The SOM algorithm therefore reduces, through clustering, the size of the data and then projects it on a regular, planar grid (see Fig.3). Beside reducing the dimensionality, the algorithm also preserves the topology of the data which means that observations that are close in the input space tend to be close also in the output space. The data used in the analysis comes from wave 2009 of the Swiss Household Panel (SHP), a longitudinal survey conducted annually since 1999 that aims at exploring the dynamics of changing living conditions in Switzerland. Our analysis makes use of 5956 respondents in reference to which we have selected a rich set of non-monetary indicators accounting for nine different dimensions: happiness and emotional capital, health status, social relationship, institutional and social trust, leisure and free time, housing facilities, noisy, quality of the neighborhood environment, material deprivation and financial strain. The results of the analysis are (see Tab.1), in a nutshell, that about one in two Swiss enjoys a state of multidimensional well-being (area 1), one in four shows signs of financial vulnerability (area 2), one in seventh falls into conditions of multiple deprivation (area 4), and finally about one in eight is in a condition of psychophysical fragility (area 3). At the macro level, the size of these four prototypical areas appear rather stable across time considered (wave 2004-wave 2009). In Table 1 we report the transition probabilities from one year to the next. For cumulative well being, 74% of the subjects belonging to this area for one period remain in the same area for the next period, 13% pass into the area of vulnerability, 10% into the area of fragility, and the remaining 2% into the area of cumulative deprivation. Among the members of the area of cumulative deprivation (area 4), 49% remain in the same area for the next period, while 10% go up into the area of cumulative well-being, 31% pass into the area of vulnerability and the remaining 10% enter the area of psychophysical fragility. areas 1 1 74.1613.5110.41 1.93 2 29.1350.76 7.3612.75 3 37.7712.4842.93 6.82 49.64 2 3 31.829.76 4 48.78 Total 51.7424.4613.97 9.83 Tab. 1: Transition probabilities from t-1 to t (n.occ. = 8904, n. id = 1484) Area 1 = cumulative well- being; area 2 = financial vulnerability; area 3 = psychophysical fragility; area 4 = cumulative deprivation Next we have conducted a sequence analysis. The most common patterns of sequences are represented by a combination of occasions of cumulative well-being and fragility (19%), cumulative well-being and vulnerability (18%) and cumulative well-being, vulnerability and psychophysical fragility (17%). It is worth noting that only a small percentage of individuals remain trapped in a condition of financial vulnerability (1.75%), cumulative deprivation (0.74%) or psychophysical fragility (0.4%) within the time frame considered. Overall, the proportion of sequences containing at least one episode of cumulative deprivation over the time period under consideration is around 27%, while the proportion of sequences containing at least one episode of vulnerability reaches 63%. From these results, it appears that, in Switzerland, there is a beneficial mobility, i.e. although it is easy to experience an episode of vulnerability, fragility or deprivation, it is just as easy to get over the episode in a relatively short time. Pubblicazioni Lucchini, M., Assi J. (2012) Mapping Patterns of Multiple Deprivation and Well-Being using Self-Organizing Maps: an Application to Swiss Household Panel Data. Social Indicators Research ISSN: 0303-8300 Lucchini, M., Butti, C., Assi, J., Spini, D. e Bernardi, L. (2013) Multidimensional Deprivation in Contemporary Switzerland Across Social Groups and Time. Sociological Research online, vol. 19, issue 5, ISSN: 1360:7804 Fig. 1: Well-being of individuals and families. Fig. 2: Self Organising Maps. Fig. 3: Multidimensional forms of well-being and deprivation in contemporary Switzerland. 167 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Well cleaning after 2010 flood event in Pakistan: bacteriological analysis of water before and after cleaning In 2010, a Water-Sanitation-Hygiene (WASH) applied research project was carried out in situ during a huge flood event in Pakistan. Cleaning of domestic dug wells is recognized as an effective emergency measure in order to restore drinking water access for flood affected populations procedure by the World Health Organization. By means of an unprecedented large scale campaign of bacteriological analyses (2’000 wells), performed before and after well cleaning, a significant improvement of the bacteriological quality of water has been proved. Fecal contamination declined from 80% of the wells before cleaning to 20% after cleaning. Capo progetto Claudio Valsangiacomo [email protected] www.supsi.ch/go/wash Team di ricerca Pamela Principi Dipartimenti e istituti afferenti DACD – CC WASH Partner esterni Swiss Agency for Development and Cooperation, Bern (CH); Integrated Regional Support Program, Mardan (PK). Ente finanziatore Dipartimento federale degli affari esteri, Direzione dello sviluppo e della cooperazione Anno d’inizio e durata Agosto 2010, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 168 2 3 4 5 6 7 8 2010 flood event in Pakistan: humanitarian background and emergency intervention Availability of clean drinking water is one of the major concerns in Pakistan as 63% of the population have access to clean drinking water, the rest of the population receiving inadequate drinking water which is the major cause of water borne diseases in the country. Proper sanitation facilities are available to only 39% of the total population which is the major reason for drinking water contamination, with more than 40% of water supply unfiltered and 60% of sewage waters being disposed off untreated, waterborne epidemic diseases are common. Over half a million children die each year before reaching their 5th birthday due mainly to diarrhoeal and other water and sanitation related diseases. The flood of July 2010 made the situation more deteriorated for common people as the water sources were severely affected by the flood water in different parts of the country. The study was conducted during the humanitarian intervention of the Swiss Agency for Development and Cooperation (SDC), aimed at cleaning and disinfecting wells in the flood affected areas of districts Charsadda and Nowshera. The main purpose of the study was to analyse the impacts of the project on the target wells by examining pre and post bacteriological water testing of flood affected wells. The analysis shows that roughly 85% of the wells were contaminated by faecal coliform and E. coli bacteria before the intervention, while 20% of the wells were still contaminated after wells cleaning and disinfection process. The study also explained the relationship of bacteriological contamination with different factors like; pH, Electric Conductivity, Turbidity, Amount of water in wells and Risk score of the wells. During the project a total of 2’037 wells were cleaned and handed over to the community, accounting for 30’111 beneficiaries. Selection procedure of over 2000 wells to be cleaned - The selection of the wells to be cleaned was conducted in consultation with the government and in collaboration with other organisations in order to identify the most affected areas - SDC humanitarian principles guided the selection process (clean the wells that enable to reach the highest number of beneficiaries) Main features of the study and results - This was a joint initiative of SDC (Swiss Humanitarian Aid Unit), SUPSI and IRSP (Integrated Regional Support Program), a Pakistani NGO specialized in water and sanitation - The intervention mainly aimed at improving the access to clean drinking water of the flood affected population by rehabilitating water sources and by minimizing the risk of contamination - Besides, it also aimed at investigating the reliability of WHO standard protocol for well cleaning in terms of water quality before and after the operation - More than 2’000 wells were cleaned corresponding to over 30’000 beneficiaries, the costs of the operation amounted to 70’000 CHF - Besides well cleaning, the project consisted in raising awareness within the community and in strengthening the capacity of the Public Health and Education Department staff - The water quality measures showed that 80% of the wells were bacteriologically contaminated soon after the flood event, after well cleaning, the rate of contamination decreased to 20% (mainly due to lack of awareness about risks, protection measures, etc.) - Chlorination: WATA technology was used for well cleaning and for providing water to refugee camps Conclusions and measures to improve water quality in the long-term - The WHO standard protocol for well cleaning procedures has to be adapted to the local context in order to increase acceptance by the local population: i) shock chlorination is not accepted; ii) complete dewatering of the wells is not recommended due to the risk of collapsing of the well - To reduce risks of recontamination, both well rehabilitation and protection as well as hygiene promotion are crucial (e.g. keeping sufficient distance between latrines and wells, improving the latrines, keeping animals at distance, etc.) - The most appropriate measures should be selected with the local population depending on the local context Bacteriological analysis of water, the spots on the plates indicate fecal contamination (bacterial colonies of E. coli and coliforms). Pubblicazioni Ali, R., Bünzli, M.-A. & Valsangiacomo, C. (2014). Water quality before and after well cleaning during humanitarian emergency. A case study during 2010 Pakistan’s flood. Journal of Water, Sanitation and Hygiene for Development, in preparation. Valsangiacomo, C., Principi, P. & Graf. U. (2014). Well Cleaning in Emergency Situations, Swiss Agency for Development and Cooperation, Berne, Switzerland. Cumulative results of bacteriological analysis before and after well cleaning campaign (over 2’000 wells) a clear improvement can be shown. Well to be cleaned. The man on the roof indicates the flood level. 169 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Contabilità e rendicontazione orientata ai bisogni per organizzazioni non profit svizzere Nell’ambito di questo progetto, per la prima volta, è stata analizzata in modo sistematico la rendicontazione annuale delle organizzazioni non profit (ONP) svizzere. I concetti e sistemi che sono stati sviluppati sono destinati a fornire un contributo fondamentale all’ottimizzazione della Corporate Governance delle ONP. Sono inoltre state fornite alle ONP indicazioni utili al perseguimento di una maggiore coerenza ed economicità della rendicontazione annuale. Grazie alla maggiore trasparenza conseguita, la fiducia nei confronti delle ONP da parte dell’opinione pubblica è destinata ad essere durevolmente incrementata. Capo progetto Domenico Ferrari [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DSAS FFHS Anno d’inizio 2009 Partner esterni ZHAW (CH); Schweizer Paraplegiker-Stiftung, Nottwil (CH); REGA, Zürich (CH); CURAVIVA, Bern (CH); PWC AG, Luzern (CH); SF, Zürich (CH); DEZA, Bern (CH); ESA, Bern (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Sistema di Controllo Interno per organizzazioni non profit finanziate dallo Stato I recenti adeguamenti delle basi legali concernenti i Sistemi di Controllo Interno (SCI) ed i contratti di prestazione con le Organizzazioni Non Profit (ONP) finanziate dallo Stato portano con sé la necessità di sviluppare strumenti di gestione adeguati al contesto specifico. Nell’ambito del progetto è stato definito un modello di SCI appositamente concepito per le ONP, collaborando con una selezione di amministrazioni cantonali e ONP a livello nazionale. Sono poi stati sviluppati un manuale di riferimento (pubblicato in tedesco, francese e italiano) ed un tool informatico per la gestione del SCI all’interno delle organizzazioni interessate. Capo progetto Domenico Ferrari [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Anno d’inizio 2009 Partner esterni FHNW (CH); NPPM, Basel (CH); HSLU (CH); IFZ, Zug (CH); Mattig-Suter & Partner (CH); Treuhand- und Revisionsgesellschaft, Schwyz (CH); Amministrazioni dei Cantoni AG, BL, TI, VS, ZG. Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Innervation zone locations in 43 superficial muscles: towards a standardization of electrode positioning We describe the innervation zone (IZ) location in 43 muscles to provide information for appropriate positioning of bipolar electrodes for clinical and research applications. The IZ was studied in 40 subjects using surface EMG. Signal quality was checked to identify motor unit action potentials and estimate conduction velocity. 33 muscles were classified as excellent, since it was possible to identify an area for appropriate positioning of the electrodes. Knowledge of IZ location will increase standardization and repeatability of sEMG measures. 170 Capo progetto Marco Barbero [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Partner esterni University of Turin (IT); School of Physiotherapy, Milan (IT); Politecnico of Turin (IT); Aalborg University (DK). Ente finanziatore Thim van der Laan Foundation Anno d’inizio 2009 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Benessere e qualità di vita negli anziani di oggi: un approccio autobiografico La ricerca, d’impronta fenomenologico-qualitativa, si è basata su un’intervista in profondità effettuata con 40 soggetti avvicinati in realtà urbane e periferiche del Luganese, Locarnese e Bellinzonese, suddivisi in due categorie d’età (65-70 anni: 1/3 del campione; rispettivamente ultraottantenni: 2/3 del totale). L’intervista narrativa-autobiografica è apparsa la via metodologicamente più promettente per raccogliere le testimonianze dirette delle 40 persone contattate. Dalla notevole mole di materiale raccolto – analizzato con l’utilizzo del programma informatico Atlas.it – si è concentrato il focus interpretativo attorno a tre grosse tematiche: benessere e qualità di vita; filosofia di vita, anzianità e invecchiamento. Capo progetto Fulvio Poletti [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS e DSAN Partner esterni Servizi di Assistenza e Cura a Domicilio del territorio (CH); Associazione Ticinese Terza Età (CH); Pro Senectute, Centro interdisciplinare di gerontologia dell’Università di Ginevra (CH). Ente finanziatore Fondo per la ricerca SUPSI Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Un’analisi multidimensionale del benessere e della qualità di vita nell’Europa contemporanea Il progetto ha consentito di effettuare un’analisi multidimensionale del benessere e della qualità di vita nell’Europa contemporanea mediante l’utilizzo di un set di indicatori non-monetari provenienti dall’European Social Survey (ESS). Per rappresentare in modo appropriato la multidimensionalità della qualità di vita abbiamo impiegato una particolare procedura di cluster analysis (two step cluster analysis) tramite cui sono stati identificati nove cluster del benessere/deprivazione. In seguito è stata analizzata la distribuzione dei cluster all’interno dei Paesi europei, trovando differenze importanti tra paesi. Capo progetto Mario Lucchini [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Ente finanziatore Istituto per lo sviluppo della formazione professionale dei lavoratori di Roma – ISFOL Anno d’inizio 2009 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Valutazione dei bisogni inevasi dei pazienti oncologici in Ticino Valutazione dei bisogni inevasi dei pazienti oncologici che afferiscono alle strutture pubbliche e private del Ticino. I bisogni vengono valutati a partire dalla prospettiva degli operatori (intervista a 25 testimoni privilegiati) e di un campione rappresentativo di pazienti (somministrazione di un questionario ad hoc per la rilevazione dei bisogni inevasi). Analisi economica per valutare fattibilità e sostenibilità delle proposte emerse. Capo progetto Paola Di Giulio [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Partner esterni Lega ticinese contro il cancro, EOC Ente finanziatore Lega ticinese contro il cancro Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 171 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Carriere professionali eque: un’opportunità per le aziende Lo studio ha analizzato le ragioni della scarsa presenza di donne nelle posizioni di responsabilità presso tre grandi aziende ticinesi e ha permesso di identificare sia gli stereotipi, sia gli ostacoli organizzativi che contribuiscono a limitare le possibilità di carriera delle donne. Lo studio ha permesso di evidenziare le misure da adottare nei differenti processi di gestione delle risorse umane fornendo un “cruscotto di bordo” con indicatori che può fungere da guida utile per tutte le imprese. Capo progetto Carmen Vaucher de la Croix [email protected] Ente finanziatore Commissione per la tecnologia e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Anno d’inizio 2008 Partner esterni Radiotelevisione svizzera di lingua italiana-RSI (CH); Banca dello Stato del Cantone Ticino (CH); Associazione Cliniche Private Ticinesi-ACPT (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Rilevazione e analisi della soddisfazione del personale degli istituti per anziani del Cantone Il progetto ha per oggetto la rilevazione della soddisfazione degli operatori per tutti gli istituti per anziani del Cantone, con l’ obiettivo di: (1) individuare le aree di forza e di criticità dei processi di lavoro, (2) costruire percorsi di miglioramento continuo della qualità e (3) favorire una logica di apprendimento organizzativo. Negli istituti per anziani, la conoscenza del livello di soddisfazione e della percezione dell’ambiente di lavoro dal punto di vista del personale è un presupposto fondamentale per costruire servizi in grado di garantire qualità di vita ed elevati standard di cura agli utenti. Capo progetto Alberto Gandolfi [email protected] Ente finanziatore Dipartimento della socialità e della sanità – DSS Dipartimenti e istituti afferenti DSAS e DSAN Anno d’inizio 2012 Partner esterni Università della Svizzera italiana (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Rilevazione e analisi della soddisfazione degli utenti degli istituti per anziani del Cantone Giunto alla sua seconda edizione, il progetto ha l’ obiettivo di: (1) fornire un quadro del grado di soddisfazione percepita dall’ utenza degli istituti per anziani nel Cantone (espresso da residenti e familiari) rispetto alle prestazioni erogate, proiettato anche in un contesto di benchmarking settoriale; (2) rilevare le indicazioni di miglioramento e di cambiamento auspicate e suggerite dai soggetti dell’ inchiesta, in termini di modifica delle attuali prestazioni e di proposte di nuove attività; (3) proporre alcuni percorsi di miglioramento alle strutture, raccomandazioni di policy al Cantone e Comuni e possibili indicatori di controllo. 172 Capo progetto Alberto Gandolfi [email protected] Ente finanziatore Dipartimento della socialità e della sanità – DSS Dipartimenti e istituti afferenti DSAS e DSAN Anno d’inizio 2013 Partner esterni Università della Svizzera italiana (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica ELICE – Esplorazione di Laboratori Innovati per Cooperare fra Età L’indagine “ ELICE” ha realizzato uno studio su buone prassi e progetti di animazione socioculturale rivolti all’incontro e allo scambio fra popolazione giovane e anziana, per ricavarne indicazioni e riflessioni e promuovere l’evoluzione di progetti intergenerazionali nel territorio ticinese. Lo studio ha descritto fenomenologie, diffusione, tendenze, problematiche salienti, profili degli attori istituzionali, sulla cui base prefigurare ricadute applicative. Capo progetto Claudio Mustacchi [email protected] Ente finanziatore Associazione Ticinese Terza Età – ATTE Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Epidemiologia del morire negli ospedali pubblici del Ticino Sono stati intervistati medici ed infermieri che hanno assistito i pazienti deceduti nell’arco di 6 mesi, nei reparti medici degli ospedali del Ticino per valutare il controllo dei sintomi, i trattamenti a cui sono sottoposti i pazienti e identificare eventuali differenze nella gestione di pazienti il cui decesso era atteso o non atteso. Capo progetto Claudia Gamondi [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Partner esterni Ente Ospedaliero Cantonale (CH) Ente finanziatore Ente Ospedaliero Cantonale Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 ETHAP – Educating, Training and Healing through the Autobiographical Poetry The project is an European experimentation on the educational and curative potentials of autobiographical poetic language. With the project, the partners, aim to continue to develop their practices by refining them in a more focussed way, with respect to the various targets, increase the space in their practices devoted to narration through the poetic language, experiment the reasoned use of different instruments of poetry and their faculties of improving the sense of integration and of personal psychic and physical wellness. Capo progetto Claudio Mustacchi [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS, DSAN e DFA Partner esterni Centro Studi Narrazione Le Città Invisibili, Palermo (IT); Association TIA PAULA, Tolosa (FR); Stichting School der Poëzie, Amsterdam (NL). Ente finanziatore European Commission Lifelong Learning Programme, Grundtvig Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 173 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Etude comparative: développer les habiletés sociales chez les très jeunes autistes L’objectif de la recherche est de comparer les effets d’interventions précoces auprès de très jeunes autistes. Nous comparons deux groupes d’enfants (20 enfants par groupe) : ceux qui suivent l’intervention SAS (intervention en ergothérapie sur la cognition sociale introduite auprès des enfants à raison d’une intervention de 30 minutes bi-hebdomadaire en présence des parents) et ceux qui suivent une intervention ABA classique. L’analyse des résultats se fera au travers d’instruments d’évaluation reconnus en autisme et de la Wearcam. Capo progetto Emmanuelle Rossini [email protected] Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Anno d’inizio 2013 Partner esterni Haute école spécialisée de Suisse occidentale – HES-SO, Lausanne (CH); La Nostra Famiglia, Bosisio Parini, Lombardie (IT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Investigation of cervical movements in neck pain patients with the finite helical axis approach This study aims to the analysis of Finite Helical Axis (FHA) distribution in neck pain patients during voluntary cervical movements in all three cardinal planes. Position and orientation of the head is registered with the VRRS Cervix, a non-invasive 3D-electromagnetic device. The Minimum Convex Hull method and the angle between FHAs are calculated as a measure of dispersion. Neck pain patients exhibited a reduced RoM and CH compare to healthy subjects while no difference has been detected in the distribution of angles of the FHA. Capo progetto Marco Barbero [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Partner esterni ZHAW (CH) Ente finanziatore Thim Van Der Laan Foundation Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 La politica familiare nel più vasto contesto della politica sociale. Bilanci e prospettive per il Canton Ticino Il progetto risponde ad un’esigenza conoscitiva della politica familiare attuale in risposta ai bisogni delle famiglie e fornisce un’ampia riflessione sull’opportunità di reimpostare il modello vigente di politica familiare alla luce di misure che abbiano una valenza strategica. Esso provvede ad una descrizione statistica delle famiglie e dei cambiamenti socio-demografici ed economici che le hanno influenzate e che tuttora le influenzano e offre proposte di riforma ispirate al principio dell’investimento sociale. 174 Capo progetto Spartaco Greppi [email protected] Ente finanziatore Dipartimento della sanità e della socialità – DSS Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Anno d’inizio 2011 Partner esterni Dipartimento della sanità e della socialità (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Goal Phrasing in Swiss OT – un progetto di ricerca nazionale Più di tre anni fa è stato introdotto in Svizzera un controllo qualità che richiede agli ergoterapisti indipendenti di compilare il Goal Attainment Scaling (GAS). Lo scopo principale di questa ricerca è di analizzare questi dati per capire come gli ergoterapisti pongono i loro obiettivi di trattamento. 360 obiettivi sono stati selezionati in modo randomizzato. L’analisi qualitativa ha classificato i vari obiettivi in precisi criteri di alta rilevanza secondo le terminologie del concetto di “occupazione”, dello SMART, e dei componenti dell’ICF. Capo progetto Emmanuelle Rossini [email protected] Ente finanziatore Commissione per le tecnologie e l’innovazione – CTI Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Anno d’inizio 2012 Partner esterni ZHAW (CH); HES-SO (CH); Associazione Svizzera degli Ergoterapisti (CH); Croce Rossa Svizzera (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Invalidità, integrazione professionale e mercato del lavoro La ricerca mirava a conoscere meglio le potenzialità e le esigenze del mondo del lavoro rispetto al reinserimento professionale di persone che richiedono una prestazione da parte dell’Assicurazione invalidità, in Ticino. Tramite un’inchiesta presso un campione di aziende e delle interviste mirate, lo studio ha evidenziato le criticità relative all’inserimento di persone escluse dal mercato del lavoro e ha potuto fornire all’Ufficio AI indicazioni utili al miglioramento dei processi di gestione dei casi e di relazione con le aziende interessate. Capo progetto Carmen Vaucher de la Croix [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Partner esterni Ente Ospedaliero Cantonale (CH) Ente finanziatore Dipartimento della sanità e della socialità, Istituto delle assicurazioni sociali Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Die Sozialfirma als Grundstein sozialer Innovation in der Schweiz: Rahmenbedingungen und Erfolgsfaktoren Das Projekt soll den Organisationstypus «Sozialfirma» in der Schweiz erstmals systematisch analysieren. Besonders interessieren dabei dessen Innovationspotenzial und die dafür notwendigen Bedingungen. Das Projekt will einen Beitrag zur betriebs- und volkswirtschaftlichen sowie gesellschaftlichen Weiterentwicklung des Beschäftigungszweiges leisten. In Zusammenarbeit mit den wichtigsten Stakeholdern werden Grundlagen erarbeitet, um das System kohärenter und effizienter zu gestalten sowie das heterogene Angebot besser zu koordinieren. Capo progetto Luca Crivelli [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS FFHS Partner esterni FHNW (CH); HSA (CH); ICSO (CH); CRIEC (CH); FUGS (CH); Insertion Suisse (CH); Dipartimento della sanità e della socialità (CH). Ente finanziatore Gebert Rüf Stiftung, BREF Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 175 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Quale futuro dopo la maturità professionale commerciale? Prendendo spunto dalla differenza tra i tassi femminili e maschili di passaggio immediato dalla maturità professionale commerciale (MPC) alla SUPSI, lo studio si interessa ai progetti formativi e professionali delle ragazze e dei ragazzi che hanno ottenuto la MPC nel 2012 focalizzandosi sulle motivazioni e concezioni alla base delle loro scelte: come scelgono di continuare gli studi in una SUP o di entrare direttamente nel mondo del lavoro? L’analisi delle interviste narrative a 10 donne e 10 uomini si è focalizzata sulle norme di genere. Capo progetto Danuscia Tschudi [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS DFA-CC CIRSE Partner esterni Divisione della Formazione Professionale (CH); Centro professionale commerciale, Locarno (CH); SIC Ticino (CH). Ente finanziatore Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione – SEFRI, Programma federale per le pari opportunità per donne e uomini nelle scuole universitarie professionali Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Educazione tra pari per promuovere le competenze mediali Alcuni studenti sono formati per gestire autonomamente interventi di Peer education nelle classi. L’obiettivo è di tematizzare con i pari, attraverso modalità interattive e partecipative, l’utilizzo critico dei mezzi mediali e l’impatto degli stessi sulla loro vita. La ricerca sviluppa una modalità pedagogico-didattica di prevenzione dei rischi e dei pericoli insiti nell’uso/abuso acritico delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione. Si mira dunque ad un utilizzo intelligente e creativo dei Social Network mediante l’attivazione diretta dei giovani. Capo progetto Leonardo Da Vinci [email protected] Ente finanziatore Ufficio federale delle assicurazioni sociali – UFAS Dipartimenti e istituti afferenti DSAS e DSAN Anno d’inizio 2012 Partner esterni Centro Professionale Trevano Scuola Arti e Mestieri (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Midada – il valore economico e sociale dell’inserimento Promosso dalla Fondazione Il Gabbiano, il progetto Midada si occupa dei giovani particolarmente disagiati, a rischio di un’esclusione duratura dal mondo del lavoro. Lo studio ha valutato la fase sperimentale del progetto, attraverso l’analisi dei benefici individuali sui partecipanti (miglioramento della qualità di vita e di capitale sociale) e di quelli pubblici per gli enti finanziatori (in termini di riduzione degli aiuti pubblici e incremento delle entrate pubbliche). 176 Capo progetto Anna Bracci [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Ente finanziatore Fondazione Il Gabbiano Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Myofascial trigger points and innervation zone locations in upper trapezius muscles Myofascial trigger points are hyperirritable spots located in taut bands of muscle fibres. Electrophysiological studies indicate that abnormal electrical activity is detectable near myofascial trigger points. This phenomenon has been described as endplate noise and it has been purported to be associated trigger points pathophysiology. Thus, it is suggested that trigger points will be overlap the innervation zone. The purpose of this work was to describe the location of trigger point and the innervation zone in the right upper trapezius. Capo progetto Marco Barbero [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Partner esterni Vita-Salute San Raffaele University, School of Physiotherapy, Milan (IT) Ente finanziatore Thim van der Laan Foundation Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Reliability of pain drawing in defining the pain extent and location in patients with chronic neck pain and chronic low back pain Pain drawing is a common method for pain investigation in which patients represent their pain drawing a body chart, a template representing the human body in different views. PD is commonly used to estimate two variables of pain: extent and location. The aim of this study is to investigate the intra-session reliability of pain drawing made on a digital tablet in defining the extent and the location of pain in a population of chronic neck pain and chronic low back pain patients. Capo progetto Marco Barbero [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Partner esterni Vita-Salute San Raffaele University, Milan (IT) Ente finanziatore Thim van der Laan Foundation Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Peer education (CH-I-F) Il progetto si è concentrato sulla prevenzione dei comportamenti a rischio dei giovani mediante la Peer Education. Questa strategia educativa mira ad attivare un processo orizzontale di passaggio di conoscenze ed esperienze da parte di giovani appositamente formati ad altri soggetti di pari status, al fine di responsabilizzarli e promuoverne la salute e il benessere esistenziale. Con metodi attivi e partecipativi si sono trattati temi come le malattie sessualmente trasmissibili, l’abuso di sostanze, la cittadinanza attiva. I partecipanti (dai 16 ai 20 anni) hanno realizzato prodotti multimediali utilizzati nelle attività di sensibilizzazione con i propri pari. Capo progetto Fulvio Poletti [email protected] Ente finanziatore Programma di cooperazione transfrontaliera – INTERREG Dipartimenti e istituti afferenti DSAS e DSAN Anno d’inizio 2009 Partner esterni ASL di Verbania, ASL CN2 Alba-Brà, ASL di Imperia (IT); Mutualité Française Provence -Alpes-Côte d’Azur (FR); Radix (CH); Aiuto AIDS Ticino (CH); Associazione Contorno Viola (IT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 177 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Prosagio – Promozione della salute presso giovani mediante la peer education In un istituto professionale superiore è stata applicata la peer education con l’intento di promuovere la salute e il benessere. Mediante l’educazione fra pari, basata sul riconoscimento del ruolo centrale che il gruppo dei pari assume nei processi evolutivi che caratterizzano l’adolescenza, alcuni Peer hanno realizzato attività educative e di sensibilizzazione con i propri coetanei volte ad accrescerne la responsabilità rispetto a problematiche giovanili d’attualità. Si sono così attivate, in modo partecipativo, capacità personali e competenze sociali efficaci nella promozione del benessere relazionale all’interno dei gruppi di appartenenza, a scuola e al di fuori della stessa. Capo progetto Fulvio Poletti [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS e DSAN Ente finanziatore Dipartimento dell’educazione, della cultura e dello sport – DECS Anno d’inizio 2010 Partner esterni SSPSS di Canobbio-Trevano (CH); ASL di Verbania, ASL CN2 Alba-Brà (IT). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari Capo progetto Luca Pampuri [email protected] Ente finanziatore Ufficio federale della salute pubblica – UFSP Dipartimenti e istituti afferenti DACD Anno d’inizio 2012 Partner esterni Ufficio dell’aria, del clima e delle energie rinnovabili (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Radon e risanamenti energetici La qualità dell’aria indoor ha un impatto molto importante sulla salute umana, trascorriamo l’80% all’interno di ambienti costruiti. Il radon, un gas naturale proveniente dal terreno, rappresenta la seconda causa di cancro ai polmoni dopo il fumo. Le nuove politiche energetiche mirano anzitutto ad isolare gli edifici, il rischio di un peggioramento della qualità dell’aria indoor non è trascurabile. Grazie alla misurazione del radon in 164 edifici, prima e dopo un risanamento energetico, è stato possibile stabilire che: i) le concentrazioni radon hanno un’elevata probabilità (99%) di aumentare; ii) la sostituzione delle finestre causa mediamente un incremento nella concentrazione di radon pari al 35%. 1 2 3 4 5 6 7 8 RUSI – rehabilitative ultrasound imaging Ultrasound imaging is a technology with a rapid development in the field of Physiotherapy. Physical therapist use this technology to assess musculoskeletal parameters and to provide biofeedback during therapeutic intervention. Recently a new application called Real-time Elastography were born with the aim of explore the characteristics and quality of soft tissue. We explore the possibility of use Real-time Elastography in research and clinical practice. 178 Capo progetto Marco Barbero [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAN Ente finanziatore Thim van der Laan Foundation Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Valutazione del Servizio Aiuti di Vita di Pro Infirmis Ticino e Moesano Il SAV, nato nel 1999, offre prestazioni a domicilio per favorire la permanenza a casa propria di persone in situazione di handicap attraverso prestazioni relative alla cura della persona, l’aiuto domestico e l’ accompagnamento. Il SAV è complementare ad altri servizi esistenti sul territorio quali i servizi cantonali di assistenza e cura a domicilio. Oltre alla ricostruzione del servizio e della sua evoluzione, si sono identificati i punti critici e le potenzialità del servizio in relazione alle prestazioni attualmente offerte. Parallelamente si è analizzato l’universo degli utenti SAV così da costruire una tipologia di condizioni individuali e contestuali che possano qualificare i beneficiari delle prestazioni offerte dal servizio. Capo progetto Michele Mainardi [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Partner esterni ProInfirmis Ticino e Moesano (CH); Dipartimento della sanità e della socialità, Divisione dell’azione sociale e delle famiglie (CH) Ente finanziatore Pro Infirmis Ticino Anno d’inizio 2011 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Processi di costruzione delle appartenenze nelle pratiche di consumo di giovani di seconda generazione La ricerca ha posto al centro la costruzione di legami di appartenenza a partire dalle pratiche di consumo di giovani di seconda generazione, residenti nell’agglomerato locarnese. Le aree del tempo libero, i luoghi di aggregazione, a fianco di formazione, lavoro, reti familiari, comunitarie e associative hanno consentito di evidenziare la pluralità di riferimenti identitari. Le appartenenze generazionali, familiari, etniche, di genere, lavorative e sociali non sono in contrapposizione tra loro bensì complementari e situazionali. Capo progetto Christian Marazzi [email protected] Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Anno d’inizio 2009 Partner esterni Associazione SOS-Ticino (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Bilancio critico sull’introduzione dei sistemi di gestione della qualità negli istituti per adulti mentalmente disabili in Ticino La ricerca propone un bilancio differenziato dell’ impatto dei sistemi di gestione della qualità (SGQ) adottati da 29 strutture rivolte a persone in situazione di handicap. Essa intende qualificare l’ approccio gestionale per processi sulla base della qualità percepita dall’ insieme dei principali attori coinvolti. Dall’ esame dell’ impatto realizzato per l’ insieme del cantone Ticino risulta che, per la maggioranza degli attori considerati, l’ introduzione del SGQ comporta una significativa rivisitazione interna del servizio alla persona. La pertinenza del modello è riconosciuta soprattutto per i processi standardizzabili-lineari del servizio, mentre è chiaramente messa in discussione per i processi chiave. L’ indagine fornisce, sul piano nazionale, il primo rapporto qualitativo di bilancio conseguente all’ introduzione di sistemi di gestione della qualità nell’ ambito socio-educativo considerato. Capo progetto Michele Mainardi [email protected] Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Anno d’inizio 2008 Partner esterni Associazione Ticinese Istituzioni Sociali (CH); Dipartimento Socialità e Sanità, Divisione dell’azione sociale e delle famiglie (CH); ATGABBES (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 179 Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica Woods and Friends: Street soccer, peer education approach and a free instant messaging application to communicate effectively The project aims to prevent drug and alcohol abuse and the spread of HIV/AIDS through counselling and the promotion of citizenship values using a Peer Education approach. Street soccer will be used as a hook to gather youth (10-13 years old) in a Cape Town township. The novelty of this project lies in using a free instant messaging application (Mxit) as the vehicle to deliver messages amongst peers. This pioneering model is intended to be replicable in other developing countries. 180 Capo progetto Wilma Minoggio [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DSAS Partner esterni Cape Peninsula University of Technology – Faculty of Education and Social Sciences, Cape Town (ZA) Ente finanziatore KFH Program Applied Research in Development and Cooperation Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 181 Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio 182 7 7 Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio È consuetudine giustificare l’arte e l’attività artistica principalmente attraverso gli effetti secondari da essa prodotti: impatto economico, benessere e sviluppo psicologico di bambini e giovani, promozione dell’immagine di un luogo, paese o società, ecc. Questa giustificazione strumentale ignora la ragione d’essere essenziale alla base dell’impegno artistico nella nostra società: il valore intrinseco dell’arte, ossia il valore che risiede nel nostro apprezzamento dell’esperienza artistica in quanto tale e nell’appagamento che ne deriva. La sostenibilità del ruolo delle arti e dell’attività artistica è strettamente legata alla comprensione di tale valore, intrinseco all’esperienza estetica, e la ricerca in ambito artistico è chiamata ad approfondire tale comprensione al fine, tra l’altro, di consolidare il rapporto tra produzione e consumo nell’arte, innalzare il livello di consumo e la capacità di apprezzamento delle arti, adattare le modalità di presentazione dei prodotti artistici ai bisogni dei consumatori. 0,8 mio Fondi acquisiti da terzi per i progetti d’asse nel periodo 2009-2013 16 Numero di progetti di ricerca assegnati all’asse per il periodo 2009-2013 9 Progetti rappresentativi, selezionati per la pubblicazione 183 Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio Mobile Access to Knowledge: Culture and Safety in Africa The aim of the research project Mobile Access to Knowledge: Culture and Safety in Africa is documenting and assessing the impact of cultural events and public art on urban safety in three African cities: Douala in Cameroon, Luanda in Angola and Johannesburg in South Africa. The cultural events and public art installations in the time frame 1991-2013 are the case studies to evaluate the side effects of art and culture on urban safety and security according to a group of factors. Field research, comparative analysis and multimedia maps offer a state of the art of the impact of public art in extreme scenarios such as violent and unsafe cities. Capo progetto Davide Fornari [email protected] www.supsi.ch/lcv Team di ricerca Serena Cangiano Luca Morici Iolanda Pensa Dipartimenti e istituti afferenti DACD – LCV Partner esterni University of Cape Town (ZA); Chimurenga (ZA); Doual’art (CM); ECAV – Ecole cantonale d’art du Valais (CH); Fundação Sindika Dokolo (AO); Institut Jean Nicod (FR); Latitude – Platform for urban research and design (IT); NewMinE – New Media in Education Laboratory (CH); University Iuav of Venice (IT);Università della Svizzera italiana (CH). Ente finanziatore SNIS – Swiss Network for International Studies Fondazione lettera27 Anno d’inizio e durata Dicembre 2011, 30 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 184 2 3 4 5 6 7 8 The research project was elaborated by a joint interdisciplinary and international team, involving the following disciplines: history of arts, urban planning, interaction design, curating, philosophy, visual communication, information and communication technologies, architecture, and sociology. Practitioners actively involved in the production of public artworks and cultural events participated in the elaboration of the research. This research aims at documenting and assessing the impact of cultural events and public art on urban safety; it focuses on the research questions “How cultural events and public art affect urban safety in African cities?” and “Can we assess these changes as positive according to a group of factors?” and it relies on the hypothesis that art is a space for experimentation and research, not directly connected to urban safety, but capable of triggering unforeseen ways of producing higher livability, civil cohabitation and social cohesion. In Douala we assumed safety to be an unexpected side-effect of the production of public art, which fostered public awareness about the city and its estates, contributed to the circulation of people, and produced infrastructures; at the same time certain artworks produced in Douala also brought up violent discussions related to ethnicity and history. In Johannesburg public art was observed as a specific governmental strategy intended to reclaim and regenerate territories and to make them “safe”; we assumed that this strategy produced private security, exclusion (in particular of local traders), a specific corporate business of public art and critical reactions by artists The bridge designed by the artist Alioum Moussa and produced by doual’art in 2005 in Bessengue (Douala), 2013. and intellectuals. We looked at the development of the Luanda Triennial as an artwork of public art by the artist (and curator of the Luanda Triennial) Fernando Alvim, intended since its very first conception as a tool for conflict resolution in a postwar context. The research contributes to existing literature and practical applications in three ways: 1. It documents the exceptional production of cultural events and public art in three African cities: Johannesburg in South Africa, Douala in Cameroon, and Luanda in Angola. Data are collected, geo-referenced and made available on-line. This knowledge is not currently available internationally and it is specifically necessary for scholars in the field of art, design and urban studies, practitioners, local and global policy makers and grant-makers who are engaged in and contribute to cultural and urban projects. The research allows to increase the quantity and quality of information available both on site and on-line on issues scarcely envisioned by the mainstream literature of visual arts, and it allows the institutions involved to compare their experiences with others and to observe and analyze their work. 2. It focuses on the impact of cultural events and public art on urban safety by exploring the three “extreme contexts” (both for the quality of cultural events and public art they host, and for the level of insecurity they present) of Johannesburg, Douala and Luanda. Those emblematic case studies allow to produce relevant observations also for other contexts, they allow to detect and highlight patterns and they provide a new approach in the assessment of cultural events and public art at an international level in the field of art, design and urban studies. It is important to mention that the research does not aim at influencing the work of cultural institutions by asking them to produce specific works of art on the issue of urban safety or security. 3. It addresses the issue of safety and security with a comparative approach, from the specific perspective of art practices, and with the involvement of an interdisciplinary research group mainly specialized in art, design and urban studies. This focus is meant to contribute to studying and improving safety (in relationship with the Millennium Development Goal 7d “By 2020, to have achieved a significant improvement in the lives of at least 100 million slum dwellers”) and it relies on the 2007 UN-Habitat report which defines the major safety and security-related threats on cities crime and violence, insecurity of tenure and forced eviction, and natural and human-made disasters. The choice of defining safety and security according to a UN report is based on the applied nature of the research (promoted by SUPSI, a university of applied sciences and arts) and it follows the human security perspective for its applicability in urban policy, planning, design, and governance. Pubblicazioni Pensa, I. (2012) Public Art and Urban Change in Douala. Domus, 9-4-2012. Fornari, D. & Pensa, I. (2010) Mobile Access to Knowledge: Afrofantasy. In: Negotiating futures - Design fiction. Proceedings of the 6th Swiss Design Network conference, pp.208-209. The permanent public artwork Firewalker by William Kentridge produced by the Johannesburg Development Agency. Trienal de Luanda: a cultural event conceived as a urban scale public artwork by the artist Fernando Alvim. 185 Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio Shape the Sound: trumpet mouthpiece manufacturing and tone quality Aim of this project is to investigate the relationship between the shape of the mouthpiece and its acoustical properties in brass instruments. The project builds upon previous research, which has shed some light on the way the particular shape of the rim – round or flat – influences the embouchure and determines the sound quality in natural horns and trumpets. In particular the project investigates: 1) the way the inner shape of the cup influences the tone quality; 2) the way the inner shape of the cup affects the embouchure. The hypothesis is that not only different volumes but also particular cup shapes affect the embouchure and the tone quality in both a physical and perceivable way. Capo progetto Massimo Zicari [email protected] www.artisticresearch.ch Team di ricerca Maurizio C. Barbato Lorenzo Ghirlanda Jennifer MacRitchie Davide Montorfano Emiliano Soldini Alberto Vanchieri Dipartimenti e istituti afferenti CSI DSAS DTI Partner esterni Orchestra della Svizzera italiana Blechblas – Instrumentenbau Egger, Basel (CH); Fonoteca Nazionale Svizzera RSI – Rete 2 (CH). Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Anno d’inizio e durata Settembre 2011, 12 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 186 2 3 4 5 6 7 8 Aspetti tecnico/scientifico del progetto The choice of the “right” mouthpiece represents an important challenge for both the beginning and the professional brass player. Despite the fact that mouthpieces of different shape, design and characteristics are manufactured to satisfy any demands, no two brass players will totally agree on the value and quality of the same mouthpiece. With this study we intend to contribute towards filling the gap between scientific evidence and performers’ needs by combining quantitative acoustical measurements with qualitative analysis of individual responses. To this purpose six different prototypes were manufactured specifically for the study. Two different internal cup contours were chosen for the study, based on a Vincent Bach 1½ C Medium mouthpiece, characterized by a “U” and a “V” shape respectively. A third, intermediate contour was designed as a combination of these. Three experienced professional male trumpet players were involved in the experiment and six recording sessions were carried out. A natural trumpet in D was chosen for the first part of the experiment, the reason being that the valve mechanism in modern trumpets might affect the quality of the sound. 588 audio samples were selected from the over 600 recorded, those characterized by either an unclear attack or an unstable stationary wave being excluded. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations allowed the investigation of specific flow features, namely pressure, velocity and turbulence intensity, for the different geometries, used in similar playing conditions. The problem of distinguishing among sounds produced with different mouthpieces was recast as a binary supervised classification problem: if a specific geometrical property of a mouthpiece can affect the sound, then a suitably trained classifier should be able to distinguish the sound produced with the mouthpiece carrying that property with a statistically relevant reliability. Mel Frequency Cepstral Coefficients were used as features for describing the sounds while Support Vector Machines (SVM) were adopted as supervised binary classifiers. In order to verify whether the performers could discriminate between one mouthpiece and the others, and to what extent they could match the perceived difference with the structural variance they were asked to assess the mouthpieces through a semi-structured interview based on the “Verbal Attribute Magnitude Estimation” (VAME) technique. The players were interviewed twice, the second time the test was blindfolded. A final listening test aimed to verify the perceptual relevance of the eventual changes in sound quality. To this purpose 30 participants were recruited from the undergraduates students at the Conservatorio della Svizzera Italiana. The results obtained are consistent and confirm that each curvature and the different edges were instrumental in determining the acoustic properties and the playability of the mouthpieces; however, the perceptual results reveal a high level of heterogeneity among participants, more so when the timbral differences were involved. The Computational Fluid Dynamics Analysis shows that mouthpieces featuring a “U” shape present the strongest air recirculation inside the cup and the most intense vena contracta effect in the throat flow region, while mouthpieces characterized by a “V” shape need the least air pressure at the inlet (embouchure) as to keep the same steady air flow rate, which implies that for the same flow conditions less energy is required from the player. Moreover, rounded edges at the cup junction enable a further, although slight, pressure reduction. These differences were confirmed by the musicians involved, who all described mouthpieces characterized by a “U” shape and a sharp junction as the worst in all respects. The spectral analysis confirms that the sounds produced with mouthpieces featuring a “U” shape have stronger spectral components in the region lying above 8000Hz (ca. 2840 Mel) than the others, and that mouthpiece with a sharp junction produces sounds with stronger spectral components at high frequencies than that with a round one. A further confirmation of the differences reported above comes from the final listening test. Surprisingly, sounds being characterized by stronger spectral components at higher frequencies (a feature that normally correlates with a sharper, say clearer quality) were defined as the least clear. When considering that the participant agreement for ratings of clearness for each mouthpiece pair were relatively weak, this adds to the argument that many musicians cannot agree on the proper use of this verbal attribute. Pubblicazioni Zicari, M.; MacRitchie, J.; Ghirlanda, L.; Vanchieri, A.; Montorfano, D.; Barbato, M. C. & Soldini, E. (2013). Trumpet mouthpiece manufacturing and tone quality. The Journal of the Acoustical Society of America (134) 3872-3886. Computational Fluid Dynamics Analysis of a “U” shaped trumpet mouthpiece. Traditional measurement techniques applied to brass instruments and mouthpieces. 187 Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio SPASS – Sinergie fra promozione artistica e spostamento sostenibile Il progetto indaga esperienze realizzate in Svizzera e all’ estero in cui la sensibilizzazione della cittadinanza alla mobilità sostenibile avviene attraverso eventi artistici e di mediazione culturale. La prima fase della ricerca ha indagato prassi significative a livello svizzero e internazionale e ha esplorato in maniera sistematica il contributo che la mediazione culturale offre alla sensibilizzazione alla mobilità sostenibile e, parallelamente, in che maniera la mobilità sostenibile contribuisce alla diffusione artistica e culturale. Nella seconda fase della ricerca saranno ideati e sperimentati progetti pilota di sensibilizzazione alla mobilità sostenibile e di mediazione culturale. Capo progetto Claudio Mustacchi [email protected] www.spass.supsi.ch Team di ricerca Antonella Astolfi Marina Bernasconi Pedrolini Guenda Bernegger Stefania Castri Luisa Figini Camilla Leoni Jurij Meile Luca Morici Michal Vitale Hans-Henning Wulf Dipartimenti e istituti afferenti CSI DACD – LCV DFA DSAN DSAS STD Ente finanziatore Fondo per la ricerca SUPSI Anno d’inizio e durata Giugno 2012, 24 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 188 2 3 4 5 6 7 8 Aspetti tecnico/scientifico del progetto Le risorse che la terra può mettere a nostra disposizione non sembrano più essere sufficienti per garantire i modelli di vita attuali. Le proiezioni delle nostre condotte abituali su futuri non troppo lontani disegnano scenari catastrofici. Ma perché comportamenti considerati di nicchia vengano assunti da numeri sempre più importanti di popolazione, e si stabilizzino, sono necessarie – parallelamente a nuovi modi e regole di produzione e uso delle risorse – nuove culture. E’ necessario che si affermino e diffondano “significanti culturali” per aggregare, attorno a esigenze e bisogni emergenti, quantità sempre più qualificate di persone e così influenzare e accelerare, nell’auspicata direzione, i cambiamenti produttivi, che a loro volta rafforzano i significati e i valori delle culture (nel nostro caso le culture della sostenibilità) inizialmente minoritarie. Il progetto condivide il Manifesto della Commissione Svizzera dell’UNESCO “Arte e educazione” e fa propria l’idea ivi contenuta che l’arte e la cultura siano necessarie alle persone per costruire, oggi e domani, relazioni innovative e costruttive nei confronti dell’ambiente in cui vivono . L’ipotesi del progetto è che i pensieri, le emozioni e le preoccupazioni per un futuro sostenibile, generano pratiche in cui la sensibilità artistica fa da catalizzatore e aggregatore per i nuovi stili di mobilità e azioni di sensibilizzazione. L’obiettivo della ricerca è stato quello di esplorare il contributo che la mediazione culturale (Kulturvermittlung) può offrire alla sensibilizzazione della mobilità sostenibile e, parallelamente, l’apporto che la mobilità sostenibile può offrire alla diffusione artistica e culturale. I dati della ricerca si fondano su un repertorio di fonti documentali composto a oggi da più 500 esperienze che intrecciano cultura artistica e cultura della mobilità sostenibile, su 9 interviste a testimoni privilegiati del mondo della cultura e degli studi ambientali e su due osservazione partecipanti a eventi culturali e di mobilità dolce. Il progetto ritiene che per produrre un cambiamento dei comportamenti individuali e sociali sia utile far leva anche su fattori immateriali quali sono quelli che compongono l’universo delle attività artistiche e culturali. I contenuti delle fonti documentali sono stati poi raccolti in una banca dati e catalogati. Tra le diverse arti in campo (analizzate tramite descrittori predefiniti) si notano un’ampia presenza di eventi musicali (33%), seguita dalle arti plastiche e visive (27%), da eventi di tipo architettonico e urbanistico (17%). Segue poi una distribuzione simile di teatro (10%), video (9%) e fotografia (8%); presenti infine anche letteratura (5%) e danza (4%). Alta la presenza di azioni socioculturali (27%) sia autonome che associate alle arti più riconoscibili; un dato che interpretiamo, accanto ad altri fenomeni, come la manifestazione di forti impulsi che dal basso danno vita alle pratiche oggetto di studio. Le variabili delle forme di mobilità (descrittori predefiniti) vedono al primo posto la bicicletta (31%) attorno alla quale si vanno aggregando movimenti sia culturali che di rivendicazione che riscuotono un grosso interesse per lo studio, seguita dal mezzo pubblico (24%) e dal camminare (21%). Sui temi culturali del camminare sta emergendo un vasto fenomeno cosiddetto del “movimento dolce”, che si intreccia con le altre forme di mobilità lenta e sostenibile e prende caratteristiche mondiali (grazie a sapienti e innovativi usi dei media digitali e del web) ma al tempo stesso con forte radicamento territoriale; una realtà in crescita che si qualifica come humus fertile per azioni di trasformazione e pedagogiche, proposte artistiche e di turismo culturale e sostenibile. Seguono poi l’auto (14%), spesso coinvolta in azioni di critica, le imbarcazioni (3%); abbiamo anche raccolto alcune esperienze di impiego di animali (1%) quali mezzo di trasporto. I contenuti dello studio sono messi a disposizione in forma divulgativa tramite un sito interattivo (www.spass.supsi.ch) e daranno vita a ricerche-azioni nel territorio. Il valore delle pratiche indagate può essere colto e approfondito facendo appello al concetto di habitus proposto da Bourdieu (1980, 1994), al concetto di ethos e al suo legame con il rito di Clifford Geertz (1998), alle riflessioni antropologiche di Victor Turner (1986, 1982) sulle arti performative. Parallelamente riteniamo utile ricorrere alle riflessioni sulla dualità fra agency e struttura presenti nella “teoria della strutturazione” di Anthony Giddens (1984) e agli studi Worldcloud delle pratiche del datebase Spass per parole chiave, al 6 agosto 2013. Team sull’apprendimento di Etienne Wenger (1998), basati costrutto di “Comunità di Pratica” da lui coniato insieme alla collega e antropologa Jean Lave sul finire degli anni Ottanta. Si segnala infine che nello ricerca si manifesta una realtà sociale definita in altri studi “Pay-as-you-live” (Future Foundation Sd; Rosenberg 2012), che intreccia tecnologia, spirito verde, desiderio di comunità, risposta positiva alla recessione. Pubblicazioni Mustacchi, Claudio (2013) La visibilità dell’ethos della mobilità sostenibile: Note sociopedagogiche dalla ricerca Spass. In: Congresso annuale 2013 della Società Svizzera per la Ricerca in Educazione: L’integrazione fra apprendimento formale e informale, 21 agosto 2013, Lugano. (http://repository.supsi. ch/id/eprint/3004) Worldcloud delle pratiche del datebase Spass per descritori predefiniti di finalità, al 6 agosto 2013. spass.supsi.ch 189 Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio 6000 Orecchie Il progetto ha un duplice obiettivo: stimolare l’interesse e la partecipazione dei cittadini nei confronti della musica e misurare l’impatto dell’arte sul loro benessere. Esso consiste nella realizzazione di eventi di mediazione artistica, elaborati in funzione delle risorse dei comuni dislocati nelle diverse zone del territorio cantonale. Tali eventi sono caratterizzati dall’utilizzo di un linguaggio accessibile, di strategie tese a favorire il coinvolgimento di diversi tipi di pubblico. Capo progetto Paolo Paolantonio [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti CSI Partner esterni Comune di Faido (CH) Ente finanziatore Finanziato internamente Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Art for Ages Art for Ages investigates the role of musical experience in enhancing the physical and mental wellbeing of older adults in Japan, Switzerland and the United Kingdom. Specifically, it explores the function of music in the lives of older adults, the effect of listening to music on health and wellbeing, and the psychological and physiological benefits of group singing and drumming. Overall, the research seeks to establish the efficacy of music as a way of managing key medical, social and psychological conditions prevalent among older adults. Capo progetto Aaron Williamon [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti CSI Partner esterni Royal College of Music, London (GB); Ueno Gakuen University, Tokyo (JP). Ente finanziatore Finanziato internamente Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Fondo fotografico Angelo e Valentino Monotti: un progetto di valorizzazione Il progetto ha inteso conservare e valorizzare la considerevole produzione fotografica di Angelo Monotti (1835-1915) e suo figlio Valentino (1871-1953), pionieri della fotografia in Ticino. Nell’ambito del progetto si è proceduto alla digitalizzazione del fondo, alla catalogazione definitiva con la costituzione di una banca dati pubblicamente accessibile, allo sviluppo degli strumenti di comunicazione per la disseminazione pubblica dei risultati. 190 Capo progetto Jean-Pierre Candeloro [email protected] Ente finanziatore Archivio di Stato del Cantone Ticino Dipartimenti e istituti afferenti DACD – LCV Anno d’inizio 2009 Partner esterni Museo Cantonale d’Arte (CH); MEMORIAV (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio Creative Companies in Alpine Space La creatività può essere considerata una moderna leva per la crescita sostenibile. Il progetto mira a connettere e creare opportunità di collaborazione tra le industrie culturali e creative, produttori, decisori politici e università attraverso lo sviluppo di progetti pilota innovativi e l’ identificazione di nuove pratiche e strategie che possano favorire la crescita del settore. Il Laboratorio cultura visiva della SUPSI contribuisce al progetto con una serie di azioni pilota volte a promuovere le più moderne forme di narrazione audiovisiva interattiva. Capo progetto Jean-Pierre Candeloro [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DACD – LCV Partner esterni Regioni Lombardia e Piemonte (IT); Fondazione CRT (IT); CCI Lyon e CCI Nice Cote d’Azur (FR); ITG Salzburg (AT); MFG Baden-Württemberg (DE); Regional Development agency Ljubljana (SI); Universitè de Haute Alsace (FR). Ente finanziatore Programma di cooperazione transfrontaliera – INTERREG, Alpine Space Programme Anno d’inizio 2011 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 From Performer to Spectator: Communication and Audience Experience in Physical Theatre Performance In performing music or theatre, the performer wishes to communicate a certain meaning or content to the audience through the material or the interpretation of the material they present onstage. This study aims to evaluate the audience experience of three types of audience member, from those that are particularly knowledgeable about theatre (theatre experts and students) through to members of other performing arts areas such as music, and members of the general public. Capo progetto Ruth Hungerbühler [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti STD Partner esterni Gruppo Multi, Locarno (CH) Ente finanziatore Finanziato internamente Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Reviews Reviewed Obiettivo del progetto è indagare alcuni dei modelli concettuali che sono alla base della pratica della critica musicale. Quali giudizi estetici sono offerti dai critici musicali? Come sono sostenuti e giustificati tali giudizi? Lo studio verte intorno all’analisi di recensioni delle registrazioni delle 32 sonate per pianoforte di Beethoven, apparse sulla rivista specializzata The Gramophone, una delle più autorevoli e longeve del settore. Capo progetto Hubert Eiholzer [email protected] Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Dipartimenti e istituti afferenti CSI Anno d’inizio 2010 Partner esterni Musikhochschule Luzern (CH) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 191 Sistemi educativi/formativi 192 8 8 Asse 8 – Sistemi educativi/formativi L’Asse di ricerca orientato ai sistemi educativi e formativi nasce dall’esigenza di promuovere proficue interazioni e scambi fra le specificità interdipartimentali. Al di là della prospettiva multidisciplinare, il confronto e l’incontro fra scienze esatte e scienze umane sono processi che il DFA vuole promuovere e valorizzare riconoscendone l’interesse specifico per il Dipartimento e per la SUPSI. Al centro dell’attenzione di ricerca vi sono l’apprendimento e la formazione, l’attitudine al cambiamento e alla decostruzione del reale allo scopo di coglierlo, ricostruirlo, capirlo, farlo proprio. In tal senso diventa fondamentale promuovere e assecondare questi processi e al tempo stesso conferire profondità al sapere, all’accesso al sapere, alla crescita culturale del singolo nella società, alle responsabilità personali e professionali nel locale e nel globale, qui e altrove, ieri come oggi verso il domani. 7,8 mio Fondi acquisiti da terzi per i progetti d’asse nel periodo 2009-2013 70 Numero di progetti di ricerca assegnati all’asse per il periodo 2009-2013 11 Progetti rappresentativi, selezionati per la pubblicazione 193 Asse 8 – Sistemi educativi/formativi Scuola a tutto campo 2015. Indicatori del sistema scolastico ticinese Il progetto di monitoraggio della scuola ticinese è nato nel 2002 a seguito di un messaggio del Consiglio di Stato al Gran Consiglio nell’ambito dei lavori di Amministrazione 2000. L’obiettivo del monitoraggio è di descrivere lo stato di salute del sistema scolastico ticinese per apprezzarne l’efficienza interna ed esterna e di pilotarne lo sviluppo a media scadenza. Finora stono state pubblicate due edizioni, nel 2005 e nel 2010. L’edizione 2010 è uscita nel febbraio del 2011, due mesi prima delle elezioni cantonali. Ciò ha contribuito ad un uso pubblico molto diffuso del testo in tutti gli ambiti pre-elettorali nei quali si è parlato di scuola. L’opera ha quindi subito potuto essere messa alla prova sul suo terreno privilegiato, quello del dibattito pubblico sui temi dell’istruzione, raccogliendo ampi consensi. Aspetti tecnico/scientifico del progetto Scuola a tutto campo si divide in ambiti tematici, all’interno dei quali si trovano indicatori che raccolgono informazioni a proposito dei diversi temi individuati. L’identificazione dei campi deriva dall’analisi delle finalità del sistema educativo ticinese definite attraverso il quadro legale che lo caratterizza, gli obiettivi di medio e lungo termine che la politica gli pone (Rapporto sugli Indirizzi, 2002) e, non da ultimo, la letteratura scientifica. I temi trattati in questa edizione saranno: Capo progetto Angela Cattaneo [email protected] www.supsi.ch/dfa Team di ricerca Luciana Castelli Jenny Marcionetti Sandra Zampieri Giovanna Zanolla Dipartimenti e istituti afferenti DFA – CIRSE Partner esterni Divisione della formazione professionale, Breganzona (CH); Divisione della scuola, Bellinzona (CH); Istituto universitario federale per la formazione professionale, Lugano (CH). Ente finanziatore Dipartimento dell’educazione, della cultura e dello sport – DECS Anno d’inizio e durata Gennaio 2006, 120 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 In base alla riduzione del budget si è proceduto ad una revisione dell’impianto generale del progetto, con alcune conseguenze pratiche: ◆◆ ◆◆ ◆◆ ◆◆ Equità Percorsi scolastici e titoli di studio Competenze e risultati, persona Persona, civismo e integrazione dei giovani ◆◆ Innovazione e cambiamento ◆◆ Risorse umane ◆◆ Risorse finanziarie. ◆◆ Il numero di indicatori globale verrà ridotto da 26 a 20. Si rinuncerà in primo luogo a una parte degli indicatori che comportavano inchieste svolte ad hoc per il progetto, e che risultavano onerose in quanto ricerche complete che includevano tutti gli ordini scolastici (partendo dalla scuola elementare alla formazione professionale di base). Ciò implica la rinuncia ad essi per la prossima edizione, con l’opzione di riprenderli in un’edizione successiva. Scuola a tutto campo rappresenta un vero e proprio check up generale dello stato di salute del sistema scolastico ticinese, grazie al quale il lettore è in grado di capire e valutarne le condizioni. I grafici o le tabelle sono creati sia a partire da dati e/o banche dati esistenti quali ad esempio GAS e GAGI per i riscontri cantonali, o dai dati messi a disposizione dall’Ufficio federale di statistica per i riferimenti nazionali, sia a partire da base-dati generate da altre ricerche (del CIRSE o di altri enti). ◆◆ La presentazione degli indicatori verrà snellita. Nella nuova edizione la struttura generale resterà invariata (campi che contengono indicatori), ma verrà sviluppata una spiegazione concettuale solo per l’intero campo. Gli indicatori conterranno solo una breve sintesi dei risultati, oltre agli elementi (grafici e tabelle) con i relativi commenti. Ciò darà luogo appunto ad una maggiore agilità dell’opera, rinunciando comunque alla possibilità di uso autonomo del singolo indicatore. Nel corso delle discussioni avvenute nel 2011 con il Dipartimento dell’educazione, della cultura e dello sport (DESS), si è deciso per una riduzione del 40% del budget iniziale 194 destinata a questo progetto. Un’altra decisione ha riguardato la periodicità delle pubblicazioni, ridotte dagli attuali 5 anni a circa 4 anni e mezzo per la prossima edizione. Pubblicazioni Attar, L., Berger, E., Cattaneo, A., altr. (2005). Scuola a tutto campo: Indicatori del sistema educativo ticinese 2005. Bellinzona: Ufficio studi e ricerche. Cattaneo, A. (2007, Giugno). Un insieme di indicatori per una “scuola a tutto campo”. Dati - statistiche e società, VI (2), 8-12. Cattaneo, A., (A cura di). (2010). Scuola a tutto campo. Indicatori del sistema educativo ticinese 2010. Locarno: SUPSI-DFA. Cattaneo, A., (2011, Settembre) Scuola a tutto campo. Seconda edizione del monitoraggio della scuola ticinese. Dati-statistiche e società, XI (2), 17-25. Cattaneo, A., (2011, Luglio/ Agosto). Così è (se vi pare). Alcune riflessioni sulla seconda edizione di Scuola a tutto campo, gli indicatori del sistema educativo ticinese. Scuola Ticinese, XL, 6-8. Equità Campo Indicatori Diritto allo studio Elementi Assegni di studio Borse di studio Percezione di equità nel diritto allo studio Divario educativo Grafici–tabelle Selettività scolastica 195 Asse 8 – Sistemi educativi/formativi TIscrivo – La scrittura oggi, tra parlato e lingua mediata dalla rete A partire dalla raccolta e dall’analisi di un vasto corpus di testi scritti da allievi della scuola dell’obbligo ticinese, il progetto si propone di tracciare un percorso di didattica della scrittura che tenga conto del quadro linguistico attuale, caratterizzato dall’intersezione tra lingua scritta, lingua parlata e comunicazione mediata dal computer (CMC). L’obiettivo è di costruire una didattica che, stabilite le tendenze dell’italiano contemporaneo e della CMC presenti in altre varietà di scritto, sia in grado di guidare gli apprendenti verso una competenza più consapevole delle leggi che regolano la scrittura, in particolare attraverso un rafforzamento della revisione del testo. Capo progetto Simone Fornara [email protected] www.supsi.ch/dfa/ Team di ricerca Luca Cignetti Silvia Demartini Dipartimenti e istituti afferenti DFA – DILS Partner esterni Università di Basilea – Istituto di italianistica (CH); Ufficio dell’Insegnamento medio del Cantone Ticino (CH); Ufficio delle Scuole Comunali del Cantone Ticino (CH). Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS, DORE Anno d’inizio e durata Dicembre 2011, 36 mesi Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Aspetti tecnico/scientifico del progetto Il progetto si propone di tracciare un percorso di didattica della scrittura che tenga conto del quadro linguistico attuale, caratterizzato dall’intersezione tra lingua scritta, lingua parlata e comunicazione mediata dal computer, incentrandosi sull’analisi della revisione del testo scritto per giungere all’integrazione di pratiche didattiche innovative nei piani di studio della Scuola elementare e della Scuola media (ma anche della formazione degli insegnanti, missione precipua del DFA). La composizione dell’équipe di ricerca – risultato della collaborazione tra il Dipartimento Formazione e Apprendimento (DFA) della SUPSI, il territorio del Canton Ticino, rappresentato dall’Ufficio dell’Insegnamento Medio e dall’Ufficio delle Scuole Comunali, e la Sezione di Linguistica italiana dell’Istituto di Italianistica dell’Università di Basilea – favorisce l’adozione di un approccio integrato tra dimensione teorica ed esigenze pratiche. Gli obiettivi del progetto nascono dalla convergenza di due diversi piani di osservazione: da un lato la situazione critica in cui versa la competenza di scrittura negli allievi di Scuola elementare e di Scuola media e dall’altro le lacune riscontrate in letteratura circa una didattica della scrittura che dia il necessario rilievo alla fase della revisione testuale. Per ottenere i risultati auspicati si è partiti dalla raccolta del più vasto corpus di testi scritti prodotti in contesto scolastico ticinese esistente in letteratura (circa 2.000 testi scritti da allievi di III e V elementare 196 e di II e IV media). I testi sono stati trascritti in formato elettronico e predisposti per l’analisi condotta attraverso alcuni software specifici, anche in vista della costituzione del primo vocabolario dell’italiano scritto in contesto scolastico ticinese, che sarà insieme uno dei più importanti punti di arrivo del progetto e un’importante base dalla quale partire per ulteriori approfondimenti e per la definizione di strategie didattiche mirate. Al fine di individuare con precisione le caratteristiche del quadro linguistico di riferimento, e in modo specifico della scrittura prodotta in ambito scolastico, i dati derivanti dall’analisi dei corpora legati alla CMC raccolti dall’équipe dell’Università di Basilea saranno confrontati con quelli raccolti nelle scuole ticinesi, così da individuare tendenze comuni e differenze. La conoscenza approfondita della norma dello scritto-scritto e di quella in fieri della comunicazione mediata dal computer forniranno quindi gli strumenti idonei per una valutazione dello stato della scrittura di giovani apprendenti in situazione scolastica, in modo da arrivare a coglierne le peculiarità linguistiche significative per la questione della norma, interrogando diversi livelli linguistici (grafia, lessico, morfologia, sintassi, interpunzione, testualità). I risultati della ricerca permetteranno agli insegnanti e ai formatori di costruire una didattica non precostituita e libresca, ma aperta alla realtà; una didattica che, stabilite le tendenze in atto nell’italiano contemporaneo e identificati in particolare i fenomeni che si stanno riversando dalla CMC nelle altre varietà di scritto, sia in grado di proporre strategie capaci di indirizzare i giovani apprendenti verso una competenza sempre più consapevole delle leggi che regolano la scrittura. Gli obiettivi concreti della ricerca hanno una ricaduta diretta sulle attività di divulgazione dei risultati: per portare a un’effettiva rivisitazione delle pratiche didattiche legate alla scrittura e alla revisione testuale è infatti indispensabile che la comunità scientifica e i docenti che operano sul territorio vengano a conoscenza degli esiti dell’analisi e delle conseguenti riflessioni operative. Per questo motivo, la ricerca, sin dal primo anno di svolgimento, si è caratterizzata da un triplice impegno: in primo luogo il coinvolgimento diretto dei docenti di scuola elementare e di scuola media (soprattutto attraverso la partecipazione a corsi di aggiornamento incentrati sulla didattica del testo); in secondo luogo la partecipazione dei membri dell’équipe a eventi scientifici di rilevanza nazionale e internazionale (tra i più recenti dei quali si segnalano la presentazione della ricerca e dei primi risultati al XLVII Congresso Internazionale della Società di Linguistica Italiana, 26-28/09/2013, Università di Salerno, e l’organizzazione della “Giornata della punteggiatura”, svoltasi a Locarno il 4 dicembre 2013); in terzo luogo, la divulgazione al vasto pubblico della ricerca e dei suoi esiti principali attraverso la presenza costante sui media (in particolare, radio e stampa). Pubblicazioni Cignetti, L. (2013a). Gli usi testuali, in Demartini e Fornara (2013), pp. 98-108. Cignetti, L. (2013b). Tre caratteristiche del che polivalente negli scritti degli apprendenti L1 della Svizzera italiana e prime indicazioni didattiche. In: F. Geymonat (a cura di), Linguistica applicata con stile. In: traccia di Bice Mortara Garavelli (pp. 21-32). Alessandria: Edizioni Dell’Orso. Cignetti, L. (in corso di stampa). La costruzione relativa nella scrittura degli apprendenti L1 della Svizzera italiana. Analisi e prospettive didattiche. In: Plurilinguismo e sintassi. Atti del XLVI Congresso Internazionale della SLI. Siena, 27-29 settembre 2012. Roma: Bulzoni. Cignetti, L., Demartini, S. e Fornara, S. (in corso di stampa). Il lessico di TIscrivo. Caratterizzazione del vocabolario e osservazioni in prospettiva didattica. Roma: Aracne. Cignetti, L., Fornara, S. (in corso di stampa). Scrivere nel terzo millennio. Tutti i giorni, a scuola, all’università. Roma: Carocci. Demartini, S. (in corso di stampa). “Ma” da piccoli. Studi Linguistici Italiani. Demartini, S., Fornara S. (a cura di) (2013). La punteggiatura dei bambini. Uso, apprendimento e didattica. Roma: Carocci. Logo del progetto e alcuni testi di allievi tratti dal corpus raccolto. 197 Asse 8 – Sistemi educativi/formativi Call them emotions La ricerca scientifica dimostra come apprendimento e capacità di gestire le proprie scelte individuali sono favoriti da buone competenze sociali ed emotive. CTE si propone di lavorare con due gruppi di 40 insegnanti, formandoli alle tematiche dell’educazione socio-emotiva. La formazione viene integrata da un’attività di accompagnamento. La ricerca valuterà poi i seguenti risultati: - una accresciuta competenza dei docenti nella conoscenza e nell’insegnamento delle abilità socio-emotive; - una maggior competenza socio-emotiva da parte degli allievi. Capo progetto Davide Antognazza [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DFA Partner esterni Università Pennstate (US) Ente finanziatore Jacobs Foundation Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Curricolo minimo di italiano Il progetto mira alla promozione del Curriculum Minimo di Italiano, un’applicazione didattica originariamente sviluppata in un progetto del FNS. Si tratta di un corso intensivo per principianti che si pone come una delle rare iniziative di promozione dello studio della lingua italiana al di fuori canton Ticino. Il carattere innovativo dei principi didattici su cui è fondato, sommati all’impostazione extracurricolare e intensiva (sotto forma di settimana speciale per un totale di circa 30 ore) costituiscono i punti di forza di questo corso. Capo progetto Francesca Antonini [email protected] Ente finanziatore Ufficio federale della cultura – UFC Dipartimenti e istituti afferenti DFA – CC DILS Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Energia II Il progetto, terminato nel giugno 2013, prevedeva la ricerca nelle tre lingue nazionali di materiali didattici per la scuola obbligatoria sul tema dell’energia. Le PH Graubünden, HEP Valais e DFA hanno cercato e catalogato in una banca dati per docenti tutto il materiale didattico reperibile. I materiali scelti sono stati descritti in modo dettagliato riguardo al loro utilizzo didattico. È stata inoltre elaborata una serie di pacchetti di attività su di un tema specifico in base ai vari argomenti e alle fasce d’età degli allievi. 198 Capo progetto Urs Kocher [email protected] Ente finanziatore Ufficio federale dell’energia – UFE Dipartimenti e istituti afferenti DFA Anno d’inizio 2012 Partner esterni Pädagogische Hochschule Graubünden PHGR (CH); Pädagogische Hochschule Wallis (CH). Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Asse 8 – Sistemi educativi/formativi Formative Assessment of Mathematics Teaching and Learning Il progetto di insegnamento/apprendimento sulla matematica muove dalla necessità di sviluppare competenze di base fondamentali per le attività scolastiche. L’obiettivo principale di questo progetto consiste nella realizzazione di un dispositivo di formazione continua per gli insegnanti di matematica di scuola media, che può essere applicato sia in formazione che in servizio, basato su metodologie efficaci per sviluppare una cultura della valutazione formativa. Capo progetto Silvia Sbaragli [email protected] Ente finanziatore European Commission Lifelong Learning Programme Dipartimenti e istituti afferenti DFA Anno d’inizio 2013 Partner esterni 5 gruppi di ricerca europei coordinati dall’Alma Mater Studiorum, Università di Bologna (IT) Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari Capo progetto Gé Stoks [email protected] Ente finanziatore Conferenza svizzera dei direttori cantonali della pubblica educazione – CDPE, Institut für Mehrsprachigkeit – IFM 1 2 3 4 5 6 8 7 Frühes Fremdsprachenlernen Nel progetto Frühes Fremdsprachenlernen, anche chiamato Learning Progressions il DFA collabora con il Centro scientifico di competenza sul plurilinguismo e due altre scuole pedagogiche per identificare i parametri per le progressioni linguistiche degli allievi. Un aspetto concerne le strategie d’apprendimento. Il DFA lavora con alcuni insegnanti di francese nelle scuole elementare in Ticino. Dopo una prima analisi dei dati, si è riscontrato che un buon numero di strumenti per il rilevamento di strategie sono idonei. Dipartimenti e istituti afferenti DFA – CC DILS Partner esterni Institut für Mehrsprachigkeit IFM (CH) Anno d’inizio 2012 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 8 7 Lavorare a scuola. Condizioni di benessere per gli insegnanti La ricerca risponde a una delle 11 misure a sostegno dei docenti in difficoltà volute dal Consiglio di Stato e promosse dal DECS, e mira a promuovere la prevenzione di fenomeni come il disagio lavorativo, lo stress e il burnout degli insegnanti. Obiettivo è mappare il fenomeno del burnout negli insegnanti di tutti gli ordini di scuola in Ticino, e individuare le condizioni per la promozione del benessere dei docenti. La ricerca si svolgerà in due fasi: somministrazione di un test ai docenti del Ticino; studi di caso su alcune sedi di scuola. Capo progetto Luciana Castelli [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DFA – CC CIRSE Partner esterni Divisione scuola DS (CH); Divisione formazione professionale DFP (CH). Ente finanziatore Dipartimento dell’educazione, della cultura e dello sport – DECS Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 199 Asse 8 – Sistemi educativi/formativi Programme for International Student Assessment (PISA) PISA è un’indagine internazionale promossa dall’OCSE. L’obiettivo è di valutare l’acquisizione e l’utilizzo delle conoscenze apprese durante la scolarità obbligatoria per affrontare la vita quotidiana. L’indagine si focalizza sulle competenze in lettura, matematica e scienze e ha luogo ogni tre anni. I risultati che scaturiscono dall’indagine riguardano anche indicatori di carattere contestuale degli allievi (genere, origine geografica, ambiente socioeconomico ecc.) e delle scuole (risorse umane, autonomia, grandezza, ecc.). Capo progetto Miriam Salvisberg [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DFA – CC CIRSE Partner esterni Pädagogische Hochschule des Kantons St. Gallen (CH); Service de Recherche en Education di Ginevra (CH); Istitut de recherche et de documentation pédagogique di Neuchâtel (CH); Istitut für Bildungsevaluation und Leistungsmessung Zürich (CH). Ente finanziatore Confederazione svizzera dei direttori cantonali della pubblica educazione – CDPE; Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione – SEFRI. Anno d’inizio 2010 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Transformation schulischen Wissens seit 1830 Das Sinergia-Projekt beabsichtigt einerseits die historische Rekonstruktion schulischen Wissens – definiert in Lehrplänen und Lehrmitteln – und dessen historischer Transformation in ausgewählten Kantonen der drei grossen Sprachregionen der Schweiz und andererseits die Rekonstruktion der entsprechenden bildungspolitischen Konstruktionsprinzipien durch die Analyse des öffentlichen Legitimationsdiskurses und der sich ändernden Akteurkonstellationen. Das Gesamtprojekt richtet sich auf den Zeitraum von 1830 bis Anfang 21. Jahrhundert und den geographischen Raum Schweiz aus. Capo progetto Wolfgang Sahlfeld [email protected] Ente finanziatore Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica – FNS Dipartimenti e istituti afferenti DFA – CSS Anno d’inizio 2013 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 2 3 4 5 6 7 8 Valutazione della sperimentazione “Storia delle religioni” La ricerca si occupa della valutazione della sperimentazione dell’insegnamento di Storia delle religioni dal settembre 2010 al giugno 2013 nelle classi III e IV di sei sedi di scuola media. Il rapporto di valutazione, avvalendosi di interviste individuali e collettive ai principali attori della sperimentazione, dei risultati di prove di valutazione e di un questionario sul gradimento della materia, considera finalità, contenuti, denominazione, assetti possibili di un insegnamento di contenuto religioso nella scuola pubblica. Capo progetto Marcello Ostinelli [email protected] Dipartimenti e istituti afferenti DFA – CSS Ente finanziatore Dipartimento dell’educazione della cultura e dello sport – DECS Anno d’inizio 2011 Asse di appartenenza prioritario / Assi secondari 1 200 2 3 4 5 6 7 8 201 Nuove descrizioni degli Assi 202 Asse 1– Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza Lo scopo principale dell’attività di ricerca è quello di associare diversi aspetti del ciclo di vita del patrimonio costruito, mantenendo adeguatamente un’osservazione e un monitoraggio in termini quantitativi e qualitativi delle diverse risorse (aria, acqua, suolo). Responsabile Asse Ezio Cadoni, Professore [email protected] T + 41 (0) 58 666 63 17/77 Motivazione L’utilizzo e la conservazione dell’ambiente sono elementi chiave dello sviluppo sostenibile della nostra società. I cambiamenti climatici così come le mutate condizioni economiche pongono forti esigenze di conservazione e di gestione del patrimonio naturale e costruito che implicano complesse interazioni risolvibili solo con un approccio innovativo caratterizzato da una marcata interdisciplinarità. Negli ultimi decenni le problematiche legate alla gestione e conservazione del patrimonio costruito sono diventate un elemento cruciale delle economie nazionali, il patrimonio immobiliare e infrastrutturale rappresenta in genere circa due terzi del capitale sociale del paese, si capisce bene quanto la conservazione del valore e dell’efficienza di questo patrimonio sia vitale per il benessere di uno stato. L’utilizzo intelligente dell’ambiente sia in termini di risorse che di conservazione è di conseguenza fondamentale per lo sviluppo ed ha effetti rilevanti nel gestire le risorse idriche, nel controllare i pericoli naturali, nel progettare il territorio. Il paesaggio assume quindi, sia quale paesaggio urbano sia quale paesaggio naturale, un ruolo fondamentale dentro il quale collocare la nostra presenza. Descrizione Associare diversi aspetti del ciclo di vita del patrimonio costruito che vanno da quelli puramente meccanici e fisici a quelli che riguardano l’energia o l’economia senza dimenticare gli aspetti legati alla salute ed all’ambiente. Rispondere alle esigenze globali che la gestione del patrimonio naturale e costruito impone considerando ad esempio la vita dell’infrastruttura o dell’edificio nella sua interezza dalla progettazione, alla costruzione, alla manutenzione fino al riciclo nella demolizione, questo implica il governo di una molteplicità di richieste ed esigenze che devono trovare risposta in una via sistematica che individui e ordini gli strumenti adeguati. Il tutto fondato su un’osservazione e un monitoraggio in termini quantitativi e qualitativi delle diverse risorse (aria, acqua, suolo, …). Coinvolgere i diversi attori operanti nel territorio sia a livello istituzionale che professionale nella interazione con tematiche legate all’ambiente con un nuovo approccio dettato dalla sostenibilità con implicazioni economiche, ecologiche e sociali. Sviluppare e rafforzare le sinergie all’interno delle unità della SUPSI nei settori della sicurezza, della conservazione, della progettazione, della costruzione, della diagnostica, del monitoraggio, della gestione dell’informazione, della salute. Aree di ricerca 1. Rischio, affidabilità, sicurezza L’esigenza di sicurezza è cresciuta vertiginosamente negli ultimi decenni, spinta da ragioni economiche e sociali, così come dalla conseguenza di eventi, naturali e non, legati ad esempio alla recrudescenza di atti terroristici e ai cambiamenti climatici (instabilità ambientali, alluvioni, frane, valanghe, ecc.). L’area di ricerca ha applicazioni in tutti i campi dove si presentano dei pericoli come: salute pubblica, comunicazione, trasporto, pericoli di origine naturale e antropica, finanze, infrastrutture (informatiche, traffico, energia, comunicazione), ecc. Le teorie, i metodi e le applicazioni che stanno alla base dell’analisi del rischio, dell’affidabilità e della sicurezza coinvolgono una moltitudine di problematiche che vanno da quelle industriali a quelle legate al governo del territorio. Si tratta di processi complessi che investono differenti settori dalla ricerca allo sviluppo sino alla formazione e alla gestione della comunicazione e dell’informazione. 203 L’identificazione dei pericoli e loro cause, il relativo monitoraggio nel tempo attraverso sofisticate strutture di supporto, la determinazione delle conseguenze e il calcolo della probabilità che questo pericolo si manifesti divengono fondamentali per l’analisi del rischio. Questa analisi può essere svolta sia per l’ambiente costruito in termini di edifici e infrastrutture sia per quello naturale. Questa analisi quanto più sarà basata su misurazioni di parametri indicativi e dati affidabili quanto più darà risposte attendibili e sicure. Lo sviluppo di metodi e strumenti che siano a supporto di queste analisi sono quindi fondamentali per la gestione di tali rischi. Le competenze, tecnologie e prodotti nell’ambito del rischio dell’affidabilità e della sicurezza sono multi- e inter-disciplinari e coinvolgono attività e competenze presenti nelle varie unità della SUPSI, come: analisi dei sistemi, matematica, statistica, ingegneria dei sistemi, design di sistemi elettronici identificati low power dotati di sensori, telecomunicazione, geographic information systems, scienze della terra, modellazione, analisi di eventi estremi. La SUPSI è già attiva nel settore con una forte connotazione regionale, nazionale e internazionale per quanto riguarda i rischi connessi ai pericoli naturali e alla misura dell’inquinamento (OASI) e per la misura della qualità, delle performance e sicurezza dei materiali e delle strutture. Le potenzialità di collaborazione trasversale sono molto alte e la confluenza di competenze presenti nella SUPSI in questo ambito devono essere favorite ad esempio attraverso una forma organizzata per lo scambio di informazioni e esperienze. 204 2. Agglomerato Urbano Sostenibile Nell’era contemporanea lo sviluppo antropico si è basato principalmente sullo sfruttamento delle risorse naturali e del territorio senza tenere adeguatamente in considerazione una pianificazione orientata alla sostenibilità ambientale e sociale. A seguito degli effetti macroscopici a cui oggi siamo posti di fronte, quale i cambiamenti climatici, l’inquinamento, l’esaurimento delle risorse naturali e l’aumento del rischio, l’ambiente scientifico e la SUPSI hanno intrapreso ricerche volte all’identificazione e valutazione degli impatti dell’urbanizzazione sul territorio e sulla vita del cittadino al fine di indicare nuove strategie e politiche di sviluppo sostenibile. Gli edifici, quali elementi primari dello sviluppo urbano sono stati oggetto di studio, valutazione e certificazione ma troppo spesso tali studi sono stati indirizzati ai singoli elementi senza considerare l’agglomerato urbano come vero elemento impattante sul territorio e sulla popolazione. L’Agglomerato Urbano Sostenibile si posiziona tra il concetto ideale di sostenibilità e quello più pragmatico di riduzione della degradazione ambientale: esso dovrebbe essere in grado di offrire, tra gli altri, uno sfruttamento sostenibile delle risorse naturali (acqua, aria, suolo), un’elevata sicurezza (sociale, sanitaria ed economica) ai cittadini, un buon rispetto della flora e fauna locali, un ottima vivibilità (sistemi di trasporto, aree di svago, etc.), un eccellente conservazione del paesaggio, il rispetto delle misure di protezione del territorio. Di conseguenza la sostenibilità degli agglomerati urbani ha molteplici aspetti di studio che svariano ad esempio dalle risorse energetiche a quelle naturali, dalle infrastrutture ai sistemi di servizi, dagli aspetti sociali a quelli sanitari, dalla gestione dei rischi naturali a quelli derivati dall’ambiente costruito. L’argomento di studio di quest’area di ricerca dell’asse è in particolare la definizione di principi, metodologie e strumenti per la valutazione di sostenibilità di un agglomerato urbano al fine di sviluppare un sistema di valutazione per quartieri, paesi, città e reti urbane. Tale sistema di certificazione potrà offrire uno strumento utile per comprendere le problematiche e definire gli interventi mirati alla creazione di agglomerati urbani che siano rispettosi dell’ambiente e del cittadino. 3. Life-Time Engineering A livello europeo la gestione e le azioni di manutenzione, di ripristino e di ammodernamento degli edifici e delle infrastrutture civili consumano approssimativamente oltre il 40% delle risorse energetiche e producono circa il 40% delle immissioni ambientali e dei rifiuti totali. Il numero di infrastrutture civili e di edifici che necessitano di interventi a causa del loro deterioramento cresce costantemente. Ciò genera un elevato impatto sulle risorse naturali, sull’ambiente e sulla sicurezza e la salute umana. D’altro canto le infrastrutture civili giocano un ruolo molto importante per la produttività delle imprese e degli stati, così come per la sicurezza e la salute delle persone. La grande sfida, con cui gli ingegneri edili e civili e tutti gli operatori coinvolti nella gestione del patrimonio costruito sono confrontati, è quindi quella di migliorare i processi gestionali, implementando nuove forme di gestione basate su concetti quali, ad esempio, la manutenzione programmata, la manutenzione ottimizzata mediante verifica permanente di parametri su strutture e relativi materiali, la progettazione della durabilità, il riciclaggio e il riuso dei materiali e la ottimizzazione del ciclo di vita. Con riferimento ai processi di realizzazione, di conservazione e di gestione del patrimonio costruito, lo scopo finale è quello di minimizzare i flussi di materiale in entrata e in uscita, ottimizzando la durata di strutture e i relativi costi. La motivazione alla base della proposta di lanciare presso la SUPSI un’area di ricerca dedicata al tema del “Life Cycle Management” nasce dalla volontà di contribuire in maniera integrata e interdisciplinare allo sviluppo su base scientifica di metodi e tecniche innovative per la gestione sostenibile e coerente del patrimonio costruito integrando lo sviluppo dei relativi dispositivi necessari per la realizzazione di tali tecniche e quindi necessari per meglio gestire l’intero ciclo di vita della struttura. Attività puntuali ma scarsamente coordinate in questo campo sono già da lungo tempo svolte all’interno della SUPSI, in particolare presso gli istituti IMC, ISAAC e IST del DACD e pure con l’ICIMSI e l’ISEA del DTI. La convergenza delle competenze di questi istituti su progetti comuni e l’integrazione di competenze distribuite in altri dipartimenti/ istituti permetterebbero di affrontare il tema della gestione del patrimonio costruito con un approccio completo e quindi di generare nuove conoscenze e metodi aventi un impatto sicuramente maggiore rispetto a quello attuale. Un sicuro punto di forza della SUPSI è la maggiore facilità di accesso al patrimonio costruito del suo territorio di riferimento, come pure la disponibilità “in casa” di competenze estremamente differenziate e complementari. Ciò è reso possibile grazie alle attività di servizio e ai buoni contatti con proprietari di grandi parchi immobiliari e infrastrutturali (uffici federali, cantonali e comunali), che queste hanno permesso di allacciare. Questo stato di cose rappresenta una opportunità molto favorevole per l’applicazione e la valorizzazione, su scala regionale, dei prodotti della ricerca svolta nell’ambito dell’area Life Cycle Management, permettendo così alla SUPSI di soddisfare pienamente il suo mandato concernente il trasferimento di conoscenze. Il lancio di attività coordinate nel campo della gestione del patrimonio costruito produrrebbe benefici anche su scala nazionale e internazionale, permettendo alla SUPSI di avviare o consolidare le collaborazioni con istituti di ricerca svizzeri e con consorzi di ricerca attivi a livello europeo. 205 Aree Campi Conoscenza e tecnologia Rischio Affidabilità Sicurezza Analisi e gestione del rischio Analisi dei sistemi, matematica e statistica; systems engineering; geographic information systems; scienze della terra; Modellazione; analisi di eventi estremi; Pianificazione; sviluppo di sistemi/prodotti/applicazioni basati su tecnologie innovative per il monitoraggio di parametri fisici; monitoraggio continuo delle infrastrutture con reti di sensori intelligentI. Analisi dell’affidabilità Osservatorio ambientale; structural assessment; sensori autonomi per la valutazione di materiali da costruzione. Analisi della sicurezza Inquinamento ambientale; inquinamento indoor; Modellazione; sicurezza meccanica dei materiali; sicurezza delle strutture. Aggiornamento Urbano Sostenibile Gestione delle risorse Acque superficiali; acque sotterranee, trattamento acque reflue; potabilizzazione dell’acqua. Gestione del territorio Geo-informazioni; GIS; modellistica ambientale; pianificazione. Analisi e monitoraggio ambientale Inquinamento; Osservatorio Ambientale della Svizzera Italiana; rete di monitoraggio Idro-Pluviometrica Cantonale; sistemi di monitoraggio distribuiti (reti di sensori wireless); uso razionale dell’energia negli edifici; uso razionale dell’energia nella produzione dei materiali da costruzione; centro di competenza radon; eco-label; metodi diagnostici avanzati; Domotica; salute indoor; schermatura di edifici (RNI applicato per es. a BIPV). Analisi sociale Vivibilità dei quartieri; indagini di sicurezza; indagini di soddisfazione; analisi di accessibilità; analisi di offerta di servizi al cittadino; pianificazione. Lifetime Gestione delle risorse infra- Engineering strutturali e degli edifici Durabilità dei materiali e dei sistemi edilizi; uso razionale dell’energia negli edifici; eco-label, metodi diagnostici avanzati; domotica; salute indoor; manutenzione programmata edifici; sicurezza delle costruzioni; uso nuovi materiali per il rinforzo strutturale; Manutenzione; Life Cyle Assessment; Design for durability; Sicurezza contro rischi pericoli naturali; sicurezza delle infrastrutture; sistemi elettronici intelligenti dotati di sensori per l’analisi non-distruttiva di materiali e strutture; sistemi elettronici per la mappatura e qualificazione di materiali per la costruzione; improntati verso l’uso razionale delle materie (durata e performance) e la minimizzazione di scarti; telemonitoraggio a distanza di strutture e costruzioni sistemi di identificazione e localizzazione per la tracciabilità di materiali;monitoraggio continuo e distribuito con reti di sensori intelligenti. Posizionamento: opportunità e rischi La gestione integrale dell’ambiente costruito, delle risorse naturali e della sicurezza necessita di nuovi sviluppi interdisciplinari guidati da obbiettivi fondati sulla sostenibilità. Lo sviluppo di criteri progettuali e di identificazione ecologica sono la base per lo sviluppo dell’area di ricerca Agglomerato Urbano Sostenibile che interviene su diversi livelli: territoriale, città, quartiere e casa. Una seconda area di ricerca verte sullo sviluppo di metodi e strumenti indirizzati allo studio del Rischio, Affidabilità e Sicurezza. La conoscenza dei rischi, dell’affidabilità e della sicurezza nella gestione dell’ambiente e delle infrastrutture contribuisce ad una più attenta gestione del patrimonio e al suo sviluppo sostenibile a partire dalle iniziali misure precauzionali sino alle misure di intervento e ripristino, passando per una accurata implementazione delle misure di pianificazione e di organizzazione delle difese. Una terza area di ricerca svilupperà il Life Time Engineering valutando in termini di gestione del patrimonio costruito con l’obbiettivo di migliorare i processi gestionali, implementando nuove forme di gestione basate su concetti quali, ad esempio, la manutenzione programmata, la progettazione della durabilità, il riciclaggio e il riuso dei materiali e la ottimizzazione del ciclo di vita. 206 Linee strategiche di sviluppo L’area di ricerca su Rischio, Affidabilità e Sicurezza potrà essere sviluppata con successo attraverso la collaborazione tra le diverse unità di ricerca già presenti alla SUPSI. Dal punto di vista organizzativo si potrà prevedere la nascita di un Cluster dei diversi centri che possa unire le competenze attualmente distribuite nei diversi dipartimenti e che in questo posizionamento non sono facilitate a collaborare operativamente. Il Cluster ad esempio può già essere costituito attraverso i centri e i laboratori attivi quali il Wash competence centre, il World Habitat Research Centre, il laboratorio interdipartimentale DynaMat, il centro di competenza sul Radon e altri che si possono creare in questo ambito che operano ad esempio nel networking, nella comunicazione, nell’elettronica ecc. valorizzando le sinergie e le potenzialità. In questa area di ricerca si pone l’obbiettivo di un lancio di una serie di progetti CTI sia indirizzati verso la sicurezza dei materiali. L’area di ricerca sull’Agglomerato Urbano Sostenibile potrà svilupparsi interamente all’interno della SUPSI con l’obiettivo di sviluppare dapprima (nei primi due anni) un laboratorio di studio sulla valutazione della sostenibilità urbana che produca strumenti di misura, modellistica o/e simulazione per la definizione dei criteri di valutazione, poi (nei prossimi quattro anni) un’applicazione concreta dei criteri sviluppati precedentemente ad un agglomerato di studio, ed infine (a lungo termine) un centro internazionale di competenza per la pianificazione e realizzazione di sistemi sostenibili di sviluppo urbano. Da un punto di vista organizzativo occorrerà prevedere l’istituzione di un laboratorio, dove personale SUPSI selezionato collaborerà alla definizione dei criteri di valutazione ed allo sviluppo di nuovi progetti di ricerca multi-disciplinari utili al reperimento di risorse per il raggiungimento degli obiettivi. Nel breve/medio termine si vuole istituire un comitato di lavoro per sviluppare un documento che identifichi temi e criteri di valutazione, ed infine di sviluppare almeno uno di questi temi tramite l’acquisizione di un progetto di ricerca. L’obiettivo principale dell’area di Life-Time Engineering è quello di contribuire a posizionare la SUPSI quale consulente principale a livello regionale delle amministrazioni pubbliche e private per tutti gli aspetti operativi e strategici concernenti la gestione “tecnica” di edifici e di infrastrutture civili. A livello nazionale e internazionale l’obiettivo è quello di contribuire all’elaborazione di linee guida e di normative sul tema. La questione fondamentale attorno alla quale ruoteranno le attività svolte nell’area Life-Time Engineering è come e con quali strumenti operativi è possibile migliorare la gestione del patrimonio costruito. A questa questione si potrà rispondere sulla base di azioni prioritarie a breve, medio e lungo termine seguenti: Breve termine: acquisire informazioni a livello regionale e nazionale sullo stato di conservazione degli edifici e delle infrastrutture civili e sulle modalità utilizzate per la loro gestione nonché verificare lo stato dell’arte dei possibili mezzi utilizzabili in tal senso. Medio termine: sviluppare, applicare e validare - metodi e tecniche innovative per il ripristino e il “renewal/upgrade” delle infrastrutture - sistemi tecnici per il monitoraggio del comportamento e delle prestazioni delle infrastrutture - metodi per la previsione della durata utile di servizio delle infrastrutture. Lungo termine: utilizzare le informazioni e le conoscenze acquisite quale base per la formulazione di nuove strategie politiche e tecniche per una gestione ottimale delle infrastrutture. Dal punto di vista organizzativo si potrà prevedere la creazione di un Cluster, attingendo alle competenze distribuite presso le diverse unità operative della SUPSI. 207 Asse 2– Sistemi energetici La tecnologia deve essere inserita in un contesto socio-culturale, economico ed istituzionale in grado di effettivamente ridurre l’uso delle risorse limitate. Le attività di ricerca sono indirizzate verso un sistema energetico sostenibile, le cui aree principali sono costituite dalle nuove energie rinnovabili, l’efficienza energetica e, sempre più importanti, la distribuzione e lo stoccaggio delle energie. Responsabile Asse Roman Rudel [email protected], T + 41 (0) 58 666 63 50 Motivazione La transizione verso un modello di sviluppo basato sull’uso parsimonioso dell’energia e sulle fonti rinnovabili pone sfide nuove e complesse. La crescita dei consumi di molte risorse energetiche provenienti soprattutto da fonti fossili è generalmente considerata non sostenibile e aumenta sempre di più la consapevolezza dei limiti delle risorse energetiche (non rinnovabili), degli enormi problemi ambientali locali e degli impatti sul cambiamento climatico globale. Gli obiettivi di una tale transizione possono essere espressi dalla visione della società a 2000W e a una tonnellata di CO2. Una visione che ha trovato molti consensi, ma i passi concreti per raggiungere questi obiettivi sono in larga misura ancora da definire. È tuttavia fondamentale iniziare un percorso in questa direzione. A livello Svizzero una strategia a tale proposito è stata formulata in seguito alla catastrofe nucleare a Fukushima nel 2011. 208 Questa strategia prevede anche la progressiva uscita dal nucleare e ha fissato diversi obiettivi da raggiungere nel 2050. Tra i punti fondamentali di questa strategia sono: la forte riduzione del consumo di energie fossili (circa il 50%), l’incremento sostanziale dell’uso efficiente delle varie fonti energetiche e l’affermazione dell’energia elettrica come vettore principale del futuro sistema energetico. In questa strategia rientrano pure un nuovo programma coordinato di ricerca nel campo dell’energia in Svizzera. La ricerca ha un ruolo essenziale nello sviluppo di proposte e soluzioni innovative capaci di dare risposte a questa sfida complessa. L’asse di ricerca sui sistemi energetici può giocare un ruolo di coordinamento e quindi facilitare l’inserimento dei ricercatori SUPSI in questi programmi di ricerca. L’asse può fungere inoltre da catalizzatore di progetti interdisciplinari in grado di cogliere i problemi articolati con un approccio integrato. Descrizione L’obiettivo della società a 2000W e a una tonnellata di CO2, non può tuttavia essere raggiunto con il solo progresso tecnico, che è un motore essenziale del cambiamento. Ma la tecnologia deve essere inserita in un contesto socio-culturale, economico ed istituzionale in grado di effettivamente ridurre l’uso delle risorse limitate e di ridurre l’impronta ecologica dell’uomo favorendo una transizione culturale basata sul possesso e consumo di beni materiali ad una cultura di condivisione (uso efficiente) dei vari artefatti. Quindi una trasformazione culturale che premia i beni e le attività immateriali dando cosi spazio ai fattori preziosi quali il tempo e le relazioni sociali. La necessità di formare cittadini consapevoli e di proporre, attraverso nuove esperienze e sperimentazioni, nuovi modelli pone dunque in risalto un’ulteriore direzione di sviluppo, suggerita anche dal Piano Energetico Cantonale PEC: “costruire nuove strategie di comunicazione e formazione che, partendo dal paradigma dello sviluppo sostenibile, illustrino quanto e come lo sviluppo tecnologico nel campo delle energie rinnovabili accompagni ed influenzi la vita di ogni persona e delle generazioni future, capace di creare nuove opportunità per vivere in modo più sostenibile”. Aree di ricerca Le attività di ricerca nel campo energetico rispondono in modo generale alle sfide poste dalla transizione verso un sistema energetico sostenibile. Le aree principali sono le nuove energie rinnovabili, l’efficienza energetica e, sempre più importanti, la distribuzione e lo stoccaggio (anche stagionale) delle energie. Interessante da notare che negli ultimi anni alcuni campi di ricerca sono passati da una posizione marginale ad una centrale nella nuova strategia energetica svizzera. Questo vale in particolare per l’energia fotovoltaica, che è la fonte rinnovabile con il più grande potenziale di sviluppo in Svizzera e la tecnologia che dovrebbe contribuire in maniera sostanziale a coprire il fabbisogno di energia elettrica a seguito del progressivo abbandono del nucleare. L’asse di ricerca copre anche altre fonti rinnovabili come la geotermia, la biomassa, l’eolico e l’idroelettrico. Quest’ultimo gioca un ruolo fondamentale nell’approvvigionamento energetico della Svizzera e in particolare del Ticino. I temi di ricerca riguardano l’ottimizzazione dello sfruttamento dei bacini attuali e possibili mutamenti legati a cambiamenti climatici, che si riflettono in eventuali modifiche del regime di precipitazioni nell’arco alpino. Se il tema dell’efficienza energetica era legato essenzialmente agli edifici e alle infrastrutture, ora si estende sempre di più anche ai processi di produzione, dove vi sono grandi potenziali di risparmio energetico da sfruttare. La geotermia di superfice, studiata da lunghi anni, è particolarmente promettente come fonte rinnovabile per edifici a basso consumo e per lo stoccaggio stagionale dell’energia termica, e rappresenta un altro importante campo di ricerca, con nuove prospettive di sviluppo. Con la diffusione di nuove energie rinnovabili intermittenti si pone sempre di più la questione della distribuzione e dello stoccaggio dell’energia elettrica. La risposta a questa sfida sono le reti intelligenti. In questo campo l’asse 2 svolge progetti interdisciplinari molto promettenti e dimostra il notevole potenziale della collaborazione tra diversi istituti e dipartimenti. Il tema dell’energia e della transizione verso un sistema sostenibile evidenzia che le risposte alle numerose sfide non possono essere unicamente di natura tecnica, ma coinvolgono l’economia, la politica e la società nel suo complesso. In quest’ambito l’asse sta sviluppando progetti interdisciplinari che analizzano la domanda dell’adozione di nuove tecnologie efficienti e il superamento di barriere psicologiche e comportamentali, come nel campo della mobilità. Le attività dell’asse si concludono con i progetti che riguardano la domanda sugli stili di vita compatibili con le risorse energetiche, di cui le società possono disporre a lungo e senza compromettere l’ambiente, il clima e le future generazioni, spostando l’interesse dalla sostenibilità alla sufficienza. 209 Aree Campi Conoscenze e tecnologia Energie rinnovabili Solare Caratterizzazione elettrica delle tecnologie fotovoltaiche in ambiente artificiale e naturale Analisi dell’affidabilità del PV Concentrazione PV Integrazione passiva ed attiva dell’energia solare nell’edificio Sviluppo di nuove tecnologie Geotermia Simulazione, dimensionamento di campi di sonde geotermiche o pali energetici Integrazione nell’abitazione e Geocooling Metodi di valutazione delle risorse idrogeologiche Metodi di valutazione del potenziale geotermico Sistemi geospaziali di gestione delle informazioni Eolica Sviluppo di sistemi Rilevamento vento, localizzazione Modellizzazione Idroelettrica Reti di monitoraggio idro-pluviometrico Bilancio idrico Modelli idrologici di previsione Sistemi geospaziali di gestione delle informazioni Sfruttamento della rete di approvvigionamento idrico Biomassa Sfruttamento di materia organica Sviluppo di strategie per lo sfruttamento della biomassa legna Efficienza energetica Edifici performanti Processi industriali Diagnosi e ristrutturazione energetica di edifici esistenti Metodi di rilievo geomatici Applicazione di standard energetici e di materiali Sviluppo ed implementazione di nuovi standard Illuminazione privata/pubblica Illuminazione intelligente Apparecchi efficienti Trasformazione, stoccaggio, reti e trasporto Impianti decentralizzati Reti intelligenti di distribuzione Sviluppo di applicazioni di sistemi intelligenti per la gestione delle cariche elettriche Simulazione delle reti di distribuzione di energia elettrica Pompe di calore Scarti termici da processi urbani ed industriali Teleriscaldameto Termo-fluidodinamica di letti di roccia Aria compressa Cogenerazione Stoccaggio Studi di fattibilità di sistemi di teleriscaldamento Sistemi di cogenerazione Termo-fluidodinamica di letti di roccia Aria compressa Sviluppo di accumulatori elettro-chimici Metodi di analisi dei flussi energetici nei processi industriali (Pinch) Policy Strumenti di incentivazione/ Pianificazione sussidi GestioneObblighi/divieti/norme Pianificazione energetica Valutazione della sostenibilità Analisi di dati energetici e territoriali Strumenti di valutazione d’impatto di sostenibilità Mobilità Veicoli efficienti Infrastruttura Analisi e valutazione del comportamento di mobilità Sviluppo di applicazione per favorire nuovi stili di mobilità Sufficienza Stili di vita sostenibili Sensibilizzazione e formazione Formazione dei docenti Formazione allievi Posizionamento: opportunità e rischi Il tema dell’energia permette di sviluppare molti progetti di ricerca interdisciplinare, dando forza all’asse stesso ed ispirandosi a obiettivi fondati sulla sostenibilità. Questo fatto può essere illustrato con due progetti che sono stati sviluppati nell’ambito del primo e secondo bando di concorso dell’asse. Un primo progetto riguarda il tema degli Smart Grids e il secondo della mobilità elettrica. Rispetto alle dimensioni dello sviluppo sostenibile i due progetti non sono equilibrati e le diverse discipline non sono rappresentate in uguale misura. Inoltre, è singolare che i progetti non considerino in modo esplicito 210 la dimensione dell’ambiente (riduzione dell’impatto, delle emissioni ecc.), la dimensione fondamentale della sostenibilità. Opportunità dell’asse: - creare progetti interdisciplinari; - sviluppare nuovi temi e competenze; - applicare metodi in nuovi campi; - innovare approcci grazie all’integrazione di diverse competenze, discipline e metodi; - valorizzare le ricadute per la formazione (ampliare l’offerta della formazione, adeguarla ecc.). Rischio dell’asse: - favorire approcci non equilibrati dal punto di vista disciplinare escludendo la partecipazione delle scienze sociali ed economiche; - non esplicitare sufficientemente la dimensione ambientale; - non poter garantire una continuità sui temi sviluppati (mancata istituzionalizzazione attraverso la formazione); - seguire troppi temi, senza avere una massa critica (dispersione e frammentazione). Linee strategiche di sviluppo dell’asse (Temi e obiettivi) Le linee strategiche per lo sviluppo dell’asse devono tener conto di alcuni fattori, sviluppi recenti e condizioni quadro: - attingere a competenze presenti o future nei singoli istituti e dipartimenti, mantenere un radicamento forte nelle competenze disciplinari, creando un cluster energia (Interdisciplinarità ed interdipartimentalità); - sviluppare e approfondire temi già lanciati nell’ambito dell’asse (Continuità e ricerca di nicchie); - integrare gli sviluppi a livello nei Swiss Centre of Competence in Energy Research (Integrazione e competizione); - legare la ricerca e le infrastrutture per le ricerche maggiormente con la formazione e le esigenze future del territorio (Radicamento istituzionale e territoriale). Le linee strategiche: - migliorare l’efficienza energetica nell’ambiente costruito e nei processi industriali; - sviluppo e uso di fonti rinnovabili e la loro integrazione negli edifici e nei sistemi di distribuzione (Smart Grid) applicando approcci innovativi; - sviluppo di sistemi di stoccaggio dell’energia elettrica e termica su diverse scale temporali; - accrescere le competenze sulla biomassa come unica fonte rinnovabile di carbonio per l’accumulazione di energia e per lo sviluppo di nuovi materiali; - esplorare metodi per favorire sistemi di mobilità delle persone e delle merci più sostenibili, includendo approcci e modelli che riducano l’esigenza di mobilità; - integrare le questioni legati ai stili di vita sostenibili e considerare maggiormente gli strumenti di policy nel guidare gli sviluppi tecnologici. Gli obiettivi/valori che guidano tutte le attività sono: - efficienza, che rappresenta il primo e più evidente valore da tener conto nella ricerca sull’energia in quanto è anche il più facile da implementare; - sostenibilità è il valore che garantisce la prese in considerazione delle principali dimensioni garantendo una durabilità nel tempo; - sufficienza è il valore più difficile e impegnativo da realizzare perché richiede una modifica sostanziale dei comportamenti attuali senza, tuttavia, precludere nuove forme di benessere e di comfort. Approccio dell’asse Alla SUPSI la ricerca nel campo dell’energia è orientata attualmente in modo prevalente sugli aspetti tecnologici. La tecnologia gioca e giocherà indubbiamente anche in futuro un ruolo determinante nella produzione, nello stoccaggio e nel consumo dell’energia proveniente da diverse fonti. 211 Lo sviluppo dei sistemi energetici e la transizione verso un sistema più sostenibile non può tuttavia essere ridotto agli aspetti puramente tecnologici. È sempre una moltitudine di fattori che favorisce una tecnologia piuttosto che un’altra. La storia in questo campo è ricca di molti esempi e in tanti casi non sono le caratteristiche o la prestazione di una tecnologia che ne garantiscono la diffusione. Sullo sfondo di queste considerazioni l’asse 2 favorisce progetti di ricerca che integrano un approccio alla tecnologia che tenga conto di diversi aspetti e fattori: Lo schema offre anche un modo di lettura come, in un mondo dove la produzione di oggetti, servizi e sistemi è il punto di arrivo dei percorsi che legano scienza, economia, politiche, ambiente ed utenti, i tre elementi di base dello sviluppo sostenibile devono integrarsi con la sfera culturale istituzionale, chiamando le diverse discipline scientifiche che possono rappresentare questi aspetti. AMBIENTALI SOCIO-CULTURALI TECNOLOGIA ECONOMICI 212 ISTITUZIONALI Asse 3 – Prodotti e processi innovativi Oltre allo sviluppo di attività di ricerca che possano generare conoscenze e soluzioni tecnologiche, obiettivo dell’asse è quello di curarne il trasferimento verso le imprese del territorio attraverso applicazioni industriali e servizi, con particolare attenzione ai settori che maggiormente ne possono beneficiare localmente quali quelli della salute e dei consumer goods, oltre a quelli dei beni strumentali dell’ICT e dei servizi collegati. Responsabile Asse Emanuele Carpanzano, Professore [email protected] T + 41 (0) 58 666 66 91 Motivazione L’asse di ricerca sui prodotti e processi innovativi ha per propria missione l’innovazione orientata all’uomo (human-centric innovation) dei prodotti e dei processi produttivi al fine di aumentare competitività e valore aggiunto delle imprese migliorando sicurezza, salute e benessere di lavoratori e consumatori amplificandone l’effetto migliorativo sulle catene del valore di riferimento. Tale innovazione viene a contatto con l’uomo inteso come lavoratore tramite lo sviluppo di posti di lavoro socialmente sostenibili che abbiano come fondamento l’aspetto umano. Il cambio paradigmatico vede dunque il lavoratore al centro della fabbrica che si adatta attorno a lui garantendo una migliore ergonomia, il pieno utilizzo del suo potenziale e un’integrazione attiva con il contesto sociale in cui opera. Seguendo lo stesso cambio di prospettiva il consumatore è posto all’origine dell’innovazione dei prodotti e dei servizi. Le sue specifiche esigenze diventano il traino per la personalizzazione del prodotto, secondo il paradigma della personalizzazione di prodotti e servizi, portando al soddisfacimento delle più variegate necessità con particolare attenzione verso i gruppi che presentano specifiche problematiche e fragilità. Questa visione di innovazione votata al miglioramento della vita comporta una forte attenzione verso il tema della sostenibilità considerata all’interno dell’asse come trait d’union degli svariati sviluppi tramite l’ideazione di prodotti tecnologicamente avanzati e dal basso impatto ambientale. Le ricerche su nuovi materiali, efficienza energetica dei prodotti e dei sistemi produttivi, ricadute sul tessuto sociale e sulla forza lavoro permetteranno di mettere a sistema diverse competenze multidisciplinari in grado di promuovere l’implementazione di modelli di business innovativi e conseguentemente aumentare la competitività del tessuto produttivo. Per perseguire tale missione SUPSI può avvalersi di molteplici sinergie fra i diversi dipartimenti, istituti e laboratori coinvolti come illustrato schematicamente nella Figura 1 di cui sotto. Figura 1: ADDFactor mini-factories vision 213 Descrizione Obiettivo dell’asse è di sviluppare attività e progetti di ricerca e sviluppo integrati che possano generare nuove conoscenze e soluzioni tecnologiche, così come di curarne il trasferimento verso le imprese del territorio attraverso applicazioni industriali e servizi, con particolare attenzione ai settori che maggiormente ne possono beneficiare localmente quali quelli della salute (e.g. medtech) e dei consumer goods (e.g. moda), oltre a quelli dei beni strumentali (macchine e sistemi di produzione), dell’ICT e dei servizi collegati. Tale obiettivo è garantito dall’apporto di conoscenze multidisciplinari che le competenze presenti nei dipartimenti afferenti all’asse sono in grado di mettere a disposizione. Un approccio a tutto tondo che permette di applicare sinergicamente le potenzialità presenti, nella convinzione che solo una visione a arricchita da diversi punti di vista sugli argomenti trattati possa produrre risultati degni di nota in mercati sempre più globalizzati e competitivi. In questo contesto, il DTI si occuperà dello sviluppo delle tecnologie abilitanti ad alta intensità di conoscenza per l’effettiva innovazione dei prodotti e dei processi produttivi. Metodi di simulazione e di supporto alla progettazione, sviluppo di nuovi materiali, applicazioni meccatroniche oltre alla definizione di metriche per la misura di sostenibilità dei sistemi produttivi saranno gli strumenti per lo sviluppo di nuovi prodotti e servizi sostenibili. Il ruolo del DSAN darà corpo al concetto di human-driven innovation fornendo il substrato di conoscenza relativo all’uomo e alle sue esigenze in termini di ergonomia sia sul posto di lavoro che nell’utilizzo di prodotti e servizi innovativi e permettendo la corretta individuazione delle necessità in particolari categorie di persone quali anziani, diabetici, disabili oggi sempre più presenti a causa dell’allungarsi dell’aspettativa di vita media. Il DACD agirà sia sul processo di esplicitazione delle esigenze del consumatore e di validazione dei nuovi concept sviluppati tramite esperienze di living lab sia sull’integrazione dei nuovi sistemi produttivi nel tessuto urbano. La possibilità che la ricerca effettuata e l’innovazione prodotta possa efficacemente inserirsi nei mercati sarà garantito dallo sviluppo integrato da parte del DSAS di modelli di business innovativi secondo i paradigmi dell’open innovation, dell’impresa reticolare, della logica cluster. Il DFA, infine, potrà supportare la definizione di percorsi di formazione avanzata orientati 214 a lavoratori e consumatori, oltre che a tecnici e manager di imprese, che possano supportare la innovazione dei prodotti e dei processi industriali. Aree di ricerca Le principali aree di ricerca dell’asse sono nel seguito elencate, unitamente ai dipartimenti maggiormente impegnati nell’ambito delle aree medesime. Analisi ed individuazione delle esigenze ed aspettative di innovazione di prodotti e processi da parte di consumatori e lavoratori, ed individuazione delle relative opportunità per il sistema delle imprese di produzione e di servizio (area di ricerca coperta prioritariamente da DSAN e DSAS). Definizione e sviluppo di nuovi prodotti e servizi orientati al consumatore e dei possibili modelli di business connessi (area di ricerca coperta prioritariamente da DSAN, DSAS e DTI). Definizione e sviluppo di nuovi processi produttivi e delle tecnologie abilitanti necessarie per la loro realizzazione (area di ricerca coperta prioritariamente dal DTI). Definizione e sviluppo di nuovi sistemi di produzione e del loro inserimento nel tessuto urbano e sociale, con specifica attenzione anche alla salute ed al benessere dei lavoratori (area di ricerca coperta prioritariamente da DTI, DSAN, DSAS e DACD). Definizione e sviluppo di nuove metodologie e strumenti per la gestione della catena del valore dal consumatore al produttore, passando attraverso il retail ed i fornitori, con particolare focus su problematiche di logistica integrata e dei servizi ICT avanzati connessi (area di ricerca coperta prioritariamente da DTI e DSAS). Campi di ricerca: conoscenze e tecnologie presenti in SUPSI Per ogni area di ricerca sono già presenti in Supsi molteplici conoscenze e competenze tecnologiche, come nel seguito elencate, sulla base della analisi condotta dal gruppo di lavoro dell’asse. Tali campi di ricerca permettono di cogliere al meglio gli elementi di sinergia possibili con riferimento alla missione dell’asse e di individuare le sfide per la creazione dei campi di ricerca mancanti su cui investire in prospettiva. Aree Campi Conoscenze e tecnologia Esigenze ed aspettative Strumenti per la raccolta delle dell’uomo (consumatore, esigenze del consumatore lavoratore) Analisi della domanda e segmentazione (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Analisi dei bisogni e dei trend evolutivi (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Identificazione del profilo del cliente target (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Individuazione di aree di creazione di valore per il cliente (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Analisi del comportamento di acquisto da dati quantitativi e qualitativi (Area strategia, marketing and sales – DSAS) (IDSIA-DTI) Identificazione e ruolo giocato da tutti i soggetti coinvolti nel processo di acquisto (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Esperienze di living lab per l’elicitazione delle esigenze e validazione di nuovi concept e prototipi (DACD) Miglioramento della qualità della vita Social responsibility Prevenzione dei disturbi muscolo-scheletrici (DSAN) Cura e riabilitazione dei disturbi musco-scheletrici (DSAN) Centro competenze anziani (DSAN) Qualità della vita nelle popolazioni fragili (DSAN) Identificazione di requisiti funzionali per particolari categorie (SPS-DTI-ISTePS) IT per sanità/medicina/socialità (DTI-ISIN) Nuovi prodotti e servizi Analisi strategica di mercato orientati al consumatore per introduzione di nuovi prodotti Tecnologie di supporto alla progettazione del prodotto Analisi delle potenzialità di mercato di nuovi prodotti e servizi (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Identificazione e analisi dei concorrenti presenti (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Definizione del posizionamento (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Identificazione delle possibili barriere all’adozione (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Identificazione dei processi di sostituzione (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Definizione di strategie di lancio/introduzione sul mercato (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Pianificazione e gestione del lancio sul mercato (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Politiche di brand, politiche di prezzo (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Processi di vendita di prodotto/servizio (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Domotica e assisted living Applicazioni per persone anziane e disabili (DTI-ISEA) Mobile e pervasive computing (ISIN - DTI) Wearable sensors (DTI-ISIN) Sistemi di interazione uomo/macchina (domotica, automotica, user desktop environments) (DTI-ISIN) Sistemi medicali (applicazioni di meccatronica) (DTI-ISEA) Applicazioni biomedicali e farmaceutiche Approcci computazionali a problemi farmacologici (LBPT-ICIMSI-DTI) Sistemi per il rilascio controllato di farmaci (LBPT-ICIMSI-DTI) Nanomateriali per applicazioni biomedicali e farmaceutiche (LBPT-ICIMSI-DTI) Applicazioni elettroniche Applicazioni di diversi Bus di campo (DTI-ISEA) Progettazione di antenne (DTI-ISEA) Progettazione elettronica (PCB ,…) (DTI-ISEA) Progettazione di FPGA (DTI-ISEA) Strumenti per analisi non invasive (DTI-ISEA) Materiali e componenti sostenibili Sviluppo di nuovi materiali ceramici, compositi, polimerici al fine di migliorare le prestazioni e l’impatto ambientale di prodotti innovativi (HM-ICMSI-DTI) Sviluppo di nuovi componenti e sistemi con aumentata efficienza energetica e minore impatto ambientale (TFD-ICMSI-DTI) Strumenti di misura medicali Tecnologie e strumenti per la misura della performance motoria (DSAN) Tecnologie e strumenti per la misura degli impairment neuromotori (DSAN) Valutazione e misura del dolore (DSAN) Nuovi processi Metodi di analisi e strumenti produttivi e tecnologie di simulazione del processo abilitanti produttivo Studio e modellazione del comportamento dei materiali in diverse condizioni di deformazione, velocità di deformazione e temperatura (ME-ICMSI-DTI) Simulazione dei processi di messa in forma dei materiali metallici e polimerici (ME-ICMSI-DTI) Sviluppo di soluzioni innovative per il miglioramento dell’efficienza energetica, dei costi e dell’impatto ambientale delle tecniche di produzione legate al processo dei materiali ceramici, compositi, polimerici (HM-ICMSI-DTI) (TFD-ICMSI-DTI) Sviluppo di modelli di simulazione, controllo e ottimizzazione (IDSIA-DTI) Analisi statistica dei dati storici, identificazione dei modelli (IDSIA-DTI) Generazione automatica di codice (DTI-ISEA) Analisi dell’evoluzione delle condizioni di lavoro e di salute all’interno dell’impresa (Centro di Competenza Welfare – DSAS) Valutazione del livello di soddisfazione e benessere del lavoratore e relativi impatti sullo Stato sociale e sull’intero sistema (Centro di Competenza Welfare – DSAS) Analisi della soddisfazione dei collaboratori( Area strategia, marketing and sales – DSAS) Indagini di clima aziendale (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Simulazione strutturale in ambito statico e dinamico per il calcolo in regime lineare e non lineare (ME-ICMSI-DTI) Modellazione – Identificazione – Simulazione (DTI-ISEA) Sistemi auto organizzanti e adattivi (metodologie, algoritmi, …) (DTI - ISIN) 215 Tecnologie di supporto ai processi industriali Tecnologie industriali per sistemi di produzione avanzati: trattamento immagini 2D e 3D (AST-ISTePS-DTI) Real-Time Operating System (DTI-ISEA) Sistemi intelligenti di supporto alle decisioni (IDSIA-DTI) Macchine per applicazioni industriali Automazione Progettazione di macchine, sistemi meccanici, meccatronici e robotizzati per applicazioni industriali (ME-ICMSI-DTI) (AST-ISTePS-DTI) Nuovi sistemi Strumenti di supporto alla confi- di produzione gurazione dei sistemi produttivi Progettazione e simulazione di nuovi sistemi di produzione Sviluppo di modelli di simulazione, controllo e ottimizzazione (IDSIA-DTI) Sistemi intelligenti di supporto alle decisioni (IDSIA-DTI) Analisi statistica dei dati storici, identificazione dei modelli (IDSIA-DTI) IT per energia/ambiente (ISIN-DTI) Metriche per la misurazione dell’impatto sulla sostenibilità di sistemi di produzione distribuiti, (SPS-ISTePS-DTI) Analisi della sostenibilità dei sistemi produttivi Sviluppo e prototipazione rapida di soluzioni smart per l’automazione, la supervisione e la gestione di fabbrica (AST-ISTePS-DTI) Controllo Avanzato (DTI-ISEA) Metodologie di Rapid Control Prototyping (DTI-ISEA) Progettazione e ottimizzazione tramite simulazione di sistemi di produzione lean, ad alta efficienza energetica e basso impatto ambientale (SPS-ISTePS-DTI) Progettazione ed ottimizzazione di impianti industriali ad alta efficienza energetica e ridotto impatto ambientale includendo le caratteristiche costruttive ed impiantistiche (DACD) Nuove metodologie Gestione strategica d’impresa e strumenti per la nell’ambito di sviluppo di nuovi gestione della catena prodotti e processi del valore Gestione del cambiamento e dell’innovazione, sistemi di business intelligence, social innovation e social entrepreneurship (Centro competenze inno3 – DSAS) Analisi delle performance economiche a livello di impresa e di settore, sviluppo di piani economici previsionali (Docenti afferenti l’area di accounting e controlling - DSAS) Valutazioni in merito alle scelte di integrazione verticale, valutazione degli investimenti e relative politiche di finanziamento di tali investimenti (Docenti afferenti l’area di accoun- ting e controlling – DSAS) Gestione della complessità organizzativa e tecnologica (Centro competenze inno3 – DSAS) Gestione e organizzazione delle filiere produttive Analisi e gestione di filiere eco-sostenibili ed orientate al consumatore (SPS-ISTePS-DTI) Sviluppo di modelli di pianificazione e gestione della filiera produttiva (IDSIA-DTI) Analisi delle relazioni tra gli attori della filiera o della rete di imprese, processi di mutuo adattamento tra gli attori (ridefinizione di attività, risorse e attori) (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Politiche distributive, analisi e selezione dei canali di distribuzione (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Meccanismi di competizione e di cooperazione tra reti di imprese (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Valutazione della soddisfazione della clientela (Area strategia, marketing and sales – DSAS) Ottimizzazione di reti di produzione e distribuzione (IDSIA-DTI) Open innovation, impresa reticolare, logica cluster, regional system of innovation (Centro competenze inno3 – DSAS) Social computing e crowdsourcing (IDSIA-DTI) (Centro competenze inno3) Business model innovativi per lo sviluppo di nuovi prodotti e processi Tecnologie di supporto alla gestione della filiera RFID per applicazioni di tracciabilità (DTI-ISEA) Sensorica passiva (DTI-ISEA) Prodotti di Corporate Performance Management, Business Intelligence, Predictive Analitics (ISIN-DTI) IT for business (ISIN-DTI) IT per sport/arte (ISIN-DTI) Posizionamento dell’asse: opportunità e rischi La ricerca all’interno dell’asse 3 si propone di raggiungere alti standard di validità scientifica realizzando al contempo avanzamenti rilevanti per il tessuto industriale del territorio. L’approccio scelto può contare sui seguenti elementi caratterizzanti prioritari: - Multidisciplinarità: la ricchezza e complementarità delle competenze ed esperienze presenti all’interno dell’asse permettono di affrontare la sfida dell’innovazione dei prodotti e servizi associati e dei processi tecnologici fondendo una profonda conoscenza dell’uomo 216 e della società con le scienze ingegneristiche e i necessari approcci manageriali per seguire l’intero processo innovativo dall’elicitazione delle esigenze fino all’introduzione nei mercati delle soluzioni sviluppate. L’asse si propone di rafforzare questo approccio multidisciplinare prevedendo un piano di sviluppo progetti multi-dipartimentali per i prossimi anni. - Sfruttamento dei network: l’asse si avvale della presenza autorevole dei suoi membri in collaborazioni e network di ricerca in cui compaiono importanti aziende, partner accademici ed enti istituzionali a livello Ticinese, Svizzero ed Internazionale. La strategia dell’asse passa attraverso il potenziamento di questi canali per aumentare la rilevanza delle future progettualità e per assicurare il trasferimento tecnologico dei risultati della ricerca. Con riferimento agli obiettivi dell’asse processi e prodotti innovativi, SUPSI dispone di un asset di competenze e strumenti che presentano rilevanti opportunità di sinergia fra istituti e dipartimenti attraverso l’avvio di progetti a livello locale, nazionale ed internazionale nell’ambito di una ampia e consolidata rete di relazioni. Alcuni elementi salienti di tale asset, oltre alle conoscenze e competenze già illustrate, sono delineati nel seguito con riferimento alle diverse aree di ricerca. Strumenti metodologici, software e di laboratorio disponibili in SUPSI Area tematica: aspettative ed esigenze dell’uomo (consumatore, lavoratore) - Algoritmi di classificazione e apprendimento (IDSIA-DTI) - Simulazione ad agenti (IDSIA-DTI) - Sistemi di interazione: laboratorio interazione uomo/macchina (ISIN) - Analisi dei megatrends socio-demografici, economici, tecnologici, politici, istituzionali ed ambientali (Centro competenze inno3 –DSAS) - Analisi qualitative e quantitative per la valutazione della domanda attuale e potenziale (Area strategia, marketing and sales) (Laboratorio Stat-Lab per la raccolta dei dati strutturati sul campo – DSAS) - Analisi qualitative e quantitative in merito al benessere individuale e collettivo (Centro di Competenza Welfare –DSAS) Area tematica: nuovi prodotti e servizi - Ecografia, elastografia, elettromiograifa, dinamometri, electromagnetic tracking system (DSAN) - Algoritmi di simulazione e ottimizzazione (discreta/continua) (IDSIA-DTI) - Strumenti di analisi di serie temporali (IDSIA-DTI) - Software di simulazione ad elementi finiti UGS/NASTRAN, MSC/MARC, LS-DYNA (ME-ICMSI-DTI) - Laboratorio caratterizzazione materiali (HM-ICMSI-DTI) - Strumenti di simulazione termo-fluidodinamica per componenti e sistemi (TFD-ICMSI-DTI) - Sistemi di CACSD (Matlab, Simulink, Stateflow, RTW) (DTI-ISEA) - Sistemi di CACSD open source (Scilab, Scicoslab, NSP, Python) (DTI-ISEA) - Strumenti FEM (DTI-ISEA) - Althium (PCB) (DTI-ISEA) - Modellazione di antenne (DTI-ISEA) - Progettazione e programmazione di FPGA ecc. (DTI-ISEA) - Studi di settore e piani di introduzione nuovi prodotti e servizi(area strategia, marketing and sales –DSAS) - Pianificazione economico-finanziaria (Docenti afferenti l’area di accounting e controlling –DSAS) Area tematica: nuovi processi produttivi - Laboratorio di automazione (AST-ISTePS-DTI) - Algoritmi di ottimizzazione, strumenti di simulazione a eventi discreti (IDSIA-DTI) - Strumenti di analisi di serie temporali (IDSIA-DTI) - Laboratorio plasturgia (ME-ICMSI-DTI) - Software di simulazione ad elementi finiti strutturali e reologici (ME-ICMSI-DTI) - Strumenti di simulazione termo-fluidodinamica per componenti e sistemi (TFD-ICMSI-DTI) - Sistemi di CACSD (Matlab, Simulink, Stateflow, RTW) (DTI-ISEA) - Sistemi di CACSD open source (Scilab, Scicoslab, NSP, Python) (DTI-ISEA) - Althium (PCB) (DTI-ISEA) - Progettazione e programmazione di FPGA ecc. (DTI-ISEA) - Metodi dinamici di valutazione degli investimenti (Docenti afferenti l’area di accounting e controlling –DSAS) Area tematica: nuovi sistemi di produzione - Ambienti simulazione e tavolo touch screen per progettazione impianti (SPS-ISTePS-DTI) - Algoritmi di ottimizzazione, strumenti di simulazione a eventi discreti (IDSIA-DTI) - Strumenti di analisi di serie temporali (IDSIA-DTI) - Sistemi di CACSD (Matlab/Simulink/ Stateflow/RTW) (DTI-ISEA) - Sistemi di CACSD open source (Scilab, Scicoslab, NSP, Python) (DTI-ISEA) - Progettazione e programmazione di FPGA ecc. (DTI-ISEA) - Analisi strategica (Centro competenze inno3 –DSAS) Area tematica: nuove filiere - Algoritmi di ottimizzazione su grafo, ottimizzazione robusta (IDSIA-DTI) - Mappatura delle relazioni, piani di sviluppo del sistema distributivo (Area strategia, marketing and sales - DSAS) 217 Dall’insieme degli elementi già individuati per mezzo della analisi sin qui esposta risulta esservi una rilevante opportunità di mettere a sistema competenze, strumenti, relazioni e progetti già presenti in SUPSI con riferimento alla missione ed agli obiettivi dell’asse. La maggiore criticità in fase di avvio delle attività dell’asse è la individuazionedi progetti integrati che consentano l’innescarsi delle potenziali sinergie attuabili, considerando la necessità di superare le distanze fra le conoscenze e metodologie dei diversi istituti e dipartimenti, e la necessità di trovare schemi e modalità di finanziamento di tali nuove progettualità. Linee strategiche di sviluppo dell’asse I progetti d’asse saranno concepiti e definiti seguendo un approccio alla innovazione “human driven” secondo lo schema seguente, ovvero partendo dalla individuazione dei bisogni dell’uomo si identificano nuovi scenari (prodotti-servizi-business models), nuovi sistemi produttivi e filiere, nuove tecnologie abilitanti e per conseguenza si potranno individuare le aree di ricerca da sviluppare ed integrare per rispondere ai bisogni di partenza (figura 2). Nella fattispecie saranno parte integrante dei progetti problematiche che interessano la innovazione dell’intero sistema industriale e distributivo coinvolto nelle dinamiche di innovazione dei prodotti e dei processi di produzione, come illustrato nella figura 3. Fig. 2 Concezione “human driven” dei progetti di innovazione dell’asse. 218 Nell’ambito di tale impostazione generale la strategia di sviluppo dell’asse sarà basata su due azioni parallele e convergenti: - una prima azione diretta di identificazione ed avvio di collaborazioni su progettualità già definite, in essere o in partenza, al fine di cogliere sinergie ed iniziare un processo di integrazione delle competenze interne, coerentemente alla visione dell’asse, nel breve termine; - una seconda azione orientata a definire una roadmap di crescita delle competenze e di sviluppo di nuove progettualità integrate nell’ambito della visione e degli obiettivi dell’asse, nel medio termine. La prima azione potrà essere avviata in tempi brevi contando su risorse già in parte disponibili, pur restando da reperire risorse aggiuntive per sostenere e rafforzare le collaborazioni inter-dipartimentali da avviare. Si prevede di potere avviare operativamente tale azione nel 2014, attraverso collaborazioni aggiuntive su progetti attivi. Due possibili progetti al momento oggetto di analisi per la attivazione di possibili collaborazioni nell’ambito della strategia dell’asse sono i progetti Europei del VII PQ di prossimo avvio Man-Made, rivolto alla sicurezza, salute e benessere dei lavoratori sui sistemi di produzione manifatturieri, e Add Factor, dedicato allo sviluppo di nuove tecnologie e filiere per la produzione e distribuzione di prodotti e servizi personalizzati nel settore delle calzature (figure 4 e 5). La seconda azione strategica dell’asse prevede invece una prima fase di analisi ed elaborazione di percorsi di crescita e di nuovi progetti, cui seguirà la fase di implementazione, che dovrà basarsi prioritariamente sulle risorse reperite a finanziamenti dei nuovi progetti di cui sopra, attraverso strumenti di finanziamento Europei (Horizon2020, Eureka), Nazionali (SNF, KTI), locali ed industriali. Fig. 3 Aspetti di innovazione trattati dai progetti d’asse. Fig. 4 Visione del progetto Europeo MAN-MADE (VII PQ): workplace of the future Fig. 5 Visione del progetto Europeo AddFactor (VII PQ): new production paradigms and technologies for personalized (footwear) products and services. 219 Asse 4 – Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio L’asse si propone di descrivere, misurare, capire ed interpretare le trasformazioni che caratterizzano gli attuali modelli d’impresa: in particolare, la natura, la dimensione e le interrelazioni tra fattori quali il capitale intellettuale, umano e imprenditoriale, il capitale informativo, relazionale e tecnico e le nuove forme organizzative-gestionali. Responsabile Asse Siegfried Alberton, Professore [email protected] T + 41 (0) 58 666 61 54 220 Motivazione Il processo di globalizzazione dei mercati ha cominciato a modificare i sistemi economici regionali a partire dagli anni ’90, con un’accelerazione a partire dai primi anni del nuovo millennio, dovuta all’ondata di opportunità offerte dai paesi di recente industrializzazione (Paesi BRICS), come pure dai progressi tecnico-scientifici. Alcune macro tendenze stanno sfidando i sistemi sociali, economici e tecnologici: l’esplosione demografica, accompagnata dal fenomeno del Double Ageing, i cambiamenti climatici ed ambientali, la crisi energetica, la fase attuale della globalizzazione che ridisegna gli equilibri internazionali anche in termini di nuova divisione delle competenze e del lavoro, nonché l’accelerazione e l’integrazione tecnologica, per citarne alcune, stanno facendo entrare individui, società, imprese, istituzioni e territori in quella che viene chiamata l’ “Era della scarsità”. Un’era che contraddistinguerà, in termini di rischi ed opportunità, i prossimi quarant’anni almeno. I problemi di scarsità toccheranno in particolare le risorse finanziarie, quelle alimentari, quelle idriche, quelle energetiche e quelle naturali in generale. Questi problemi andranno risolti attraverso l’articolazione di nuovi modelli imprenditoriali basati su strategie incentrate sui moderni processi innovativi, caratterizzati da multidimensionalità, interdisciplinarità, interdipendenza, molteplicità di conoscenze, di competenze, di effetti, di costi e di benefici economici, sociali, ambientali e territoriali. L’approccio al cambiamento è dunque sistemico. I modelli di impresa sono e saranno sempre più contraddistinti da logiche reticolari, da interattività e integrazione di risorse e processi produttivi, dall’estensione del lavoro cognitivo, da una maggiore complessità organizzativa, da imprevedibilità ed instabilità costanti dei mercati e da una sempre più elevata ricerca della massima flessibilità ed efficienza. Questa configurazione di fattori caratterizzanti i nuovi modelli d’impresa ha e avrà implicazioni importanti sul piano della gestione strategica delle informazioni, del capitale relazionale, intellettuale e tecnologico e, di riflesso, sulla gestione della creatività e dell’innovazione con impatti rilevanti sui processi di crescita e sviluppo economico che si vogliono sempre più sostenibili e socialmente responsabili. Descrizione L’asse si propone di: descrivere, misurare, capire ed interpretare le trasformazioni che caratterizzano gli attuali modelli d’impresa (di produzione, di servizio privato e/o pubblico, profit e non profit) e, in particolare, la natura, la dimensione e le interrelazioni tra i fattori determinanti di queste trasformazioni quali: il capitale intellettuale, umano e imprenditoriale, il capitale informativo, relazionale e tecnico e le nuove forme organizzative-gestionali, applicando i recenti sviluppi dei modelli imprenditoriali e di innovazione (innovazione aperta, sistemi reticolari – locali e distribuiti – imprenditorialità e innovazione sociale) in un’ottica multidisciplinare e multiscalare (dal locale alle applicazione sui mercati internazionali); descrivere, misurare, capire ed interpretare le implicazioni e gli effetti di queste trasformazioni sugli individui, la società, le imprese, le organizzazioni e l’ambiente (mondo del lavoro, qualità di vita, sostenibilità, resilienza dei modelli imprenditoriali e territoriali, forme diverse di innovazione, performance aziendale e di sistema, impatti socio economici, ambientali e competitività territoriale); studiare tendenze di mercato con opportunità di intervento in attività di ricerca e sviluppo, in un’ottica inter e multidisciplinare; individuare settori guida attorno ai quali organizzare attività di ricerca e sviluppo in cooperazione con imprese, organizzazioni ed istituzioni; trasferire ed applicare le conoscenze sviluppate in SUPSI su questi temi agli attori economici ed istituzionali del territorio oltre che nei curricula formativi, a livello bachelor, master e di formazione continua. Aree di ricerca A1: Modelli imprenditoriali complessi, sostenibili e socialmente responsabili La crisi che attanaglia da alcuni anni l’economia internazionale è strutturale. Il modello che ha contraddistinto il sistema economico-finanziario degli ultimi decenni ha mostrato i suoi limiti e l’opinione diffusa è che, nei prossimi decenni, saremo confrontati con profondi ed incontrovertibili cambiamenti paradigmatici, sia per quanto concerne i sistemi produttivi e distributivi, sia per quanto attiene ai modelli di consumo, finanziari, organizzativi ed istituzionali. Nell’Era della scarsità che farà da sfondo a questi cambiamenti paradigmatici, i modelli imprenditoriali saranno sempre più complessi nella loro configurazione in componenti (attori, organizzazioni, imprese, istituzioni di ricerca,...), relazioni (di mercato e non) tra queste componenti e proprietà (capacità strategiche, capacità organizzative, capacità funzionali e capacità di apprendimento). Questa complessità va descritta, misurata, capita ed interpretata in tutti i suoi molteplici effetti, economici, tecnologici, ambientali e sociali con particolare attenzione ai fenomeni di precarietà ed esclusione, per non dimenticare gli effetti prodotti dai nuovi modelli d’impresa sul benessere generale e quello di singole categorie di attori socio economici, nonché sulla salute. All’interno del campo di ricerca Modelli aperti, sostenibili e distribuiti di innovazione, s’intende sviluppare temi quali ad esempio l’impresa-rete, l’impresa estesa, i nuovi rapporti produttore-cliente, i nuovi paradigmi produttivi, nuovi modelli organizzativi (utente-cliente contemporaneamente produttore e consumatore), la mass customization, l’intelligenza collettiva, l’economia del dono, il crowdsourcing/ crowdfunding, i nuovi cluster produttivi). Nel campo Modelli d’impresa e d’innovazione sociale i temi su cui l’asse intende indagare riguardano per esempio i modelli imprenditoriali profit, no profit e i modelli d’impresa misti; il ruolo della tecnologia nei modelli d’impresa e di innovazione sociale. Per quanto concerne il campo Modelli di resilienza imprenditoriale, la ricerca intende indirizzarsi verso lo studio dei modelli imprenditoriali che permettono una migliore capacità di risposta ed adattamento alle continue mutazioni tecnologiche e di mercato. Temi quali l’age management potranno essere indagati all’interno del campo di ricerca Nuove Forme di lavoro e di gestione delle età in azienda. Alcuni temi di ricerca sono particolarmente d’attualità . Ci riferiamo per esempio ai modelli basati su consapevolezza all’uso ragionato e parsimonioso delle risorse tipiche di una società sempre più contraddistinta da problemi di scarsità, oggetto del campo di ricerca Nuovi modelli comportamentali di consumo o, ancora, al tema dell’imprenditorialità al femminile curato all’interno del campo di ricerca Modelli di imprenditorialità femminile. A2: Sistemi di monitoraggio e previsione I sistemi di monitoraggio e previsione (business and territorial intelligence) permettono di anticipare le tendenze (economiche, sociali, tecniche, culturali, ecc.), le mosse dei concorrenti, di valutare l’efficacia e l’efficienza dei propri processi aziendali (validità del modello di business, analisi del ciclo di vita del prodotto, ecc.) e, quindi, di pianificare e attuare progetti e soluzioni aziendali innovative, sostenibili e praticabili in risposta all’evoluzione del mercato e dei bisogni della società. Tali sistemi d’informazione e di dati sono viepiù indispensabili in un contesto socio economico come quello attuale, altamente complesso, conflittuale, incerto e instabile. Questi sistemi presuppongono competenze non solo economiche ma anche tecniche, complementari a quelle sviluppate nell’ambito dei sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione. Permettono pure di identificare i settori guida per il futuro come pure eventuali effetti indesiderati o perversi legati ai cambiamenti tendenziali. I campi su cui accentuare gli sforzi di ricerca all’interno di questa area sono la veglia tecnologica, sociale, economica e ambientale e l’analisi prospettica (o per scenari). 221 Attraverso lo sviluppo di una serie di indicatori specifici – per esempio indicatori d’imprenditorialità, compresa quella di natura sociale, indicatori di performance aziendale, tecnici, di mercato, d’innovazione, d’impatto sui meccanismi di crescita e sviluppo socio economico e territoriale, ecc. – è possibile costituire un sistema di monitoraggio mirato allo sviluppo tecnico -pratico dei campi sopraccitati, anche dal punto di vista metodologico (metriche particolari, strumenti di misurazioni, modelli interpretativi, ecc.). Il campo Sistemi di monitoraggio e previsione può inoltre essere di sostegno e supporto agli altri assi prioritari di ricerca, oltre che esserne permeato soprattutto per quanto concerne gli aspetti tecnologici e strumentali (Big Data Analysis, tecniche di rilevamento e di environmental scanning, tecniche di futuring, tecnologie e piattaforme per le analisi semantiche, sistemi di Datawarehouse, ecc.). In questo senso, il legame con l’asse Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione è particolarmente stretto. A3: Sistemi regionali d’innovazione L’innovazione nasce e si diffonde secondo processi socio tecnici, caratterizzati dal gioco congiunto e sistemico di molteplici attori, discipline, dimensioni ed effetti. L’approccio SRI é stato adottato dall’OCSE e, in seguito, dall’UE come approccio alla competitività territoriale e alla crescita economica. Le politiche dell’innovazione quale base per le politiche di crescita e sviluppo degli ultimi 15 anni si sono ispirate a questo approccio, con notevole successo per quanto concerne i Paesi scandinavi che hanno conosciuto tassi di incremento della produttività e, quindi, del Pil, importanti e costantemente sopra la media europea. A caratterizzare l’approccio vi é il concetto di network, di organizzazione delle attività in cluster territorializzati (contraddistinti da prossimità fisica e concentrazione spaziale di risorse ed attività) e il modello della Triplice Elica (gioco coordinato tra Governo, Sistema educativo e della scienza e imprese) in cui il trasferimento di conoscenze e di tecnologia e la promozione dell’imprenditorialità sono i processi principali. Da notare che anche in Ticino da anni si stanno investendo risorse umane e finanziarie importanti nella strutturazione di un sistema innovativo cantonale. L’approccio fa pure da sfondo alla Politica regionale, nazionale e cantonale, oltre che al nuovo orientamento della legge cantonale sull’innovazione. Per quanto attiene all’approfondimento dei sistemi regionali d’innovazione sono 222 stati individuati due campi di ricerca, segnatamente, il campo Innovazione, imprenditorialità e sviluppo regionale e il campo Politiche tecnologiche e di promozione dell’innovazione. Nell’ambito del primo ad essere indagati sono temi quali ad esempio la performance del modello della Triplice elica e del trasferimento di competenze e di tecnologie, l’impatto e la resilienza dei modelli imprenditoriali innovativi, l’impatto dell’imprenditorialità sociale, i modelli d’imprenditorialità giovanile e studentesca, l’impatto della riprenditorialità, i modelli di sviluppo incentrati sui concetti di Innocamp Society, Open Source Society, Smart and innovative Cities, i cluster produttivi, l’innovazione nei servizi e l’impatto dei progetti di ricerca in collaborazione con gli attori del territorio. Per quanto concerne il secondo campo di ricerca, tra i temi da approfondire possiamo citare il monitoraggio e la valutazione delle politiche tecnologiche e di sostegno all’innovazione e all’imprenditorialità, l’evoluzione delle misure e degli strumenti di policy (soprattutto Demand driven), compresa quella di marketing territoriale come pure i nuovi fattori di localizzazione per le imprese. Un territorio diventa competitivo se è in grado di affrontare la concorrenza del mercato, garantendo, al contempo, una sostenibilità ambientale, economica, sociale e culturale, basata sull’organizzazione in rete e su forme di articolazione inter-territoriale. In altri termini, la competitività territoriale presuppone la ricerca di una coerenza globale, tenendo presenti le risorse del territorio, il coinvolgimento dei vari soggetti e delle istituzioni, nonché l’integrazione dei settori di attività in un’ottica di innovazione. urbanizzazione e Smart Cities) e sociali (individualismo “fisico” vs collettivismo “virtuale”, dalla società 2.0 alla società 3.0, nuovi modelli di consumo, sviluppo dell’industria dell’intrattenimento e del gioco) che richiedono una misura, un monitoraggio, una lettura ed un’interpretazione attenta delle trasformazioni ad esse associate e dei loro impatti sugli individui, la società, le imprese, le organizzazioni e l’ambiente, attraverso metodologie, approcci, metriche specifiche ed una capacità di risposta sistemica, innovativa, integrata e rispettosa delle coerenze multiple ai diversi livelli di governance dei sistemi socio economico, istituzionale e territoriale (misure e strumenti di policy). Posizionamento dell’asse: La finalità dell’asse di ricerca, oltre che sviluppare una propria identità attraverso lo studio delle aree quali Modelli imprenditoriali complessi, sostenibili e socialmente responsabili e Sistemi regionali d’innovazione, è quella di essere di supporto ad altri assi. In quest’ottica, in particolare l’area Sistemi di monitoraggio e di previsione fornisce importanti informazioni che potrebbero essere integrate all’interno dei campi di ricerca sviluppati negli altri assi. Viceversa, per lo sviluppo in particolare dell’area Sistemi di monitoraggio e di previsione è imprescindibile il lavoro trasversale con gli altri assi di ricerca SUPSI, in particolare, per gli aspetti più tecnici e strumentali con l’asse Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione. Le principali opportunità sono site proprio nella capacità (sulla quale è indispensabile investire ancora molta energia) di mettere in rete le competenze, strumenti, relazioni e progetti disciplinari sviluppati all’interno degli assi o all’interno dei dipartimenti, degli istituti, dei laboratori e dei centri di competenze al fine di produrre soluzioni tecniche, sociali, economiche ed aziendali, integrate, sostenibili e socialmente responsabili, in risposta ai bisogni della società e del territorio (locale, nazionale ed internazionale). Altre opportunità di sviluppo dell’asse derivano dall’evoluzione attuale e futura dei modelli economici e territoriali alle diverse scale (vedi capitolo motivazione) come pure da alcune mega tendenze demografiche (Fenomeno del Double Ageing), tecnologiche (stampa 3D, intelligenza artificiale, bionica, biotech, web based business model, Big Data and semantic analysis, domotica, tecnologie ambientali, medtech, sensoristica, ecc.), ambientali (scarsità crescente di risorse, surriscaldamento, Sul fronte dei rischi, quello più importante riguarda la sovrapposizione possibile tra alcune aree e campi di ricerca dell’asse Prodotti e processi innovativi, in particolare per quanto concerne i campi di ricerca Nuovi processi produttivi, Nuovi sistemi di produzione e Nuove filiere. Altri rischi potrebbero derivare da scelte strategiche sul piano del finanziamento dei progetti interni SUPSI. Da questo punto di vista potrebbe essere opportuno sviluppare un sistema di indicatori specifici d’impatto dei progetti di ricerca sviluppati alla SUPSI e un sistema di incentivazione per progetti integrati e multidisciplinari, sviluppati all’interno o all’esterno degli assi. Linee strategiche di sviluppo dell’asse Lo sviluppo dell’asse, così come il consolidamento delle sue aree e dei suoi campi di ricerca, presuppongono un investimento importante nella costruzione di una cultura e di una strategia d’asse (visione a medio termine, missione, misure-azioni-progetti e governance basate sulla multidisciplinarità) che non sia la somma delle culture e delle strategie delle singole sue componenti. Accanto a questa costruzione, che rappresenta la prima linea strategica di sviluppo dell’asse, una seconda linea strategica consiste nell’investire per diventare, progressivamente, un punto di riferimento (per competenze, capacità e originalità di risposta, affidabilità, efficacia ed efficienza) per il territorio cantonale (almeno in un primo tempo) e un nodo qualificato (partner) nella rete di conoscenze e competenze (cantonali, nazionali e internazionali) sviluppata, in modo integrato, dalle componenti dell’asse (risposte e soluzioni innovative, sistemiche, integrate (multidisciplinari se necessario) a problemi complessi afferenti alle aree e ai campi di ricerca dell’asse. La terza linea strategica di sviluppo dell’asse 223 consiste nel diventare, progressivamente un punto di riferimento (per competenze, capacità e originalità di risposta, affidabilità, efficacia ed efficienza) per gli altri assi di ricerca SUPSI. Lo sviluppo dell’asse non può prescindere da una riflessione strategica che deve essere fatta in relazione all’accorpamento del Dipartimento scienze aziendali e sociali e del Dipartimento sanità. Questa riflessione è necessaria, da una parte perché, al momento attuale, i due dipartimenti gestiscono un asse ciascuno e, dall’altra, elemento sicuramente più importante, perché i contenuti dei due assi potrebbero subire modifiche, anche importanti, una volta costituito il nuovo Dipartimento Aree Campi economia aziendale, sanità e sociale (DEASS). Tra i cambiamenti non sono da escludere, a priori, la fusione dei due assi (4 e 6) oppure la fusione, totale o parziale, dell’asse 4 con l’asse 3, oppure lo sviluppo ulteriore dell’asse 6 con alcuni temi dell’asse 4. Al momento della stesura di questo testo sono in corso le riflessioni del gruppo di lavoro DEASS. Queste riflessioni sono indirizzate a tutte le attività del nuovo dipartimento, quindi, anche a quelle concernenti la ricerca. Le linee guida degli sviluppi futuri della ricerca del DEASS, ivi comprese quelle della ricerca all’interno degli assi scaturiranno da queste riflessioni. Conoscenze e tecnologia Modelli imprenditoriali Modelli aperti, sostenibili e complessi, sostenibili e distribuiti di innovazione socialmente responsabili Open-Distributed-Networked innovation Systems (Open Source, Crowdsourcing, ecc.) Modelli d’impresa a rete o estesa Modelli Prosumer Modelli e strumenti quali-quantitativi per la misura e l’analisi degli impatti dei modelli aperti sugli individui, sulle imprese, la tecnologia, le organizzazioni e l’ambiente Misure di Policy (Demand driven) Modelli d’impresa e d’innovazione sociale Community innovation Systems Modelli Open Source, Open Licences Modelli imprenditoriali misti Profit-No Profit Social Oriented Innovation Systems Modelli d’intelligenza collettiva Modelli e strumenti di misura degli impatti dell’innovazione sociale sui meccanismi di crescita e sviluppo Modelli di resilienza imprenditoriale Nuove Forme di lavoro e di gestione delle età in azienda Modelli e strumenti per la successione e la trasmissione d’impresa Modelli e strumenti di rigenerazione strategica Misure e strumenti di Policy Nuovi modelli comportamentali di consumo Approccio Mass Customization Modelli Me-Products e Me-moments Modelli Game-oriented Modelli di imprenditorialità femminile Approccio Womenomics Modelli di Diversity Management Modelli e strumenti di misura quali-quantitava degli impatti della presenza professionale femminile sui meccanismi di performance aziendale e di crescita economica Sistemi di monitoraggio Veglia tecnologica, sociale, e previsione economica e ambientale Analisi prospettica (o per scenari) Modelli e strumenti quantitativi di Futuring e Foresighting Modelli e strumenti quantitativi di monitoraggio dei mercati e di analisi dei comportamenti dei produttori e dei consumatori Modelli, tecniche e strumenti di simulazione e di previsione Sistemi informativi Tecniche e strumenti di Data mining Tecniche e strumenti di gestione e analisi di grandi quantità di dati (Big Data Analitics) Modelli e strumenti di Business e Territorial Intelligence (Indicatori d’imprenditorialità, indicatori di performance aziendale, indicatori tecnici, di mercato, d’innovazione, di sosteni- bilità e d’impatto sui meccanismi di crescita e sviluppo socio economico e territoriale) Sistemi regionali Innovazione, imprenditorialità d’innovazione e sviluppo regionale, Politiche tecnologiche e di promozione dell’innovazione Approccio National and regional systems of innovation Approccio della Triplice Elica e del trasferimento di conoscenze, competenze e tecnologie Approccio inno3 all’imprenditorialità (new-entrepreneurship, intrapreneurship and repreneurship) Modelli e strumenti di misura quali-quantitativi per la misura e l’analisi degli impatti dei modelli territoriali d’innovazione sugli individui, sulle imprese, sulla tecnologia, sulle organizzazioni e sull’ambiente Misure e strumenti di policy (Demand driven) 224 Teorie, modelli e strumenti di Age Management e di gestione dell’intergenerazionalità in azienda Modelli di imprenditorialità Senior Modelli di ergonomia per le imprese “Age-Caring” Modelli e strumenti quali-quantitativi per la misura e l’analisi degli impatti delle nuove forme di lavoro e di Age Management sugli individui, sulle imprese, la tecnologia, le organizzazioni e l’ambiente Misure di Policy (nuove forme contrattuali, età di pensionamento, ecc.) Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione I sistemi a comportamento intelligente, i sistemi per l’apprendimento, i sistemi di comunicazione e le reti di sistemi di informazione, i sistemi informativi per la gestione di azienda, per le attività di e-government, e-society, e-inclusion, in senso lato (incluso le prestazioni sociali al cittadino), costituiscono i campi in cui aggregare in una direzione definita le attività di ricerca. Responsabile Asse Luca Maria Gambardella, Professore [email protected] T + 41 (0) 58 666 66 63 Motivazione La nascita di una società globale è stata indotta anche dallo sviluppo di nuove soluzioni tecnologiche per lo scambio di informazioni, di beni, di servizi e per lo spostamento delle persone. I cambiamenti risultanti sono di portata ampissima e riguardano non solo aspetti tecnologici ma anche aspetti sociali, di sicurezza, di formazione e di sostenibilità delle soluzioni proposte. La scelta attuale è di aggregare competenze tecniche, sociali e gestionali e di evidenziare gli indubbi vantaggi economici ingenerati dai sistemi relativi alla elaborazione e la gestione dell’informazione e della conoscenza. Sono quindi richieste nuove metodologie di trattamento e di comunicazione dell’informazione che permettano di sviluppare sistemi intelligenti estendendo le attuali possibilità di valutazione, di decisione e di comprensione anche in situazioni incerte e non previste. L’ulteriore sviluppo di una società “intelligente” è la prossima frontiera non solo in molti campi scientifici ma soprattutto delle applicazioni nelle più svariate attività umane. In questo contesto non vanno trascurati aspetti legati alla formazione e all’educazione del cittadino in modo che possa vivere in maniera consapevole e etica queste nuove tecnologie. Per i destinatari delle tecnologie, sempre di maggiore importanza sono le caratteristiche di qualità, usabilità e sostenibilità in quanto i sistemi intelligenti hanno assunto un carattere pervasivo e una diffusione in molti ambiti dell’attività quotidiana. In questo senso a livello organizzativo e sociale resta da valutare come le evoluzioni di queste tecnologie impattino sulla organizzazione, sui modelli di business e sul comportamento degli utenti in vari ambiti relativi al lavoro, al consumo, alla vita privata, ai governi, alla salute e all’educazione. Descrizione Obiettivi: - Indirizzare la ricerca e il trasferimento di conoscenza della SUPSI nell’ambito dei sistemi intelligenti per l’elaborazione della conoscenza, la comunicazione e l’informazione rafforzando l’aspetto interdisciplinare e multidisciplinare insito nella tematica. - Aggregare in una direzione definita le attività in campi quali i sistemi a comportamento intelligente, i sistemi per l’apprendimento, i sistemi di comunicazione e le reti di sistemi di informazione, i sistemi informativi per la gestione di azienda, per le attività di e-government, e-society, e-inclusion, in senso lato (incluso le prestazioni sociali al cittadino). - Utilizzare le competenze esistenti per la progettazione e lo sviluppo di sistemi (incluso il design dell’interfaccia) atti a risolvere problemi complessi, in ambienti diversi e imprevedibili con risorse limitate. - Affrontare queste problematiche non in maniera isolata ma inserendole in dimensioni più ampie che tengano conto delle conseguenze dei cambiamenti sociali, della sostenibilità e della sicurezza delle soluzioni proposte e della formazione del cittadino all’uso della tecnologia. - Indurre lo sviluppo tecnologico ad inserire con continuità le dimensioni precedentemente citate nella ricerca di nuove soluzioni nell’ambito della elaborazione e della gestione dell’informazione. - Trattare degli aspetti estetici, funzionali e comportamentali di: - artefatti e prodotti di consumo e comunicativi - ambienti e allestimenti pubblici e privati - servizi innovativi di pubblica utilità - sistemi centrati sulla persona nel mo mento in cui interagiscono con l’uomo, moderando perciò l’implementazione tecnologica in rapporto alle: 225 - modalità comunicative, applicative e d’uso riguardo alla sostenibilità e sicurezza - modalità di insegnamento e di utilizzo - cambiamenti economici, sociali e culturali Comprendere come gestire queste tecnologie non solo per quanto riguarda gli aspetti tecnici, ma anche in relazione agli aspetti gestionali, organizzativi e sociali. Aree di ricerca L’asse di ricerca è costituito da nove direzioni strategiche: - ICT per eHealth - Network of the future - Sistemi intelligenti per l’ambiente e il territorio - Metodi, modelli ed algoritmi di ottimizzazione - Robotica ed automazione - Sistemi informativi e applicazioni distribuite - Sistemi intelligenti per la visione e percezione - Ingegneria della conoscenza - Ambient Intelligence Queste direzioni strategiche rendono espliciti e ben identificabili i temi di ricerca applicata attraverso i quali si trasferisce conoscenza e si porta innovazione nell’industria, nel territorio e nella formazione anche con attività comuni con gli altri assi di ricerca della SUPSI. Queste direzioni strategiche sono quasi tutte presenti fin dalla prima versione documento sulla strategia SUPSI del 2009 e ad oggi si sono consolidate e rafforzate sia nei contenuti che nei progetti. La novità è rappresentata dalla direzione strategica Sistemi informativi e applicazioni distribuite che prende il posto di Metodologie e tecniche per lo sviluppo del software. Qui si intercetta l’esigenza di rendere visibile la direzione della computazione distribuita, tema ormai di interesse internazionale. All’interno delle direzioni strategiche abbiamo individuato alcune aree di ricerca che meglio delle altre hanno saputo raggiungere un livello di maturazione e di solidità scientifica e finanziaria e al loro interno assommano già attività in corso, progetti, ricadute sull’insegnamento e riconoscimento a livello nazionale ed internazionale: ingegneria della conoscenza, pervasive computing and networking, metodi e algoritmi di ottimizzazione, robotica e automazione e sistemi intelligenti per l’ambiente e il territorio. Queste aree si sono ben consolidate e ne va 226 mantenuta e garantita la continuità e l’aggiornamento. Per alcune delle direzioni strategiche sta crescendo l’esigenza di processare grosse basi di dati al fine di estrarre conoscenze, regole e profili. D’altra parte sempre più importante è vedere questi sistemi come reti complesse dove interagiscono aspetti sia tecnologici che sociali. A questo proposito citiamo le aree di ricerca data mining e big data processing and network science che stanno assumendo un ruolo sempre più strategico e determinante. Vi sono poi alcune aree di ricerca sulle quali abbiamo recentemente investito con notevoli ed interessanti risultati. In particolare parliamo delle aree di ricerca intelligent perception and vision e ambient intelligence. Nella prima, intelligent perception and vision abbiamo ulteriormente sviluppato competenze nel settore dei sensori a microonde e della estrazione intelligente di informazioni a partire da immagini e video. Per ambient intelligence le attività di ricerca si sono concentrate sull’interazione tra i computer e l’uomo, in particolare sull’interazione naturale e sui sistemi software che permettono la definizione astratta dei dispositivi e dei loro collegamenti. Segnaliamo, inoltre, le aree che continuiamo a sviluppare in collaborazione con altri assi ICT for e-health, pervasive computing & networking, ambient Intelligence. Da ultimo citiamo alcuni campi di ricerca che hanno recentemente attratto risorse e sforzi. Questi campi hanno la caratteristica di suscitare un notevole impatto sia a livello tecnologico che applicativo. Inoltre, essi valorizzano gli aspetti multi e transdisciplinari per i quali la ricerca SUP si distingue da quella universitaria assistenza domiciliare e telemonitoring, mobile phone application & systems, ottimizzazione di smart grid, robotica volante, calcolo parallelo con multi-cores e GPUs, sensori a microonde e sistemi di visione multi-illuminatore, knowledge visualization e smart object models. Maggiori informazioni concernenti le azioni, misure e progetti associate a ciascuna direzione strategica sano precisate nel capitolo sulle linee strategiche. Posizionamento dell’asse: opportunitàrischi Le opportunità per l‘asse di ricerca Sistemi Intelligenti per la Conoscenza e la Comunicazione sono molteplici e in costante aumento grazie ad una penetrazione sempre più elevata delle tecnologie informatiche nella vita quotidiana. La diffusione degli smartphones e dei tablet Aree Campi Conoscenze e tecnologia ICT for e-health Robotica promozione dell’autonomia delle persone attraverso supporti di domotica e robotica Assistenza Domiciliare promuovere la sperimentazione in un modello di formazione alle ICT destinato alle badanti che si occupano di assistenza domiciliare Educazione sviluppo di un programma multimediale accreditabile in termini ECTS utilizzabile in diverse lingue, idoneo a formare alla gestione dello stress sul posto di lavoro Pervasive computing & networking metodi ed algoritmi di ottimizza- zione, simulazione, robotica. Ad hoc networks Informatica ambientale metodi di ottimizzazione per la gestione efficiente delle risorse Simulazione, ottimizzazione, ontologie Metodi di analisi e previsione del comportamento degli utenti Analisi statistica dei dati, machine learning, agent based modelling Ottimizzazione, modellistica, simulazione ottimizzazione e simulazione per la produzione e la logistica Metaeuristiche, Ant Colony Optimization ottimizzazione e simulazione per l’agricoltura Simulazione discreta, simulazione continua ottimizzazione di smart grid Metaeuristiche ottimizzazione esatta, ottimizzazione robusta Metodi esatti per scheduling Ottimizzazioni per applicazioni manifatturiere Programmazione Stocastica AI auctioning for agent coordination AI constraint based algorithm Schedulazione real-time di task su più risorse Robotica a sciami Robotica mobile Coordinazione swarm Robotica volante, Robotica mobile Human Robot Interaction Robot umanoidi Apprendimento automatico. Reti Neuronali Robotica e Automazione Interazione uomo robot, assistenza domiciliare Coordinazione swarm, Human Robot Interaction Robotica industriale, integrata, modulare, riconfigurabile Progettazione e sviluppo di soluzione integranti componenti robotici e tecnologie industriali avanzate Ingegneria del comando di sistemi di automazione industriali Standard, metodi di progettazione, modelli di rappresentazione e semantiche di esecuzione del comando dei sistemi robotici ed industriali Interoperabilità tra strumenti di discipline eterogenee per la progettazione di sistemi di automazione industriali Strumenti e ontologie per la progettazione di sistemi manifatturieri Sistemi di automazione autonomi, distribuiti e riconfigurabili, Robotica industriale, integrata, modulare, riconfigurabile Configurazione, controllo e gestione di sistemi di automazione distribuiti e riconfigurabili, Progettazione e sviluppo di soluzione integranti componenti robotici e tecnologie industriali avanzate Sistemi informativi Sistemi informativi per il territorio Data management, ingegneria del software, tecnologie software per internet Business intelligence Data engineering, data mining, ingegneria del software Applicazioni distribuite Progettazione e sviluppo software Ingegneria del software, data management, tecnologie software per internet ICT per eHealth Ingegneria del software, tecnologie mobile, sensor networks Ambient Intelligence Ingegneria del software, tecnologie mobile, sensor networks, architetture service-oriented Data management Data engineering Sistemi informativi e-learning Sistemi per la gestione dei dati, datawarehouse Applicazioni distribuite Real-time data processing, Software per la simulazione Calcolo parallelo con multi-cores e acceleratori (GPUs, MICs, DSPs) Development tools Software product lines Prototyping e customizzazione automatizzata del software Sistemi di formazione a distanza supportati dalle tecnologie Giochi digitali per l’apprendimento 227 Intelligent perception Reti Neuronali Ricorrenti & vision Sensori a microonde Analisi non distruttiva Diagnostica Sistemi di visione a multi-illumi- natore Analisi non distruttiva Diagnostica Data mining and Data Mining and big data big data processing processing Knowledge engineering Ontology, Expert systems Tecniche per la classificazione di immagini RF, Antenna design, microwave, digital systems Simulazione di campi elettromagnetici e di sistemi RF 3D imaging system and sensor RF, Antenna design, microwave, digital systems Simulazione di campi elettromagnetici e di sistemi RF Machine learning, uncertain reasoning, classificazione e profiling. Sviluppo ontologie, Expert systems Sistemi collaborativi Web2.0, Web3.0, Semantic wiki e knowledge sharing Web Semantico Ontology, LOD XML/RDF OWL Interaction Design Design dell’interazione Interazione multimodale Interfacce utente naturali Visualizzazione dell’Informazione Interfacce multimodali e tangibili Interazione basata su prototipi, Ergonomia e usabilità, Interfacce multimodali e tangibili, UX Interoperabilità e integrazione di device eterogenei Design di ambient interattivi, Sensori, Attuatori Domotica, Servizi Web, REST, Interoperabilità, ontologie, DomoML, SaaS, PaaS, IaaS, Domotica, RFID, NFC, riconoscimento di gesti, riconoscimento vocale Smart Object Design di ambienti interattivi, Smart Object e services models, Sensori, Attuatori, Internet of things smart material, NFC, RFID Ubiquitous computing Reti e comunicazione, Wifi, WSN, NFC, RFID, Bluetooth Internet of things, Sensori, attuatori Context awareness Sensori, attuatori, Mobile computing, Sviluppo app mobile, Domotica, Samrt systems, social services Design dell’interazione, smart objects, services models ha permesso di dotare praticamente la totalità della popolazione nei paesi sviluppati di strumenti di calcolo avanzati dotati di sensori di elevata qualità e precisione. Nei paesi in via di sviluppo la tendenza è similare. La diffusione dell’informatica e della sensorica mette quindi a disposizione degli utenti quantità di dati sempre maggori, tanto che ormai si parla genericamente di “Big Data” per indicare applicazioni che trattano queste moli di dati, spesso non gestibili mediante i classici database relazionali. Diventa dunque imperativo sviluppare metodi e tecnologie per processare dati ed estrarne la conoscenza che vi è insita. Ne deriva che l’ambito di ricerca di questo asse è fondamentale per instradare, seguire e accompagnare questo sviluppo della tecnologia. Il rischio principale che si corre è dovuto alla competizione globale su questi temi di ricerca. Per emergere bisogna eccellere e sapere sviluppare delle sinergie tra pubblico e privato, tra ricerca e industria che sappiano valorizzare i talenti presenti sul territorio, attrarne di nuovi e creare un volano positivo per l’espansione del relativo settore industriale e accademico. 228 Linee strategiche di sviluppo dell’asse Strategic Direction 1: ICT per eHealth: Il settore sanitario e le sue tre principali industrie, prodotti farmaceutici, dispositivi medici e eHealth, sono in posizione dominante nell’economia e nel sociale rispetto alla creazione di posti di lavoro e alla crescita e sviluppo mondiale. La consegna sostenibile di assistenza sanitaria di qualità a costi ragionevoli è una sfida importante per migliorare l’efficienza, le norme di sicurezza e di controllo della qualità. Anche a livello federale gli sforzi attuati vanno in questa direzione, poiché i temi legati al miglioramento di qualità dell’assistenza sanitaria, compreso l’aspetto della sicurezza, occupano un posto sempre più rilevante nel contesto politico e sociale. L’attuale strategia nazionale sulla qualità della sanità pubblica in Svizzera (vedi www. bag.admin.ch) prevede in questo contesto una stretta collaborazione con la Fondazione svizzera per la sicurezza dei pazienti (www.patientensicherheit.ch). La fondazione parte dal concetto che la sicurezza dei pazienti non sia un problema di carenze nelle cure ma piuttosto un problema sistemico. L’errore è umano. Tuttavia nelle istituzioni sanitarie le mentalità sono ancora spesso ispirate da modelli di comportamento autoritari. Un ideale d’infallibilità tende spesso a inibire la possibilità di trarre degli insegnamenti dagli errori. Per questo motivo la fondazione considera i curanti – individui e istituzioni – non come « colpevoli » ma come partner. Favorisce quindi l’integrazione di analisi sistemiche delle strutture e delle procedure al fine di poter promuovere la sicurezza dei pazienti in maniera significativa e sostenibile. Ci si aspetta ovviamente in questo contesto che aumenti l’importanza di sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione, sia per effettuare queste analisi che per diffondere le competenze acquisite. Il DSAN sta puntando fortemente su queste nuove possibilità. Al tempo stesso, l’ISIN ha sviluppato notevoli competenze sulle tecnologie ICT di supporto all’e-health, con ottimi risultati di alto valore internazionale. A tal fine, avvalendosi della competenza ISIN sui moderni dispositivi mobili e di rete, e delle evoluzioni future, così come nuove soluzioni intelligenti per il web, gestione e registrazione sicura dei dati, ci si propone di progettare e realizzare una strategia sostenibile e personalizzato di sistema sanitario attraverso le seguenti componenti : Il monitoraggio multi-parametrico continuo dello stato fisiologico e di quello psico-emotivo, dei parametri ambientali, e dei fattori legati all’attività e allo stile di vita del paziente. Un sistema di collegamento in rete semplice ma al tempo stesso potente orientato alla creazione di un profilo di rischio personale ed al suo continuo aggiornamento attraverso il monitoraggio e la correlazione dei dati dei pazienti con la storia clinica e con la conoscenza biomedica. La definizione del profilo di rischio personale consentirà: - un sistema di supporto di terapia personalizzata strettamente integrato con l’ospedale e con il sistema d’informazione e con il corrispondente processo medico, - un sistema di personal coaching (i) per aiutare il paziente a ridurre il rischio immediato e migliorare la prospettiva di recupero a lungo termine attraverso il comportamento e lo stile di vita e ad un rigoroso adattamento, e (ii) il sostegno ai pazienti con servizi di comunità per condividere le loro difficoltà quotidiane e non sentirsi abbandonati. - La creazione di un grande archivio contenente i dati di monitoraggio continuo di grandi comunità di pazienti per l’analisi statistica e il miglioramento della previsione/prevenzione. NB: la direzione strategica ICT per eHealth intende sviluppare le componenti ICT di supporto all’area di ricerca “tecnologia sanitaria applicata” dell’asse “Sistemi sociali e salute pubblica”. Strategic Direction 2: Network of the future Le limitazioni strutturali dell’attuale architettura Internet sono sempre più riconosciute in tutto il mondo, a causa del crescente numero di applicazioni in rete, di nuovi modelli di business, e dell’aumentare dei dispositivi e delle reti che devono essere supportate da Internet. Le sfide in termini di scalabilità, la mobilità, la flessibilità, la sicurezza, la fiducia e la robustezza delle reti e dei servizi sono quindi in aumento. Dal punto di vista delle reti, ciò comporta la necessità di ripensare le architetture di rete in modo che una più ampia varietà di tipi di servizi possano essere sostenuti, nuovi tipi di reti possano essere integrati, e che possano essere rispettati i vincoli imposti dai nuovi tipi di applicazioni multimediali. La mobilità e la sempre maggiore velocità dei dati emergono come importanti driver della ricerca, come anche la sicurezza e l’affidabilità. A livello di rete, una chiara sfida e’ quella di fornire all’utente servizi di rete sempre più flessibili, adattabili ed ad hoc. Strategic direction 3: Sistemi intelligenti per l’ambiente e il territorio L’ambiente naturale e l’ambiente costruito interagiscono e si influenzano vicendevolmente. Le attività umane usano le risorse naturali in maniera sempre più intensiva per garantire la qualità di vista sempre maggiore a cui siamo abituati. Questo sfruttamento del territorio, ha spesso dei retroscena spiacevoli, non solo a scala globale, ma spesso anche su scala locale. Frane e smottamenti possono essere dovute anche all’incuria e alla mancata gestione delle risorse forestali, l’agricoltura vede ridursi i suoi margini a causa di cambiamenti economici, ma anche ecologici e climatici, la sfruttamento delle acque a fini energetici ha anche un costo ambientale, lo sfruttamento del suolo per costruire nuove aziende porta all’impermeabilizzazione dello stesso e a problemi di gestione delle acque reflue, l’evoluzione del traffico motorizzato porta con sé i noti problemi di qualità dell’aria che respiriamo tutti. Lo studio di questi fenomeni è dominio di diverse scienze, dall’idrologia alle scienze atmosferiche, dalla geologia, all’urbanistica, all’ecologia delle popolazioni, all’agronomia, alla microbiologia per il trattamento delle acque reflue, solo per citarne alcune. 229 L’obiettivo di questa linea di ricerca è di mettere al servizio di questi settori della scienza le capacità e le competenze che abbiamo sviluppato presso la SUPSI nella sensorica, nella modellistica, nella pianificazione, nella gestione e nel controllo operazionale di sistemi di diversa complessità e natura. Si tratta quindi di unire competenze di modellistica metamatica, di fisica, di elettronica e informatica, mettendole al servizio delle scienze naturali per migliorare la nostra capacità di gestire l’ambiente e il territorio in un’ottica di sostenibilità sul lungo periodo. Malgrado la mole di attività già svolta a livello nazionale e internazionale, i problemi aperti da affrontare sono ancora molteplici: le basi di dati disponibili, pur essendo spesso gestite dallo stesso ente, non sono compatibili e l’accesso ai dati deve essere mediato da esperti di settore e da tecnici informatici le risorse modellistiche, sviluppate da diversi gruppi di ricerca negli anni, presentano ostacoli alla loro integrazione. La gestione dell’ambiente in un’ottica di sostenibilità richiede l’interazione di conoscenze appartenenti a diversi campi (tipicamente socialità, economia ed ambiente) e per questo deve essere possibile creare dei “flussi di lavoro” tra i diversi modelli matematici e non per ottenere i dati richiesti se non si può misurare non si può migliorare. Allo stato delle cose è difficile pensare ad un sistema di indicatori ambientali che possano misurare quantità diverse, quali il rischio, l’impatto sull’ambiente, la socialità, l’economia di misure di politica ambientale adottate a livello locale o imposte dal livello nazionale od europeo. Realizzare una struttura informatica che permetta questo è un problema aperto, ma di importanza strategica, come esplorare i dati, quali tecniche di classificazione adottare, come aggregare e organizzare i dati per creare dei modelli che rappresentino i fenomeni che interessano. Interdisciplinarietà La SUPSI possiede le conoscenze metodologiche e di alto livello necessarie per gestire in maniera efficace l’ambiente e il territorio e già offre servizi in tal senso alla società. Si pensi al laboratorio Risk Lab in collaborazione con l’USI, alla realizzazione del servizio OASI per il Cantone Ticino, sviluppato da ISIN e supportato scientificamente dall’ISAAC, oppure alla lunga collaborazione tra IST e Dipartimento del Territorio. Inoltre, IST ha sviluppato competenze nella geomatica e nella gestione di server internet per la cartografia. IDSIA ha sviluppato esperienza organizzazione e strutturazione dei dati 230 ambientali tramite tecniche di rappresentazione della conoscenza. La SUPSI anche è attiva nella realizzazione di sistemi avanzati di misura e rilevamento di variabili ambientali. L’esperienza maturata da ISEA nella misurazione delle radiazioni non ionizzanti e da ISIN nei sensori wireless e nelle reti di sensori in generale testimonia tali capacità. Strategic direction 4: Metodi, modelli ed algoritmi di ottimizzazione La direzione strategica, metodi, modelli ed algoritmi di ottimizzazione prende spunto dall’esigenza sempre crescente di analizzare, modellare, ottimizzare e simulare sistemi complessi sia nel mondo industriale che negli ambienti di ricerca. Si tratta di partire da esigenze concrete ad esempio nel campo della produzione e della logistica, della schedulazione della produzione, del percorso di lavorazione di un robot o di una macchina utensile, del routing di flotte di veicoli, del timetabling di aziende ed ospedali, della simulazione di sistemi produttivi ma anche della simulazione di materiali a diversi livelli, macro micro e nano. Si possono estendere queste tematiche in molti altri settori quali la biologia, citiamo ad esempio il sequenziamento del DNA, nei processi di ricerca intelligente e rapida di informazioni (google), nella finanza ad esempio per il calcolo dell’equilibrio dei prezzi in un mercato internazionale, nell’urbanistica, nell’ottimizzazione di edifici e dei loro sistemi energetici, nell’economia e scienze sociali, nella simulazione di giochi e di realtà virtuali. Questi problemi diventano ancora più complessi quando vogliamo prendere in considerazioni informazioni stocastiche e incerte e quando di preoccupiamo non solo di ottenere soluzioni ottime ma quando pretendiamo di risolvere il problema in maniera robusto rispetto a possibili variazioni ed errori. L’analisi, l’ottimizzazione e la simulazione di questi problemi è per loro natura difficile e richiede solide basi sia teoriche che pratiche. Scopo di questo asse strategico è da una parte approfondire e consolidare competenze teoriche legate alla ricerca operativa, intelligenza artificiale, informatica teorica, simulazione e dall’altra di aumentare e consolidare le conoscenze pratiche ed nei vari settori di applicabilità delle tecniche. La SUPSI possiede un insieme di conoscenze molto ampie che si possono integrare in questa direzione strategica a partire dall’IDSIA dove si studiano e si applicano modelli di ottimizzazione e simulazione sia a livello teorico che pratico, passando all’ICIMSI dove tecniche di simulazione ed otti- mizzazione vengono applicate allo studio dei materiali e all’ISTePS, dove sono utilizzate per l’analisi dei sistemi produttivi e logistici. Nell’ISIN si sfruttano queste tematiche per l’ottimizzazione di reti di sensori e per la realizzazione di sistemi ambientali con diversi progetti nel settore. I settori della sanità con DSAN hanno crescente richieste in questa direzione, così come il DACD con tematiche legate all’energia e all’ambiente costruito e il DSAS con tematiche legate all’economia. Strategic direction 5: Robotica ed automazione La direzione strategica robotica ed automazione vuole rispondere ad una richiesta sempre maggiore nell’industria e nella ricerca di sistemi robotizzati ed automatici in grado di essere autonomi, distribuiti, robusti, precisi, efficaci, riconfigurabili e quindi capaci di adattarsi a situazioni impreviste imparando dall’esperienza. La robotica e l’automazione si stanno diffondendo in maniera invasiva nella vita di tutti i giorni. L’obiettivo è di realizzare robot umanoidi, biomorfi e versatili da una parte e dall’altra di pensare e realizzare a sistemi industriali autonomi, distribuiti, con sistemi robotizzati integrati, riconfigurabili, efficienti e semplici da progettare, mantenere e riconfigurare. I sistemi robotizzati e quelli di automazione possono essere applicati sia in campo civile, per aiutare gli anziani e le persone disabili o per essere utilizzati in situazioni di emergenza e di rischio, come pure supportano la produzione industriale a diversi livelli. Per la parte robotica ci concentriamo sulla necessità di avere dei sistemi robotizzati autonomi e distribuiti in grado di imparare dall’esperienza attraverso il feedback dall’ambiente. Questi sistemi si ispirano spesso a sistemi naturali che sono in grado di risolvere problemi complessi in maniera efficiente. Si pensi ad esempio alle formiche che trasportano una preda o ad un sistema di neuroni del cervello umano in gradi di processare milioni di informazioni in maniera quasi istantanea. Per realizzare sistemi robotici di nuova generazione bisogna quindi non solo studiare gli aspetti tecnologici ma anche come gli esseri viventi si interfacciano e manipolano l’ambiente esterno. Di impor tanza strategica sono quindi tutti gli aspetti legati alla manipolazione di oggetti. In campo industriale emerge inoltre sempre più l’esigenza di progettare dei componenti robotizzati direttamente integrati in celle e sistemi automatizzati e riconfigurabili. In ambito industriale il settore dell’automazione è uno dei più importanti a livello europeo, e costituisce l’ossatura portante in campi quali la manifattura discreta e continua, la produzione di energia e la distribuzione. Poiché i processi di produzione sono sempre più automatizzati, la complessità ed i tempi ristretti del processo di progettazione, la necessità di personalizzazione e riconfigurazione degli impianti e l’eterogeneità delle architetture di comando rappresentano delle sfide di non facile soluzione per ingegneri ed industrie. Per rispondere a queste necessità la direzione strategica si concentra sulla configurazione, controllo e gestione di sistemi di automazione distribuiti e riconfigurabili; come pure sui metodi, le architetture e gli strumenti per la progettazione di tali sistemi e del comando relativo. Questo asse strategico parte da competenze interdisciplinari presenti nel DTI con IDSIA (robotica umanoide, mobile ed a sciami) ISTePS (sistemi di automazione distribuiti e riconfigurabili, ingegneria dei sistemi di comando industriale, robotica industriale ) e ISEA (sistemi di precisione), In particolare va sottolineato il forte orientamento e posizionamento non solo locale e nazionale ma soprattutto internazionale delle attività citate, maturato da IDISIA e ISTePS nel corso degli anni attraverso una serie di progetti eseguiti, in corso ed in preparazione nei vari programmi europei come pure attraverso reti di collaborazione su scala mondiale. Questa direzione strategica, oltre a sostenere delle attività di ricerca per cui la SUPSI è conosciuta e stimata a livello mondiale, permetterà di estendere e mettere a disposizione queste competenze anche ad altri campi applicativi, coinvolgendo attivamente le conoscenze complementari presenti in altri dipartimenti. Strategic direction 6: Sistemi informativi e applicazioni distribuite Pur essendo il campo dei sistemi informativi nato vari decenni fa, l’evoluzione organizzativa e soprattutto tecnologica ne determinano una costante evoluzione. In particolare, negli ultimi quindici anni, la diffusione di Internet e del Web ha indotto un radicale cambiamento a livello tecnologico e architetturale. Da un lato c’è stato lo sviluppo di soluzioni integrate parametrizzabili per le diverse realtà aziendali, dall’altra si è assistito ad una enorme crescita delle tipologie e dei volumi dei dati da gestire nonché all’introduzione di nuove architetture orientate all’integrazione e all’utilizzo di servizi e risorse esterne, nella fattispecie architetture service-oriented e cloud-based. In particolare l’integrazione di architetture e servizi cloud pone considerevoli sfide a livello di standard ed interoperabilità, di sicurezza, 231 di tecnologie per lo sviluppo dei sistemi informativi, di high-availability, sempre più critica con la diffusione della percezione dell’informatica come utility. Non vanno poi trascurate le sfide imposte dalla necessità sempre più diffusa di accedere ai sistemi informativi o ai dati in modalità mobile e non necessariamente online. Ciò richiede nuove tecniche per la sincronizzazione e per garantire la consistenza dei dati. Nuove sfide vengono anche introdotte dai nuovi processori multi-core e many-core per il calcolo parallelo. Questi processori forniscono sempre migliori prestazioni sia in ambito embedded che in ambito high performance computing. L’utilizzo efficace necessita, però, di adeguate e moderne soluzioni software per la programmazione concorrente. In particolare, si rivela complesso lo sfruttamento simultaneo di processori eterogenei distribuiti. Infine, ulteriori sviluppi ancora in corso riguardano l’integrazione del mondo dei social media e la capacità dei sistemi informativi non solo di fungere da repository di dati, ma anche attraverso il software del caso di fornire informazioni strategiche derivate dai dati gestiti o dall’integrazione con sistemi eterogenei esterni, di cui le piattaforme di social medie sono un esempio. Su tutti questi temi c’è ampio spazio per progetti innovativi. Discorso analogo vale per lo sviluppo del software e le architetture delle applicazioni: dalle applicazioni monolitiche scritte con linguaggi e metodologie tradizionali, si è passati ad applicazioni basate sul paradigma object-oriented, parallele e distribuite, utilizzabili da tipologie di client diverse (es. desktop, smartphone, tablet), spesso con il backend in un private o public cloud, 232 con nuove modalità di interazione (touch, multi-touch) e critiche anche dal punto di vista dell’usabilità. Nuove metodologie di sviluppo si sono nel frattempo diffuse imponendo una revisione di alcuni principi dell’ingegneria del software, che ha dovuto adattarsi ai cambiamenti di requisiti provenienti dal mondo esterno: tempi di sviluppo sempre più ridotti, nuove architetture (SOA, cloud), scalabilità delle soluzioni, team di sviluppo distribuiti, costi ridotti. Anche nel campo delle metodologie e gli strumenti per lo sviluppo del software c’è spazio per progetti di ricerca applicata e per il loro utilizzo in ogni progetto che richiede dello sviluppo software di una certa complessità. Tecniche di sviluppo attuali sfruttano linguaggi domain specific e dynamically typed. Frequente è anche l’utilizzo di soluzioni model-driven e per la generazione di codice sorgente in ambito software product lines. Strategic Direction 7: Sistemi intelligenti per la visione e percezione Con l’aumento della disponibilità di informazioni di diversa natura cresce l’importanza strategica a livello industriale e di ricerca del settore dei sistemi intelligenti per l’ispezione e l’identificazione di materiali, oggetti, e persone. In questo campo la SUPSI intende approfondire le proprie conoscenze multidisciplinari integrandole in un’unica direzione strategica di estrema rilevanza. La direzione strategica “sistemi intelligenti per la visione e la percezione” si occupa di fornire un supporto intelligente all’acquisizione e all’interpretazione di dati di diversa natura, statica e dinamica. Questo, partendo da potenziali informazioni date da foto, immagini acquisite da videocamere, suoni, immagini acquisite con sensori basati su sorgenti a microonde, ultrasuoni, laser, risonanza magnetica, raggi X o altro. Questi dati multi-sorgente vengono acquisiti, stoccati, analizzati, integrati e interpretati col fine di estrarne informazioni rilevanti, quali ad esempio la presenza di una certa persona in insieme di video, il riconoscimento di una frase in un discorso, l’identificazione di un determinato materiale e delle sue caratteristiche e discontinuità, la scoperta di un problema coronarico in una RM relativa al cuore. Oggigiorno SUPSI accredita competenze pluriennali nel campo dei sensori RF a microonde, dello sviluppo delle relative antenne ed elettronica HF, delle reti e dei sistemi neuronali per il riconoscimento dell’algoritmica per l’elaborazione e la ricostruzione 2D e 3D di oggetti mediante sistemi esperti e pure sulle tecniche di visione ed acquisizione in senso lato. Tutto ciò è confortato dallo sviluppo di innumerevoli concreti progetti industriali e può essere senz’altro integrato mirando all’ambizioso obiettivo di creare una metodologia di visione e percezione intelligente, avanguardistica, corredata da tutte le conoscenze tecnologiche necessarie. Tali metodologie di diagnostica sono rese possibili mediante dispositivi la cui struttura si presenta come “multi-visione” in senso lato e deve permettere, a titolo di esempio, un’indagine di superficie con dispositivi video/laser, come pure un’indagine in profondità mediante sorgenti a microonde o ultrasuoni dell’oggetto o materiale analizzato. L’indicazione, di alto contenuto informativo, che è possibile evincere mediante simili tipologie di illuminatori e sensori, porta gioco forza a delle mappe digitali di superficie e di profondità che devono essere convenientemente elaborate con stadi di trattamento di segnale adeguati su base PC / cluster di PC oppure processori dedicati (DSP). Una competenza in sistemi esperti e reti neurali assume parecchia valenza e importanza, come pure quella nello sviluppo di strumenti per la progettazione e generazione automatica di applicazioni di parallel processing, al fine di ottimizzare i tempi di elaborazione e ricostruzione dell’oggetto sotto analisi. Sempre a titolo di esempio è senz’altro da segnalare in quest’ottica l’idea di lavorare a un dispositivo di indagine tomografica “TAC multi-illuminatore” incentrato sulla misura della costante dielettrica e permeabilità magnetica di materiali; quest’ultime sfruttano la variazione della velocità di propagazione e l’ attenuazione di percorso di onde elettromagnetiche in funzione del variare della costante dielettrica stessa nel mezzo in cui si propagano. Su tale sistema tomografico sono attualmente integrabili illuminatori a microonde di bassa potenza e ulteriori sensori d’appoggio quali laser, telecamere, ultrasuoni, ecc. Il sistema è dotato di uno specifico modulo di acquisizione e di uno specifico potente modulo esperto di elaborazione dati e ricostruzione. Tutto ciò , oltre che prestarsi con successo per innumerevoli applicazioni in ambito industriale, è oggigiorno riconosciuto come valida e promettente metodologia per l’indagine non invasiva nel campo biomedicale. Strategic direction 8: Ingegneria della conoscenza Organizzare, modellare, strutturare, interpretare ed utilizzare la conoscenza è la sfida più importante nell’attuale contesto industriale e della ricerca. L’aumento dei dati a disposizione e la possibilità di organizzarli e gestirli sia su web che su basi di dati permette un facile accesso a grandi quantità di informazione. Questa ricchezza di contenuti e di informazioni deve essere utilizzata al fine di estrarre modelli dai dati stessi, di strutturare le informazioni in ontologie e metadati consentendo l’inteorperabilità della conoscenza, e di permettere sistemi di apprendimento automatici che partono dai dati e permettono di classificare nuove informazioni ancora sconosciute. Si pensi, ad esempio, a dati medici su malattie di pazienti, ad informazioni geologiche che si riferiscono a zone del territorio, ad informazioni sul comportamento delle persone, a dati ambientali, a librerie digitali, a dati biologici, ma anche alle informazioni che arrivano in tempo reale ai sensori di un robot. Tutte queste informazioni possono essere organizzate utilizzando tecniche intelligenti dove, a partire dai contenuti, si strutturano le informazioni creando ad esempio sistemi esperti capaci di replicare le conoscenze più avanzate del dominio. Anche i dati su web meritano attenzione e la loro organizzazione richiede spesso la necessità di aggiungere della semantica alle informazioni spesso organizzata in ontologie. Un ulteriore passo nell’organizzazione della conoscenza è la capacità di estrarre dai dati il loro significato, attraverso tecniche di data mining. Questo lavoro diventa ancora più complicato nel caso in cui i dati non siano completi, nel senso che non tutte le informazioni sono disponibili. In questo caso ci viene d’aiuto la classificazione credale che fornisce un modello matematico coerente e formalmente corretto per tutti i sistemi dove le informazioni sono incerte e imprecise. Non sempre i modelli che vogliamo utilizzare per rappresentare le informazioni sono espliciti. Talvolta è necessario utilizzare dei modelli che si ispirano ad altri concetti quali ad esempio il modo con cui funziona il cervello umano. In questo caso si parla di reti neuronali artificiali, capaci grazie ad un modello che si basa su neuroni e connessioni artificiali di rappresentare in maniera molto efficiente concetti e comportamenti difficili da modellare con tecniche più classiche. Anche le reti neuronali soffrono del problema che non sono sempre in grado di utilizzare eventi importanti nel passato per creare modelli di previsione per eventi futuri. In questi casi si utilizzano reti neuronali ricorrenti, che consentono una memoria a lungo termine grazie alla loro particolare struttura dove 233 alcune uscite della rete sono anche le entrare delle rete stessa. La SUPSI possiede un insieme di conoscenze molto ampie che si possono integrare in questa direzione strategica a partire dall’ISIN dove si lavora su tematiche legate al Web Semantico, al web of data, alle librerie digitali, e alle Ontologie per passare all’IDSIA dove si utilizzano sofisticate tecniche di data mining e si utilizzano reti neuronali di diverso tipo per rappresentare e modellare la conoscenza. L’ISTePS si occupa di sistemi a base di conoscenza per la produzione e la trasformazione di sistemi industriali dal re source intensive a knowledge intensive. Strategic direction 9: Ambient Intelligence Gli esseri umani nello svolgimento delle loro attività quotidiane sono immersi in un ambiente tecnologico sempre più avanzato in grado di riconoscere e reagire alla presenza delle persone in modo trasparente e non intrusivo. Tutto questo riflette il concetto di Ambient Intelligence (AmI), che è una visione della società dell’informazione dove l’enfasi è su una maggiore “amichevolezza” verso l’utente, su servizi di supporto più efficienti, e sul sostegno alle interazioni umane. In questa visione: l’ambiente riconosce l’utente e rileva il contesto in cui sta operando, l’ambiente si adatta ai bisogni dell’utente e al contesto, l’ambiente è in grado di prevedere le richieste dell’utente senza interazione diretta (pro-attività) e gli oggetti distribuiti nell’ambiente hanno capacità computazionale e sono interconnessi Il gruppo ISTAG (Information Society Technologies Advisory Group) della Commissione Europea ha definito una serie di requisiti tecnologici per sistemi di AmI: hardware non intrusivo, infrastruttura di comunicazione web-based mobile e/o fissa, completa integrazione delle diverse tecnologie di rete, reti di device dinamici e distribuiti, interoperabilità, interfacce utente naturali e intuitive, affidabilità e sicurezza. Se da un lato la rapida evoluzione tecnologica consente di sviluppare applicazioni AmI, dall’altro non è sufficiente possedere la tecnologia. In questo contesto, la user experience è un fattore chiave per l’accettazione. Un’interazione familiare e intuitiva garantisce l’inclusione di tutti, comprese le persone precedentemente escluse dal digital divide. In questo ambito Il paradigma tradizionale HCI viene radicalmente cambiato; vengono definite delle nuove modalità di interazione uomo ambiente. L’interazione basata su device tradizionali come mouse, tastiere 234 e controlli fisici lascia il posto a nuove modalità più naturali ed intuitive. Input espliciti sono sostituiti da azioni più naturali basate su gesti, voce, sguardo, posizione, movimento. È possibile cioè concepire come input gli aspetti ordinari del mondo reale, i movimenti e le azioni delle persone nell’ambiente. L’ambiente deve essere capace di catturare gli eventi legati all’utente usando vari tipi di sensori (posizione, prossimità, velocità), interpretare e rispondere in modo comprensibile e naturale per l’utente. Tutto questo è reso possibile usando le potenzialità dei sistemi basati su sensori e la maturità di tecnologie di “motion tracking”, riconoscimento di gesti, riconoscimento vocale, riconoscimento di emozioni ed espressioni facciali. Anche la comunicazione ambiente uomo non avviene più attraverso i device di output tradizionali (schermi, …). L’ambiente risponde mediante oggetti e tecnologie che stimolano i sensi umani come l’udito, la vista, il tatto, l’olfatto, la temperatura, il dolore, l’equilibrio, l’accelerazione. IL feedback che proviene dall’ambiente utilizza sia oggetti del mondo reale che elementi virtuali. Come si è visto, l’ambient intelligence è un ambito fortemente interdisciplinare che combina una serie di competenze diverse (tecnologiche, di design, sociali). Considerando che il concetto di Ambient Intelligence copre gran parte delle attività che l’uomo svolge nel proprio ambiente, anche i contesti applicativi sono molteplici: casa, formazione, lavoro, salute, mobilità/ trasporto, commercio, cultura, intrattenimento, etc. Tutto questo detemina che questa direzione strategica richieda il coinvolgimento di diversi dipartimenti o unità SUPSI. Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica L’evoluzione continua di aspetti sociali quali la sicurezza, la solidarietà e la giustizia sociale, i bisogni socio-sanitari e socio-demografici e la loro organizzazione e gestione, il benessere e la qualità di vita, le opzioni istituzionali di politica sociale e sanitaria richiedono una ridefinizione dei concetti di vita individuale, vita collettiva, sviluppo della vita e di dialogo e comunicazione fra gli individui e fra essi e l’ambiente. Responsabile Asse Andrea Cavicchioli, Professore [email protected] T + 41 (0) 58 666 64 31 Motivazione Le competenze dei diversi dipartimenti della SUPSI abbracciano in maniera molto completa il campo delle cosiddette “scienze della vita” e quindi rappresentano un quadro ideale per proporre, quale asse prioritario di ricerca, quello dei “Sistemi sociali e salute pubblica”. Vi sono infatti dipartimenti che in maniera quasi esclusiva appartengono a questo vasto campo disciplinare (essenzialmente DSAN, DSAS) e che propongono e lavorano su tematiche affini, convergenti attorno alle problematiche socio-sanitarie e alle loro numerose e complesse articolazioni. Anche i settori accademici che si occupano di sviluppo delle competenze educative ed artistiche risultano, in modo decisivo, complementari allo sviluppo di tematiche centrali per questo asse quali, ad esempio, quella del benessere individuale e sociale. Queste stesse tematiche sono a loro volta, ed inevitabilmente, attraversate da dimensioni che riguardano altri comparti del sistema di sviluppo intrapreso nel nostro territorio, centrato sulle questioni dell’ambiente, dell’economia e della tecnologia – ossia di quelle dimensioni di cui si occupano e sulle quali lavorano gli altri dipartimenti della SUPSI. Tutto questo giustifica la ampia e variegata composizione di competenze abbracciate da questo asse che è testimoniata, fra l’altro, dal significativo numero di ricercatori che si sono segnalati nel suo gruppo di coordinamento. Descrizione Quest’asse origina dalla necessità di una ri-definizione e/o ri-validazione dei fondamenti epistemologici dei concetti di vita individuale, vita collettiva, sviluppo della vita e di dialogo e comunicazione fra gli individui e fra essi e l’ambiente. L’attività di ricerca dell’asse si muove verso la verifica della validità o meno di comportamenti agiti dagli individui singoli o inseriti in contesti sociali. Questi possono essere, sia dei dati di fatto che debbono essere verificati, che dei nuovi modelli di azione, da misurare in fasi precoci e/o di test. Fra le azioni studiate vi è attenzione all’adozione della tecnologia nella vita degli individui e al suo impatto sulla esistenza del singolo e della collettività. 235 Il trasferimento di conoscenza scientifica e di innovazione tecnologica nell’agire quotidiano, oltre che modificare i comportamenti, induce nuove modalità istituzionali ed organizzative del mondo sociale, incidendo sugli individui (singoli o gruppi) e sulla loro qualità di vita. Anche le istituzioni, di conseguenza, sono coinvolte, poichè chiamate a rispondere ai lati problematici prodotti da queste dinamiche comportamentali, in particolare elaborando risposte alle derive negative dello sviluppo. Emergono, tra queste, oltre alle problematiche ambientali, quelle sociali e quelle legate alla salute dei cittadini. Seppure il territorio di riferimento sia in primis quello cantonale, risultano evidenti le interrelazioni e le influenze con i sistemi socio-tecnici nazionale ed internazionale. Si pensi, ad esempio, alle questioni educative (di ingresso alla vita giovane e adulta, di life long learning, di emergenza educativa), ai problemi ambientali (clima, risorse), al mondo del lavoro (nuove forme, competitività, disoccupazione), alla crisi del sistema economico finanziario, ai flussi migratori, alla diffusione delle tecnologie della comunicazione, alla evoluzione dei modi e modelli ludici e di “vita saggia”, alle emergenze epidemiologiche ed alla globalizzazione in genere. Le rappresentazioni sociali di concetti quali la sicurezza, la solidarietà e la giustizia sociale, la salute e la malattia, i bisogni socio-sanitari e socio-demografici, il benessere e la qualità di vita, nonché le modalità dell’organizzazione e gestione dei sistemi socio-sanitari e le opzioni istituzionali di politica sociale e sanitaria, evolvono assieme alle trasformazioni della società, dell’economia, del progresso tecnologico e delle rispettive dimensioni formali e degli impatti sull’ambiente. Di rimando, le riforme dell’organizzazione e della gestione dei sistemi socio-sanitari, come pure le opzioni istituzionali di politica sociale si ripercuoteranno inevitabilmente sulla società e sull’economia. Da un lato richiederanno il cambiamento di pratiche, di funzionamenti, di diritti e di doveri. Dall’altro, i loro effetti (auspicati o perversi) avranno una incidenza, non solo sulle condizioni socio-sanitarie degli individui, ma anche sui processi di sviluppo dell’intera popolazione. Vanno altresì considerate le implicazioni delle politiche sanitarie sul sociale; si pensi, ad esempio, alle politiche assicurative, alle spese a carico degli utenti, all’immaginario di salute come diritto in tutte le età e condizioni della vita e le implicazioni per la politica di sviluppo dei servizi. Quest’ottica richiede un 236 approccio multidisciplinare, che consideri gli apporti delle diverse competenze di settore da un lato, ma, nel contempo, offra un quadro d’analisi unitario e coerente, capace di indagare i legami e le interrelazioni dei diversi elementi di un sistema che non può che essere complesso. Le aree di ricerca che compongono quest’asse, e i loro campi specifici, di seguito indicati, scaturiscono dalle suddette considerazioni e propongono di sviluppare la ricerca su una serie di tematiche suscettibili di migliorare la conoscenza sia nei rispettivi ambiti disciplinari sia nelle interrelazioni tra essi. Aree di ricerca Nel seguito viene descritta la suddivisione in Aree e Campi di interesse dell’Asse. Nel descrittivo di ogni Campo, vengono richiamati sinteticamente gli specifici temi disciplinari esplorati e gli strumenti metodologici usati con maggiore frequenza. Posizionamento dell’asse: opportunità-rischi Questo Asse conserva tutt’ora, nelle sue finalità, una originalità rispetto alle altre SUP svizzere. In alcuni casi (es: Berner Fachhochschule), anche se si sono costituiti dipartimenti unici delle discipline sociali, sanitarie ed economiche, sul piano della ricerca, le rispettive linee di lavoro risultano per lo piu’ separate. Si confermano le similitudini, per quanto riguarda le tematiche socio-sanitarie, con le SUP romande, le quali si sono date un impianto comune attraverso l’istituzione di quattro reti di competenze attorno alle tematiche della salute e del lavoro sociale. I progetti di ricerca promossi dai diversi gruppi hanno sviluppato collaborazioni con tutte le SUP svizzere in maniera piu’ o meno sistematica. Con l’USI si sono consolidate alcune collaborazioni con l’Istituto di Economia Politica; è invece rimasto insoddisfatto il tentativo di sviluppare progetti con l’Istituto per la comunicazione sanitaria (IHC). Aree Campi Trasformazioni econo- Analisi e valutazione degli attuali miche e sociali modelli di sicurezza sociale Conoscenze e tecnologia Trasformazioni nel mondo del lavoro Trasformazioni attuali in una prospettiva economica e sociologica Strumenti quantitativi (rilevamenti ad hoc tramite questionari) e analisi di dati esistenti Approcci qualitativi per l’approfondimento di fenomeni emergenti Contenuti della politica sociale come campo di studi al crocevia di discipline quali economia, sociologia, diritto, scienze politiche Fonti statistiche esistenti sul piano nazionale e cantonale e contatti diretti con i principali “produttori” di dati Strumenti statistici anche avanzati per le analisi di dati e i rilevamenti ad hoc Metodi di indagine qualitativi a complemento delle analisi quantitative Migrazioni, forme di appartenenza Trasformazioni della società da un punto di vista della sociologia delle migrazioni, dell’eco e di cittadinanza: nomia, delle politiche sociali Strumenti quantitativi (rilevamenti ad hoc tramite questionari) e analisi di dati esistenti Approcci qualitativi per l’esplorazione di fenomeni emergenti Gestione dei servizi e Forme di gestione e di intervento Sistemi di gestione in una prospettiva aziendale nonché sociale, educativa e relazionaledelle strutture sociali nel settore socio-sanitario Sistema socio-sanitario nazionale e regionale e sue regole di funzionamento istituzionale e sanitarie e organizzativo Tecnica e strumenti nell’ambito della gestione economico-finanziaria, dell’organizzazione del lavoro, della valutazione delle prestazioni e dell’utenza delle strutture e dei servizi socio-sanitari Concezione di modelli di collaborazione tra operatrici/operatori sociali Pianificazione e realizzazione sostenibile dell’ambiente costruito/ abitativo. Problematiche tecniche ed economiche relative all’ambiente costruito ed abitativo Pianificazione ed esecuzione nell’ambito della costruzione sostenibile Competenze nell’ambito dell’identificazione, approfondimento e divulgazione Qualità delle attività Epidemiologia clinica ed assistenziale e delle prestazioni Problematiche di salute e loro evoluzione nell’ambito dello sviluppo del sistema socio-economico Teorie, concetti, e metodi operativi relativi alla raccolta e all’interpretazione dei dati clinici ed epidemiologici Raccolta di dati quantitativi ad hoc, loro elaborazione statistica e analisi Problematiche di trasferimento ed applicazione dei sistemi e degli strumenti di gestione della qualità nel campo socio-sanitario. Strumenti valutativi e modelli di presa in carico. Approcci di ricerca-azione qualitativi per il rilevamento della soddisfazione dei diversi attori Sistemi di gestione della qualità in ambito socio-sanitario Tecnologia sanitaria Tecnologie e prodotti per la dia- applicata gnosi, la cura e la terapia Potenzialità della tecnologia nell’ambito delle applicazioni sanitarie Applicazioni tecniche di simulazione multiscala per lo studio di problemi nanobiotecnologici Problematiche relative agli impatti socio-economici, sulla salute e sulla qualità di vita delle applicazioni delle ICT Concezione, sperimentazione e realizzazione di tecnologie e prodotti per la diagnosi, la cura e la terapia Metodologie di valutazione degli impatti dell’applicazione di ICT in campo sanitario Tecnologie di supporto in ambito socio-sanitario. Potenzialità di applicazione delle tecnologie di supporto in ambito socio-sanitario Concezione, sperimentazione e realizzazione di tecnologie di supporto in ambito sanitario Metodologie di valutazione degli impatti dell’applicazione di ICT in campo socio-sanitario Comunicazione ed Comunicazione ed innovazione educazione sanitaria didattica. e sociale Tecnologie di comunicazione e dei loro potenziali di sviluppo in campo sanitario e sociale Supporto della preparazione di corsi di training, di materiali multimedia e web per didattica, di e-pedagogy e l’organizzazione di corsi con metodi e tecnologie e-learning, nell’identificazione di nuove figure professionali in relazione alla comunicazione e alla didattica Reti didattiche e scambio di informazioni nella comunicazione e formazione sanitaria. Trasformazioni, delle nuove esigenze e modalità di trasmissione delle informazioni, della comunicazione e formazione in campo sanitario Sviluppo di sistemi di emergent intelligence (knowledge sharing e creazione collettiva di sistemi multimediali ed applicazioni internet per peer education) nonché di supporto infrastrutturale di networking Modelli e modi di comunicazione sociale e pedagogica in tema di promozione della salute, con rife- rimento sia ai campi della didattica formale che delle altre forme di informazione/educazione. Sviluppo, messa a punto e promozione di sistemi e percorsi per il sostegno dell’apprendimento e della partecipazione alla vita scolastica degli studenti giovani e degli adulti nelle diverse fasi della vita Comunicazione socio sanitaria in ambito scolastico – luoghi e metodi della formazione Costruzione di linee guida per la comunicazione sociale e l’attuazione di interventi pedagogici rivolti alla popolazione Costruzione di interventi per la promozione e l’attuazione di campagne informative e educative rivolte a gruppi target particolari / specifiche problematiche 237 Opportunità Accanto al consolidamento delle linee di lavoro già descritte, alcuni, in genere recenti, fatti istituzionali, rappresentano altrettante opportunità di sviluppo delle attività di ricerca. Si segnalano: a. la costituzione di Centri di competenza che hanno una connotazione tematica ricompresa in una o più delle diverse aree dell’Asse. Ad esempio: Inno3: innovazione, impresa e imprenditorialità (DSAS) (con riferimento nello specifico alle tematiche della Impresa/ imprenditorialità sociale) WeL: Welfare e Lavoro (DSAS) Benessere e qualità di vita della popolazione anziana (DSAN) WASH Competence Centre (SUPSI, trasversale) Ognuno di questi centri rappresenta una opportunità di aggregazione tematica interdisciplinare su cui far confluire gli sforzi dei ricercatori che hanno sviluppato competenze in proposito; b. sul piano degli utilizzi specialistici è possibile fare riferimento ad ulteriori strutture: il Centro di documentazione e ricerca sulle migrazioni (CDRM/DSAS); il Laboratorio di metodologia statistica (LABStat/DSAS) che consente di realizzare studi utilizzando metodi di analisi complessi; il Laboratorio di microbiologia applicata (DACD) di recentissima acquisizione da parte della SUPSI; 238 c. l’integrazione in SUPSI della ex Alta Scuola Pedagogica, oggi Dipartimento Formazione e Apprendimento, del Conservatorio della Svizzera Italiana e della Scuola Teatro Dimitri. Questa iniezione di competenze pedagogiche e artistiche rende possibile un grande dinamismo e sviluppo, sia nelle diverse Aree costituenti l’Asse 6, che sulla piu’ specifica tematica della “educazione alla salute”, intesa nel senso piu’ ampio del “ben-essere” personale e sociale in tutte le età della vita. Ancora, una ulteriore opportunità, ad oggi non sfruttata, è rappresentata dallo sviluppo di progetti assieme alla Fernfachhochschule Schweiz che, come è noto, ha al suo attivo una Formazione MAS in Promozione della Salute. Sul piano dei finanziamenti acquisiti vi è evidenza della consuetudine a frequentare tutte le principali istanze nazionali e internazionali. Inoltre sono attive collaborazioni con numerose Fondazioni e con le principali istanze cantonali, pubbliche e private, oltre che con una vasta gamma di altri attori locali. Rischi: Un ambito disciplinare come quello dell’Asse 6 rende opportuna la sua articolazione in Aree e Campi che, ad oggi, risultano popolati di progetti. Questa situazione è il frutto per lo piu’ di una volontà condivisa di singoli ricercatori, piuttosto che di una vera e propria strategia di asse e di coordinamento fra le diverse “anime” dello stesso. Questa situazione rischia, nel tempo, di far si’ che alcuni campi si spengano progressivamente, non per mancanza di tematiche, bensi’ per una carenza di energie intellettuali che vi si dedicano. Molto opportunamente, alcune parti della SUPSI (maggiormente il DTI) hanno comunque sviluppato una progettualità su tematiche sanitarie al di fuori delle linee di lavoro dell’Asse. Ciò si è verificato soprattutto quando la committenza di terreno era rappresentata da istanze mediche che ponevano specifiche questioni, riferite ad atti ed azioni di loro dominio. Se nel prossimo futuro, come da piu’ parti annunciato, si avvierà in Ticino il Master in Medicina, questa tendenza potrebbe accentuarsi. D’altra parte la medicina moderna si va sempre piu’ configurando come un campo disciplinare in cui, alla complessità crescente dei problemi clinici posti dalle persone, deve contrapporsi una risposta professionale altrettanto articolata e integrata. A questo tipo di visione cerca di fornire una risposta anche l’Asse 6 che, per sua natura, promuove una visione olistica dei temi sanitari. Sarebbe quindi opportuno che ogni parte della SUPSI coinvolta in progetti aventi contenuto sanitario, che nascono al di fuori dell’Asse 6, agisse un confronto con il coordinamento dello stesso, per ridurre duplicazioni di sforzi o per realizzare sinergie con altri progetti. Linee strategiche di sviluppo dell’asse Scientifiche In questi anni vi è stata una vivacità progettuale nel campo delle tematiche sociali e sanitarie in senso lato. E’ altrettanto evidente la diversità di tematiche che è possibile affrontare, sotto il mantello dei “Sistemi sociali e della salute pubblica”; tanto è vero che l’Asse risulta, ad oggi, suddiviso in 5 Aree e 12 Campi. Sul piano della azione strategica, una tale varietà fa si’ che l’Asse 6 non sia ad oggi un luogo organizzativo in grado di condizionare e indirizzare nessuna delle linee di ricerca in esso rappresentate. Le diverse “policy” su questa questione sono agite a livello di Dipartimento, di Istituto, di Laboratorio o di Centro di Competenza. Immaginare che l’Asse di Ricerca possa rappresentare un quinto livello di guida appare abbastanza improbabile, a meno di non prevedere che qualcuno delle predette istanze ceda spazio di riflessione e risorse a beneficio dell’asse stesso. Sarebbe utile incentivare il confronto e la individuazione di sinergie in ciascuna delle aree e campi piu’ sopra riprodotti, da agire attraverso incontri di area o di campo. In particolare sembra opportuno dar voce a quanti si trovano da minor tempo confrontati con le tematiche dell’asse, per valutare se e in che modo arricchire le loro proposte progettuali di ulteriori apporti disciplinari presenti nel nostro contesto. Potrebbe rivelarsi strategicamente utile, privilegiare, in un prossimo futuro, una riflessione a livello dell’asse sulle tematiche della educazione/promozione della salute e del rapporto fra esercizio/ frequentazione dell’arte e salute dei singoli e della collettività. Ricerche in questo campo avrebbero utili ricadute anche attraverso la disseminazione dei risultati nei percorsi formativi che si occupano di questa tematica. Riassumendo gli obiettivi scientifici dell’Asse 6 per il prossimo periodo possono essere così formulati: a. sviluppo delle tematiche della educazione/ promozione della salute e del rapporto fra esercizio/frequentazione dell’arte e salute dei singoli e della collettività; b. mantenimento della attuale varietà di interessi rappresentati e del posizionamento a livello locale, nazionale e internazionale conseguito. Organizzative Sul piano della gestione delle attività dell’asse, stanti i mandati e le risorse oggi disponibili, non è pensabile poter realizzare una azione di “governance” culturale ed operativa uniforme in tutte le aree e i campi. Un necessario e proficuo, ampio grado di libertà va lasciato ai diversi gruppi di ricercatori. Puo’ essere opportuno assegnare un mandato piu’ definito di coordinamento degli sforzi interdipartimentali ai diversi Referenti di ciascun Campo. Questa modalità di coordinamento potrebbe essere utilizzata sia nella fase di nuova progettazione di ricerca (competitiva e non), che di confronto interno sui progetti che ciascuno intende o sta sviluppando. E’ inoltre necessario ridefinire il quadro dei professionisti che fungono da coordinatori dei diversi Campi facendoli coincidere, ove possibile, con i Responsabili dei Centro di Competenza affini alle tematiche di asse. Va definito un ritmo di consultazione dei gruppi di ricercatori interessati ai diversi Campi (o Aree) e uno di confronto dell’intero gruppo di ricercatori che si è segnalato come componente dell’Asse. Va prevista una funzione di vice-responsabile dell’Asse. 239 Si ritiene maturo il tempo per una riflessione alla costituzione di un Centro di Competenza interdipartimentale sul tema della educazione/promozione della salute. Si ritiene necessario, come già accennato al paragrafo precedente, che, attraverso la collaborazione con il Servizio Ricerca USI-SUPSI, i componenti dell’Asse 6, siano informati circa i progetti in corso o in preparazione in altri ambiti della SUPSI aventi riferimenti disciplinari evidenti con quelli della sanità e socialità. Riassumendo dunque gli obiettivi organizzativi dell’Asse 6 per il prossimo periodo possono essere cosi’ formulati: Confermare/sostituire/individuare i referenti dei diversi Campi facenti parte delle cinque Aree in cui è suddiviso l’asse, attribuendo loro un mandato di raccordo e costruzione di occasioni di confronto interno per lo sviluppo di progetti di ricerca se opportuno; 240 Definire e implementare un ritmo di consultazione fra interessati ai diversi Campi (o Aree) e di confronto fra i componenti l’intero Asse; Individuare un vice-responsabile di Asse; Rinforzare la relazione fra il livello di governo dell’asse e il Servizio Ricerca USI-SUPSI per: – essere informati delle attività di ricerca a contenuto sanitario e sociale che si sviluppano in altri settori accademici interni o esterni alla SUPSI; – provvedere alle successive azioni di disseminazione mirata interna all’Asse. Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio Questo asse costituisce una piattaforma indispensabile per la promozione di collaborazioni interdipartimentali e interdisciplinari,che saranno finalizzate sia alla creazione di nuovi prodotti artistici, che alla realizzazione di studi sui diversi tipi di impatto dell’arte sul nostro territorio e sulla nostra società. Responsabile Asse Hubert Eiholzer [email protected] T + 41 (0)91 960 30 57 Motivazione Sia sul piano nazionale che su quello internazionale la ricerca artistica è una disciplina ancora giovane. Il suo scopo fondamentale è quello di favorire lo sviluppo delle arti in diversi ambiti della società. Questo implica il coinvolgimento di esperti provenienti da diverse discipline e la stretta collaborazione tra ricercatori e artisti. Descrizione Asse di ricerca: Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio L’Asse consiste in un programma di ricerca multidisciplinare teso a sviluppare una maggiore comprensione del ruolo delle arti nel benessere degli individui e della società, e il suo scopo fondamentale è eminentemente pratico: incrementare il coinvolgimento del pubblico della Svizzera Italiana nei confronti delle arti. Questo programma coinvolge le scuole affiliate (musica e teatro) ed i diversi dipartimenti SUPSI. Area di ricerca: Arte, Educazione, Mediazione (ArtEM) Allo stato attuale l’asse presenta una sola area di ricerca, i cui elementi principali sono: 1. la progettazione e realizzazione di eventi culturali di diverso genere e con diverse modalità, caratterizzati dalla presenza di elementi educativi e di mediazione Aree Campi Arte, Educazione, Mappa culturale e mediazione Mediazioneartistica 2. la costante attività di monitoraggio sui progetti realizzati, allo scopo di valutare l’impatto delle arti sulla società, sull’economia e sul territorio Obiettivi: - favorire la diffusione e l’apprezzamento di prodotti artistici; - incrementare il livello di partecipazione, di consapevolezza e di coinvolgimento dei cittadini nei confronti dell’arte e della cultura. Linee strategiche di sviluppo dell’asse Trattandosi di una disciplina di ricerca ancora molto giovane, il discorso relativo alle linee strategiche per il suo sviluppo è di notevole importanza. Riguardo al futuro di tale disciplina all’interno della SUPSI, si evidenziano tre sfide particolarmente rilevanti: - L’aumento della competitività tra le università, che richiederà in futuro ulteriori specializzazioni - La necessità di trovare fonti di finanziamento diversificate, soprattutto al di fuori del cantone - L’utilizzo ottimale delle risorse esistenti Le linee strategiche con relativi obiettivi (2013-16) dovrebbero aiutare a superare tali sfide e sono in linea con le indicazioni della Strategia SUPSI 2012-16/20 (30 October, 2010; chapter 3.3). Conoscenze e tecnologia IT, design, scienze sociali Produzione di eventi di mediazione Arti (in particolare musica, teatro e design), IT pedagogia, scienze sociali artistica Studi sull’impatto nel settore Scienze sociali, arti socio-sanitario 241 Scopo n.1 Aumentare il numero degli argomenti di ricerca all’interno dell’asse e dei dipartimenti di ricerca in funzione dello sviluppo dell’asse. Obiettivi Entro dicembre 2014 l’asse avrà avviato almeno 3 progetti rappresentativi, ognuno dei quali risponderà alle seguenti condizioni: - sarà multidisciplinare - sarà inter-dipartimentale e/o inter-istituzionale - sarà di tipo applicato Entro dicembre 2015, ogni dominio metodologico (empirico (qualitativo, quantitativo), concettuale/teorico, storico/ interpretative e tecnologico) avrà determinato un proprio profilo di competenza, sulla base dei progetti realizzati o in corso Entro dicembre 2015 esperti indipendenti avranno valutato le attività dell’asse Entro dicembre 2015 l’asse di ricerca avrà identificato ulteriori relazioni di lavoro tra ricercatori delle scuole d’arte e degli altri dipartimenti SUPSI Scopo n.2: L’organizzazione, le risorse e le condizioni di lavoro consentiranno il conseguimento di un livello di ricerca competitivo sul piano internazionale Obiettivi Entro settembre 2016, ognuno dei quattro domini metodologici avrà almeno un senior researcher impiegato come professore Entro dicembre 2015, per ogni progetto di ricerca ci sarà almeno un junior researcher in procinto di acquisire competenze di ricerca a livello MA o PhD. 242 Entro aprile 2015 l’asse avrà il suo spazio web in inglese per presentare i profili dei proprio ricercatori e i relativi progetti Entro settembre 2016, ci sarà per ciascuno dei 3 progetti rappresentativi un partner di livello nazionale o internazionale (ad un livello compreso tra lo scambio informale e la piena partecipazione) Scopo n.3 L’asse avrà prodotto un rilevante bagaglio di conoscenze riguardo alle pratiche, ai trend e alle opportunità nel mondo dell’arte e della ricerca, e una rete di relazioni con importanti stakeholders. Obiettivi Entro marzo 2016, l’asse avrà redatto un rapporto sui trend e le opportunità nel campo delle arti e della ricerca artistica. Entro settembre 2016, l’asse avrà individuato potenziali partner a livello internazionale per futuri progetti di ricerca e scambi di conoscenze. Entro dicembre 2016, i risultati di almeno 3 progetti condotti all’interno dell’asse saranno presentati nell’ambito di conferenze internazionali o riviste specializzate. Posizionamento dell’asse: opportunità offerte dalle risorse interne della SUPSI L’asse richiede una stretta collaborazione tra scuole d’arte professionali di alto livello (scuole affiliate) e senior researchers provenienti da varie discipline, in particolare scienze dell’apprendimento (DFA) e scienze sociali (DSAN/DSAS). In questo senso l’esperienza dei dipartimenti SUPSI con stakeholders regionali sarà di particolare importanza. Possibili finanziamenti L’asse di ricerca artistica, con il suo forte orientamento verso l’applicazione pratica e la sua esigenza di collaborare con stakeholders regionali, dovrebbe rendere possibile la generazione di fondi al di là dei due enti finanziatori principali in Svizzera (la Commissione tecnologia e innovazione e Fondo nazionale svizzero per la ricerca scientifica.). Inoltre, la creazione di programmi di mediazione artistica a livello nazionale (ad esempio con Pro Helvetia), e l’accresciuta consapevolezza dell’importanza di sostenere non solo la produzione artistica ma anche la sua ricezione, rendono prevedibili nuove possibilità per la ricerca di contributi esterni. Posizionamento L’asse si posiziona su diversi livelli: - a livello regionale l’asse favorirà il consolidamento delle collaborazioni della SUPSI con e al servizio della regione, creando progetti con stakeholders locali, ma anche offrendo eventi culturali e consulenze per le istituzioni culturali; - a livello nazionale il carattere interdisciplinare dell’asse, così come la compresenza di artisti di alto livello e di senior researchers uniti dall’interesse verso il ruolo dell’arte nel benessere dei cittadini, darà vita ad un contesto di ricerca unico, che darà un grado di visibilità che va ben al di là dei confini nazionali; - a livello internazionale, l’asse si impegna a dimostrare concretamente che la ricerca artistica è una vera e propria disciplina di ricerca, con il suo proprio orientamento e i suoi propri obiettivi. 243 Asse 8 – Sistemi educativi/formativi L’area di ricerca si occupa di studiare i soggetti direttemente interessati da processi di apprendimento, nella loro interezza, con o senza difficoltà specifiche, riferendosi principalmente a sistemi formali quali scuole o istituti educativi e senza trascurare i sistemi complessi nei quali questi sono inclusi, in un contesto costituito dalla configurazione spazio-temporale del luogo fisico o virtuale attrezzato per rispondere alle esigenze formative. Responsabile Asse Lorena Rocca [email protected] T + 41 (0) 58 666 68 06 1 L’insegnamento formale si svolge in istituti di formazione e porta al conseguimento di diplomi e qualifiche riconosciuti; l’insegnamento informale contempla l’apprendimento del singolo nell’ambito della vita quotidiana e l’insegnamento non formale si svolge al di fuori delle principali strutture d’insegnamento e formazione o parallelamente ad esse, sottoforma di insegnamento impartito in una prospettiva di apprendimento permanente che di solito non culmina nel conseguimento di diplomi (Consiglio Federale Svizzero (2011), Strategia per uno sviluppo sostenibile 2012-1015 http:// www.are.admin.ch/themen/nachhaltig/00262/00528/index.html?lang=it) 244 Motivazione Il rapporto fra apprendimento e sviluppo è un tema centrale dell’epistemologia genetica, dello studio della variabilità dei comportamenti individuali e sociali e dell’evoluzione delle culture e delle società. La dimensione della ricerca rende questa centralità ancora più significativa: ogni innovazione è infatti frutto di una scoperta, un’evoluzione, implica e presume un apprendimento ma per essere compresa (ed integrata nel tessuto sociale) deve generare nuovi apprendimenti. Il processo di cambiamento, nel suo senso più profondo, è sempre da intendere come un processo di adattamento e di modificazione della realtà ed in entrambi i casi come un processo con implicazioni, economiche, sociali, culturali ed etiche che devono essere considerate. La possibilità di aggregare, attorno ad un asse di ricerca, le peculiarità interdipartimentali al di là della prospettiva multidisciplinare in un incontro fra scienze esatte e scienze umane diverse è un’opportunità unica – leggasi prioritaria – per il DFA. Un’occasione resa possibile dalle specificità dei vari Dipartimenti della SUPSI e delle Scuole affiliate. In questa prima fase di proposta dell’asse gli intenti si declinano secondo una duplice direzione di ricerca: (a) il ruolo dell’educazione e della formazione alla sostenibilità – intesa come attitudine al cambiamento nel rispetto responsabile di un equilibrio tra l’ambito sociale, ambientale ed economico; (b) la sostenibilità come principio e paradigma con il quale (ri)leggere e (ri)orientare i curricoli all’interno di sistemi educativi e formativi. Ogni finalità emergente si confronta infatti con la necessità di promuovere percorsi di sensibilizzazione orientati al cambiamento rivolti a ogni fascia d’età nei differenti contesti di apprendimento (formali ma anche informali e non formali ). Allo sesso tempo, ogni scienza si misura con l’esigenza di proporre una didattica disciplinare professionalizzante efficace ed efficiente aperta alla responsabilità e alla cultura della sostenibilità. In sintesi obiettivo dell’asse è promuovere una ricerca applicata alle situazioni di apprendimento che ponga al centro del processo di indagine gli aspetti dinamici che interessano l’incontro fra il soggetto che apprende e le qualità educative e formative dichiarate ed implicite nei contesti e nelle situazioni, lungo tutto il ciclo della vita e all’interno di sistemi educativi dati. Descrizione La formazione e l’educazione al centro dei processi In quest’ottica, la ricerca all’interno del DFA orientata ai sistemi educativi e formativi nasce dall’esigenza di promuovere proficue interazioni tra i diversi approcci al pensiero scientifico a partire dalla fiducia/riconoscimento nel mandato/valore/potenzialità dell’educazione e della formazione. Questa richiede un’attitudine culturale volta a riconoscere la rilevanza dei processi (e non solo dei risultati) in cui la comunità e i soggetti, il suo e il loro benessere siano la meta da raggiungere e il punto di partenza. Requisito fondamentale è l’attenzione e il riconoscimento delle differenze e diversità per: - aiutare a superare la frammentazione dei vissuti e delle esperienze, educando i soggetti a conferire senso all’esistenza, integrando e connettendo saperi e competenze, bilanciando e valorizzando aspetti complementari quali ad esempio: conoscenze e valori, cognizione e affettività, individualità e cittadinanza, conoscenza e azione, razionalità e intuizione, presente e futuro, locale e globale, ieri-oggi-domani, qui-altrove; - sostenere il processo di costruzione dell’identità personale e sociale insegnando a gestire la complessità (dell’informazione, delle esperienze, dei punti di vista…) e la mutevolezza dell’esistenza offrendo strumenti (competenze e valori) che aiutino il - - - - - - Figura 1 soggetto nel processo di attribuzione di significato, rendendolo capace di costruire relazioni significative e autentiche, attraverso la conoscenza delle radici e l’apertura all’alterità; promuovere ambiti di ricerca sostenibili e quindi innovativi e costruttivi, capaci di attingere alle diverse risorse della cultura per prospettare e realizzare un’esistenza e un futuro sostenibile; offrire contesti educativi e formativi olistici, in cui sono riconosciute tutte le dimensioni educative (dall’impianto pedagogico ed etico alla scelta dei contenuti e delle modalità relazionali, dalle strutture organizzative al curriculum) ma soprattutto in cui è posta al centro la promozione della persona intera, soggetto, allievo/studente, cittadino e della società nel suo insieme; proporre approcci trasversali alle discipline e per problemi situati; orientati ai processi e al loro valore aggiunto oltre che al prodotto (conoscenza, competenza o abilità), alla proposta di contesti per l’apprendimento di tipo esperienziale e partecipativo, piuttosto che all’offerta di un sapere standardizzato ed interamente dato; orientare i sistemi educativi e formativi ai valori nei termini di una vera educazione morale, che promuova la capacità e la motivazione a sentirsi responsabili e a prendersi cura di sé e degli altri, del territorio, delle future generazioni; promuovere l’inclusività dei soggetti – tutti e per tutta la vita – nei sistemi educativi e formativi e nei contesti di apprendimento formale, non formale ed informale; concepire la valutazione quale dimensione retroattiva in grado di fornire elementi di riflessione sulle personali pratiche, ma anche in generale sul funzionamento dei sistemi formativi. Aree e campi di ricerca L’asse di ricerca si articola in tre aree distinte e complementari (fig. 1). Le aree di ricerca interne all’Asse sono definite tanto dai termini Soggetti, Sistemi educativi e Contesti, quanto dagli spazi di interazione/sovrapposizione tra questi. Al centro vi è lo scopo principale, il processo che giustifica qualsiasi attività dell’asse ovvero l’apprendimento. Una caratteristica che contribuisce a dare rilevanza alle relazioni e a definirne l’evoluzione è la considerazione costante dello stesso lungo l’asse diacronico individuale e sistemico. In linea con i paradigmi della complessità e della sostenibilità in educazione, la dimensione etico/metodologica include la propensione alla partecipazione e al coinvolgimento come stile di conduzione dei processi attivati. Aree di ricerca: Soggetti: Quest’area si occupa di studiare tanto i soggetti direttemente interessati da processi di apprendimento, nella loro interezza, con o senza difficoltà specifiche, nell’ambito del ciclo di vita, quanto i soggetti in relazione diversa con gli apprendimenti del primo (genitori, docenti e dirigenti scolastici innanzitutto, ma ugualmente, in un contesto più ampio gli altri attori sociali). Sistemi educativi: Principalmente si fa riferimento ai sistemi formali quali scuole o istituti educativi, ma non si trascurano i sistemi complessi nei quali quelli formali sono inclusi, ad esempio: cicli di studio, percorsi di transizione o sistemi educativi nazionali nel loro insieme. 7. Transizione dai sistemi formativi al territorio asse 1. Valutazione di competenze in ambito formativo aree 2. Incisività dei soggetti nei sistemi educativi 8.Studio e analisi dei contesti educativi e formativi soggetti 3. Strategie di apprendimento 9. Relazione scuola–famiglia 4. Benessere nei sistemi educativi e formativi 10. Educazione e prevenzione 5. Transizioni all’interno dei sistemi educativi e formativi sistemi educativi A contesti 1 1. Processi identitari lungo il ciclo della vita 12. Equità in educazione 13.Etica professionale nei sistemi educativi e formativi 6. Monitoraggio dei sistemi educativi e formativi Partecipazione / coinvolgimento 245 Contesti: Con contesti si intendono sia la configurazione spazio temporale del luogo fisico o virtuale intenzionalmente attrezzato per rispondere alle esigenze formative -la situazione d’apprendimento- sia l’ambito socio-culturale nel quale il processo di apprendimento può avere luogo -il sistema gerarchico dei contesti-. i contesti non progettati a scopo educativo. In quest’area sono compresi, come campi di studio, anche i momenti e i processi in entrata e in uscita dai sistemi educativi. Tra le aree di ricerca “Soggetti” e “Contesti” l’intreccio mette in evidenza il rapporto tra l’individuo e il contesto esterno al sistema educativo in un mutuo processo di influenzamento reciproco. Campi di ricerca: Esempi di campi di studio, nella gradualità che caratterizza il passaggio dai “Soggetti” ai “Sistemi Educativi”, sono visibili in figura 1. Nel rapporto tra le aree di ricerca “Sistemi educativi” e “Contesti” lo spazio di sovrapposizione identifica ambiti educativi di tipo formale, informale e non formale aprendo all’opportunità di valutare le interazioni con Aree Soggetti/Sistemi educativi Campi Conoscenze interne all’asse Valutazione di competenze in ambito formativo Conoscenze disciplinari Capacità di analisi quali/quantitativa del dato Capacità di produrre strumenti di rilevazione Inclusività dei soggetti nei sistemi Competenze in pedagogia speciale e dell’inclusione educativi Strategie di apprendimento Competenze didattiche disciplinari Competenze di analisi dei sistemi Capacità di analisi quali/quantitativa del dato Capacità di allestire ambienti di apprendimento materiali e virtuali Benessere nei sistemi educativi e formativi Capacità di lettura dei contesti formativi/educativi Competenze legate all’educazione socio/affettiva Transizioni all’interno dei sistemi educativi e formativi Conoscenza del contesto formativo cantonale e nazionale Capacità di costituire reti di collegamento tra i sistemi educativi e il territorio Monitoraggio dei sistemi educativi e formativi Conoscenza del sistema scolastico ticinese e svizzero Capacità di lettura e divulgazione del dato Sistemi educativi/Contesti Transizioni dai sistemi formativi al territorio Conoscenza del sistema scolastico e del contesto territoriale locale Capacità di analisi quali/quantitativa e di divulgazione del dato Studio e analisi dei contesti educa- tivi e formativi Conoscenza del sistema formativo non-formale e informale Capacità di lettura dei contesti formativi alla luce dell’evoluzione epistemologica delle singole discipline Capacità di collegare le opportunità formative dei contesti non formali ed informali ai sistemi educativi Competenze nelle metodologie di valutazione degli impatti dell’applicazione delle speri- mentazioni educative disciplinari a scala micro, meso e macro Contesti/Soggetti Capacità di lettura del contesto familiare Competenze nell’integrazione dei sistemi scuola/famiglia Relazione scuola-famiglia Educazione e prevenzione Competenze nello sviluppo di percorsi educativi e formativi orientati alla prevenzione (in ambito sociale, economico ed ambientale) Competenze nell’applicazione e nell’analisi dell’impatto di modelli orientati alla partecipa- zione e alla governance scolastica ed extrascolastica Processi identitari lungo il ciclo di vita Competenza nella definizione del concetto di identità Capacità di definizione del concetto di identità lungo il ciclo della vita Equità in educazione Competenze di analisi di genere Competenze di analisi quali/quantitativa di dati socio demografici Etica professionale nei sistemi educativi e formativi Competenze di definizione dell’etica professionale anche in chiave diacronica Tab. 1: i campi di ricerca e le competenze interne all’Asse 8. 246 Posizionamento dell’asse: opportunità La ricerca alla SUPSI su questo asse può veder convergere diverse tradizioni differentemente consolidate. Esistono infatti esperienze pluriennali relative alla ricerca collegata con le dimensioni didattiche e disciplinari applicate al mondo della scuola, esperienze legate alla valutazione di competenze e al monitoraggio ed esperienze relative alla rilevazione e promozione dei processi di inclusione. All’interno della SUPSI si riconosce all’asse la possibilità di far convergere delle spinte all’innovazione del sistema scuola e del sistema educativo e formativo nel suo insieme con le molteplici discipline. La presenza di una pluralità di dipartimenti differentemente specializzati potrebbe infatti fornire un volano forte per incentivare e sviluppare la ricerca in questa direzione. Centrale risulta anche il ruolo della divulgazione scientifica e della traduzione della scoperta in prassi didattica da inserire all’interno dei curricola di studi. Questo si traduce nella ricerca di nuovi ed efficaci mezzi per la disseminazione dell’innovazione a differenti fasce di età in diversi contesti (formali, non formali, informali). Il collocamento del DFA come partner consolidato del mondo della scuola è inltre un punto forte che conferisce contemporaneamente all’asse tanto degli spazi di applicazione quanto la possibilità di individuare e sviluppare delle partnership costanti. Infine, l’opportunità di intervenire con strumenti formativi formali, informali e non formali contribuisce a sviluppare comportamenti e atteggiamenti coerenti con i cambiamenti sociali legati alla modifica delle richieste del mondo del lavoro e alla presenza di nuovi oggetti o tecnologie. Le competenze interne all’Asse SisEdu e i possibili intrecci I recenti sviluppi del DFA hanno visto la costituzione di tre Centri di Competenza (CC) che rispondono ad esigenze prioritarie del territorio. In particolare, il Centro innovazione e ricerca sui sistemi educativi (CIRSE) si propone di contribuire al miglioramento della qualità del sistema educativo, alla sensibilizzazione e alla formazione degli insegnanti (in abilitazione e in servizio) arricchendo in maniera costante e durevole il proprio livello scientifico nell’ambito della ricerca in educazione. Il Centro di didattica dell’italiano e delle lingue nella scuola (DILS) si occupa della ricerca e della formazione di base e continua nell’ambito dell’insegnamento dell’italiano e delle lingue presenti in tutti i curricola scolastici del Canton Ticino, con particolare attenzione per la scuola dell’obbligo. Il Centro scuola e società (CSS) promuove la formazione, la ricerca e l’informazione sui rapporti tra individuo, scuola e società. Al di fuori dei centri di competenza (ECC) si collocano numerose ricerche collegate ad ambiti molto eterogenei tra loro ma centrate, in misura prevalente, sul miglioramento dell’apprendimento nelle discipline scientifiche, sul rapporto uomo/ambiente/ territorio e sul benessere a scuola. Le linee di azione dei CC e degli ECC sono funzionali allo sviluppo dell’asse e toccano tutti i campi delineati costituendo un valore aggiunto importante per la ricerca all’interno dell’Asse 8 (vedi tab. 1). Possibili finanziamenti Nelle aree afferenti a questo asse sono in corso attualmente progetti finanziati dal Cantone, dal FNS e dall’Unione Europea (in particolare nel programma Lifelong Learning nei sottoprogrammi Comenius – per le scuole dell’obbligo – e Leonardo – per la formazione professionale – ora Erasmus Plus). Sono inoltre di interesse i finanziamenti per i progetti in cooperazione internazionale, ambito nel quale la SUPSI è, nel suo insieme, molto profilata, quindi il programma R4D del FNS o i fondi della KFH. Infine, non è da sottovalutare l’impegno di Fondazioni Private come la Geber Rüf Stiftung (con il programma BREF) e la Fondazione Jacobs (che ha finanziato il progetto Call Them Emotions al DFA, e il programma Paysages Educatifs). Microprogetti e sperimentazioni locali possono appoggiarsi a diverse fonti, come ad esempio la fondazione éducation21 e il DECS. Linee strategiche di sviluppo dell’asse A breve/medio termine (2014 e 2015) è possibile identificare le seguenti azioni: - formare un gruppo di asse e definirne le modalità di lavoro; - identificare nuove idee di progetto interne all’asse e inter-asse; - presentare l’asse di ricerca ai gruppi di lavoro attivi nei diversi spazi del sistema educativo e formativo cantonale; - dare visibilità all’asse tramite le attività dei membri. 247 Il futuro della ricerca in SUPSI: proiezioni e proposte A fine 2013 siamo giunti a un traguardo importante, consolidato nei risultati quantitativi indicati nelle statistiche e in quelli qualitativi descritti nelle definizioni delle attività allo stato attuale (vedi paragrafi precedenti). Il posizionamento in Svizzera è assicurato e la finestra internazionale ben aperta nella direzione che più si adatta ad una Scuola universitaria professionale. Siamo anche pronti per il futuro che potremmo delineare come segue (con tutte le possibili varianti del caso che si potranno evidenziare di volta in volta). Per quanto riguarda l’evoluzione scientifica, l’accento sarà fortemente guidato dalle necessità d’innovazione del territorio. Esse dovranno essere perseguite cercando soluzioni in un’ottica sovraregionale e sovranazionale. Le grandi sfide che ci concerneranno da vicino sono: • La nuova politica energetica e in generale delle risorse naturali, gli strumenti tecnici, sociali, organizzativi ed economici per realizzarla. • La forte evoluzione della popolazione, sia per il movimento migratorio (o la semplice pressione derivata), sia per il cambiamento della piramide dell’età, e i relativi cambiamenti nei modelli sanitari e sociali. • I cambiamenti nel modo di interagire dovuti alla rivoluzione delle tecnologie dell’informazione. Il futuro della ricerca in SUPSI Almeno su questi punti la SUPSI dovrà essere presente sfruttando quanto già sa fare e crescendo ulteriormente. Argomenti così vasti dovranno avere declinazioni più puntuali che possiamo iniziare a delineare. a) La questione energetica si affronta anche su aspetti di comportamento sociale, condizioni quadro ed evoluzioni economiche. La partecipazione in progetti ancora più multidisciplinari dovrà essere quindi favorita. Le scelte di lunga durata dovranno accompagnare le decisioni di più breve termine nella progettazione di nuovi prodotti e servizi. b) Nella tecnologia al supporto delle cure le valutazioni di usabilità e accettazione dovranno essere inserite a priori in ciascun progetto. Significa quindi 248 sviluppare competenze più approfondite in quest’ ambito e una più forte relazione tra tecnica, psicologia, comportamento, educazione. c) Anche nello sviluppo di nuove tecniche di comunicazione vale quanto notato al punto b). Probabilmente però in modo addirittura rafforzato e anche tenendo conto di nuovi adattamenti sociali più incisivi e influenzanti tutta la società. Sia per l’apprendimento automatico e la robotica, sia nelle interfacce uomo-sistema, sia nell’algoritmica a supporto di decisioni o fino all’intelligenza artificiale, non si potrà parlare di ricerca applicata se l’applicazione non sarà convalidata nel suo utilizzo. Convalida strettamente legata ad aspetti di scienze umane. La nostra organizzazione interna verosimilmente dovrà quindi adattarsi in modo dinamico definendo tavoli di lavoro nuovi o rivisti. Per rendere possibile il lavoro dei gruppi di asse si potrebbe prevedere di destinare un finanziamento minimo di base a ciascuno di loro commisurato al volume dei progetti trattati. Nella gestione operativa sarà necessario rendere visibile e incisivo il coordinamento degli assi concedendo un potere di supervisione attiva sui progetti (approvazione dei progetti multidisciplinari). I responsabili degli assi di ricerca dovrebbero far parte delle direzioni dei dipartimenti ai quali sono affiliati in modo che la loro azione sia coerente all’interno del dipartimento che guida l’asse. Infine gli eventuali finanziamenti con fondi dedicati alla strategia della ricerca devono avere il chiaro obiettivo di accelerare temi o argomenti definiti prioritari. Potrebbero essere messi in atto con messe a concorso aperte ai temi degli assi (una o due all’anno) e basarsi sempre sul principio di un ritorno misurato di progetti finanziati da enti competitivi o mandati acquisiti da esterni. La misura di questo parametro dovrebbe andare ad arricchire la valutazione per la concessione di finanziamenti successivi per quei ricercatori, in quel tema o in quell’asse. Il futuro della ricerca in SUPSI: proiezioni e proposte A fine 2013 siamo giunti a un traguardo importante, consolidato nei risultati quantitativi indicati nelle statistiche e in quelli qualitativi descritti nelle definizioni delle attività allo stato attuale (vedi paragrafi precedenti). Il posizionamento in Svizzera è assicurato e la finestra internazionale ben aperta nella direzione che più si adatta ad una Scuola universitaria professionale. Siamo anche pronti per il futuro che potremmo delineare come segue (con tutte le possibili varianti del caso che si potranno evidenziare di volta in volta). Per quanto riguarda l’evoluzione scientifica, l’accento sarà fortemente guidato dalle necessità d’innovazione del territorio. Esse dovranno essere perseguite cercando soluzioni in un’ottica sovraregionale e sovranazionale. Le grandi sfide che ci concerneranno da vicino sono: • La nuova politica energetica e in generale delle risorse naturali, gli strumenti tecnici, sociali, organizzativi ed economici per realizzarla. • La forte evoluzione della popolazione, sia per il movimento migratorio (o la semplice pressione derivata), sia per il cambiamento della piramide dell’età, e i relativi cambiamenti nei modelli sanitari e sociali. • I cambiamenti nel modo di interagire, i diversi modelli socio economici, educativi e di impresa, dovuti anche alla rivoluzione delle tecnologie dell’informazione. Almeno su questi punti la SUPSI dovrà essere presente sfruttando quanto già sa fare e crescendo ulteriormente. Argomenti così vasti dovranno avere declinazioni più puntuali che possiamo iniziare a delineare. a) La questione energetica si affronta anche su aspetti di comportamento sociale, condizioni quadro ed evoluzioni economiche. La partecipazione in progetti ancora più multidisciplinari dovrà essere quindi favorita. Le scelte di lunga durata dovranno accompagnare le decisioni di più breve termine nella progettazione di nuovi prodotti e servizi. b) Nella tecnologia al supporto delle cure le valutazioni di usabilità e accettazione dovranno essere inserite a priori in ciascun progetto. Significa quindi sviluppare competenze più approfondite in quest’ ambito e una più forte relazione tra tecnica, psicologia, comportamento, educazione. c) Anche nello sviluppo di nuove tecniche di comunicazione vale quanto notato al punto b). Probabilmente però in modo addirittura rafforzato e anche tenendo conto di nuovi adattamenti sociali più incisivi e influenzanti tutta la società. Sia per l’apprendimento automatico e la robotica, sia nelle interfacce uomosistema, sia nell’algoritmica a supporto di decisioni o fino all’intelligenza artificiale, non si potrà parlare di ricerca applicata se l’applicazione non sarà convalidata nel suo utilizzo. Convalida strettamente legata ad aspetti di scienze umane. La nostra organizzazione interna verosimilmente dovrà quindi adattarsi in modo dinamico definendo tavoli di lavoro nuovi o rivisti. Per rendere possibile il lavoro dei gruppi di asse si potrebbe prevedere di destinare un finanziamento minimo di base a ciascuno di loro commisurato al volume dei progetti trattati. Nella gestione operativa sarà necessario rendere visibile e incisivo il coordinamento degli assi concedendo un potere di supervisione attiva sui progetti (approvazione dei progetti multidisciplinari). I responsabili degli assi di ricerca dovrebbero far parte delle direzioni dei dipartimenti ai quali sono affiliati in modo che la loro azione sia coerente all’interno del dipartimento che guida l’asse. Infine gli eventuali finanziamenti con fondi dedicati alla strategia della ricerca devono avere il chiaro obiettivo di accelerare temi o argomenti definiti prioritari. Potrebbero essere messi in atto con messe a concorso aperte ai temi degli assi (una o due all’anno) e basarsi sempre sul principio di un ritorno misurato di progetti finanziati da enti competitivi o mandati acquisiti da esterni. La misura di questo parametro dovrebbe andare ad arricchire la valutazione per la concessione di finanziamenti successivi per quei ricercatori, in quel tema o in quell’asse. Ma su tutto questo saranno il Consiglio e la Direzione SUPSI a riflettere ed esprimersi compiutamente. 249 250 Editore Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana Direzione del progetto Giambattista Ravano Coordinamento del progetto Andrea Degiorgi Progetto di comunicazione e concezione grafica Laboratorio cultura visiva Hanno inoltre collaborato Team di progetto: Riccardo Cappelletti, Andrea Degiorgi, Andrea Delucchi, Luca Morici Responsabili assi: Siegfried Alberton, Ezio Cadoni, Emanuele Carpanzano, Andrea Cavicchioli, Hubert Eiholzer, Luca Maria Gambardella, Lorena Rocca, Roman Rudel Fotografie © Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana © Renato Quadroni © AET Stampa Tipografia Poncioni, Losone Carta Copertina: Amber Graphic Offset FSC 350gm2 Pagine interne: Amber Graphic Offset FSC 150gm2 Font SUPSIFedra Serif SUPSIFedra Sans Tiratura 2’000 copie Questa pubblicazione è stata stampata su carta FSC SUPSI Le Gerre, CH-6928 Manno, www.supsi.ch © Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana Agosto 2014 251 250 © Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana Agosto 2014 SUPSI Le Gerre CH-6928 Manno www.supsi.ch ISBN 978-88-7595-103-0 254