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Intervista: Progetto H2020 INTCATCH. Con il Prof. Farinelli - Università di Verona


Il mio interesse per il progetto INTCATCH a cui partecipa l'Università di Verona è triplice. Il primo motivo è che si tratta di un progetto finanziato dal programma Horizon 2020 con ben otto milioni di euro di cui quasi due milioni sono di spettanza dei partner italiani. Il secondo motivo sta nel particolare settore applicativo del progetto focalizzato al monitoraggio e alla salvaguardia dei bacini idrici con natanti-drone. Il terzo motivo risiede nel fatto che l'obiettivo di INTCATCH va oltre lo sviluppo della mera tecnologia robotica e punta a creare un ecosistema tecnologico a valore aggiunto basato sui dati rilevati dal drone. Per capirne di più ho contattato il Prof. Alessandro Farinelli del Dipartimento di Informatica dell'Università di Verona, che ha il ruolo di WP Leader & Technical Director nel progetto.

Andrea: le poche informazioni che ho trovato sul sito della Commissione Europea mostrano che l’Italia è ben rappresentata in INTCATCH.

Farinelli: su 20 partner di progetto sei sono italiani. La ricerca italiana è molto importante nel progetto. L’Università di Verona si occuperà dello sviluppo del software di controllo di alto livello delle barche robotiche per la raccolta di dati geo-referenziati che sono commercializzate dalla società Platypus LLC; di competenza di Technital Spa ci sarà la parte di decision support system e lo sviluppo del modello del bacino idrico di interesse; Algorithmica srl si occuperà sia dell’ingegnerizzazione delle piattaforme robotiche (aggiungendoci una serie di sensori sviluppati durante il progetto) sia della gestione dei dati mediante piattaforme Cloud; infine Personal Genomics srl si occuperà dell’analisi genetica dell’inquinamento nel bacino idrico. Nel progetto partecipano anche due istituzioni pubbliche quali Azienda Gardesana Servizi e l'Istituto Superiore di Sanità. Nell’Università di Verona questo progetto coinvolge trasversalmente diversi dipartimenti: quello di Informatica, a cui appartiene il Prof. Farinelli, e quello di Biotecnologie a cui appartiene il Prof. Fatone, che si occuperà della gestione delle acque.

Come nasce l'idea di usare barche robotiche per il rilevamento dei campioni di acqua. E perché?

L’idea di utilizzare le barche robotiche nasce da una lunga collaborazione tra l’università e il progettista delle barche che sono già commercializzate sul mercato e quindi richiedono solo di essere adattate al campo di utilizzo. Questo è anche un punto di forza del progetto INTCATCH che per acquisire finanziamenti attraverso Horizon 2020 doveva dimostrare di essere velocemente portabile sul sul mercato europeo sotto forma di prodotto, ovvero il Technological Readiness Level.

A proposito di readiness quello che mi ha colpito leggendo del progetto è che si parla di sviluppare un nuovo modello di business basato sul franchise dell’idea.

Infatti, questo progetto è stato finanziato con una linea di finanziamento denominata IA (Innovative Action) che non prevede la ricerca di base ma la vera e propria applicazione al mercato. Quindi la parte di business model è fondamentale. L’idea scaturita dal consorzio dei partecipanti è di proporre un modello di monitoraggio delle acque più avanzata di quello usato oggi, grazie a una serie di tecnologie innovative quali l’analisi genomica, il modello idrogeologico, le barche robotiche che permettono di raccogliere dati geo-referenziati, l’accessibilità dei dati attraverso il Cloud, ecc.

Mettendo insieme queste tecnologie è stato possibile creare un nuovo modello di servizio ad alto valore aggiunto che potrà essere proposto sotto forma di franchise ai potenziali stakeholder sia nella sua completezza sia nelle sue varie parti componenti a seconda delle attività a cui è interessato il potenziale acquirente. Il driver dell’idea è di permettere anche alle piccole organizzazioni non governative, come le ONG, di fare un monitoraggio sofisticato senza dover investire milioni di euro in attrezzature e personale. Il progetto INTCATCH sposta quindi il valore sui dati, offrendo la collezione dei dati a basso costo attraverso tecnologie innovative e semplici da usare. Uno dei partner di progetti è l’Environmental Agency Inglese che ha come obbiettivo di permettere alle ONG di fare sempre più attività di monitoraggio in modo da creare un circolo virtuoso tra chi preleva i dati e chi li utilizza. In Inghilterra c’è già un tessuto sociale molto attento ai problemi ambientali che si concretizza nei cosiddetti “Trust” ovvero delle comunità locali che hanno interesse nel monitorare lo stato dell’acqua. Il progetto ha come scopo abilitare queste comunità locali a fare monitoraggio con strumenti di alto livello ma a basso costo.

Il progetto ha anche lo scopo di migliorare gli strumenti che gli inglesi già stanno utilizzando sotto forma di barche radiocomandate, le “ARC Boat”, che sono già un primo passo ma che non portano un drastico abbattimento del costo tecnologico dipendendo questo dai sensori e dal tipo di piattaforma che utilizzerà l’utente finale. Il progetto INTCATCH invece utilizzerà piattaforme robotiche già disponibili sul mercato al fine di vendere il servizio e non l’infrastruttura tecnologica, (tanto che vi è anche l’idea di creare dei contratti di leasing delle barche robotiche) e di renderlo fruibile a persone che non abbiano particolari skill tecnologici o professionali nella robotica. L’Italia si focalizzerà sullo scopo di rendere facile l’utilizzo dell’infrastruttura tecnologica dei dati, dalla loro acquisizione al loro utilizzo.

Quindi ricapitolando, se io devo fare il monitoraggio di una zona del lago di Varese vi chiamo e voi mi fornite un servizio chiavi in mano senza dovermi preoccupare di comprare tecnologia, formare il mio personale, ecc. Questo progetto mi ricorda molto l’esperienza tedesca di 365FarmNet, consorzio composto da 27 partner tra cui produttori di macchinari agricoli robotizzati, società di assicurazione, esperti di meteorologia, produttori di sementi, fornitori di soluzioni all’agricoltura che offrono un servizio chiavi in mano per il miglioramento della produzione sul campo grazie alla collezione di dati geo-referenziati e alla gestione delle operazioni con un unico tool software. Insieme forniscono un servizio a valore aggiunto che nessuna delle società partner presa singolarmente potrebbe offrire al cliente.

Il progetto INTCATCH riflette bene quanto esemplificato da 365FarmNet, con la differenza che mentre nel campo agricolo c’è la necessità di migliorare l’efficienza produttiva del campo nel progetto INTCATCH il focus è ridurre drasticamente i costi di raccolta ed elaborazione dei dati mantenendo la qualità dell’acqua. Infatti ancora oggi le rilevazioni sono basate sulla raccolta di campioni di liquido che vengono poi esaminati in laboratorio. Hanno quindi un costo elevato e non permettono di avere l’informazione della distribuzione delle grandezze di interesse sul bacino idrico (ad esempio come è distribuito il PH del lago).

Parliamo del sistema di rilevamento. I battelli sono a guida autonoma, o semi-autonoma? Ci sono gli stessi problemi che troviamo nell’utilizzo dei droni volanti?

La normativa è diversa, non essendoci gli stessi problemi di sicurezza in uno specchio d’acqua. Le barche-drone vengono sempre monitorate dall’operatore che però si limita a dare comandi di alto livello relativi a quali aree esplorare, poi l’intelligenza artificiale a bordo pensa a guidare il natante. Va anche tenuto conto che ogni campagna di raccolta dati può durare 2-3 ore in totale. La raccolta si fa poi solo in presenza di eventi importanti quali eventi meteorologici o eventi di altra natura. Quindi le barche non restano in acqua ma vengono messe solo per brevi periodi.

Un altro aspetto importante è la possibilità di avere i dati disponibili in tempo reale attraverso il Cloud. Questo permetterà di variare la strategia di raccolta dei dati al momento basandosi sulle letture istantanee dei dati raccolti dalle macchine. Ad esempio, se durante la raccolta dati si nota che il valore dell’ossigeno disciolto è più basso del previsto, posso automaticamente riorientare il lavoro dei droni verso quella zona per acquisire maggiori informazioni. Con il metodo attuale invece la raccolta e l’analisi sono due step separati e consecutivi a distanza di tempo. Nel progetto si utilizzeranno sia le barche radiocomandate ARC sia quelle robotiche, pertanto la presenza dell’operatore è costante e in contatto diretto. La coesistenza dei due sistemi permette di rilevare parametri dell’acqua diversi tra loro dato che le diverse categorie di barche portano sensori differenti. Le ARC possono fare rilevazioni di batimetria e flussimetria, che le barche robotiche non hanno a bordo per risparmiare nel costo dell’attrezzatura; un sensore di batimetria costa ancora molto che il mercato non è così sviluppato da rendere interessante per un produttore investire in ricerca e sviluppo allo scopo di abbattere il prezzo, così come è successo per altri tipi di sensori utilizzati nei droni volanti quali i sensori GPS, le basi inerziali, i sensori termici, ecc. A questo proposito, per tenere basso il costo di produzione delle barche robotiche l’idea progettuale è di utilizzare come sistema di navigazione uno smartphone che ha GPS, connettività dati e altri sensori adatti alla navigazione. La sfida è capire se l’accuratezza che può fornire uno smartphone sia abbastanza elevata da non compromettere la qualità del progetto.

Un'altra cosa che mi viene in mente parlando di rilevamento dei dati è relativa a quali dati vi servono nel progetto: solo quelli rilevati dalle barche, o avrete necessità di integrare altri dati rilevati da fonti diverse come UAV, nano-satelliti, satelliti in orbita? Faccio questa domanda perché in altri ambiti quali l’agricoltura la data fusion tra dati diversamente strutturati raccolti dalle macchine agricole, dai droni che sorvolano il terreno e dai nano-satelliti rappresenta un ulteriore elemento di complicazione progettuale comunque a beneficio della completezza dell’informazione poi disponibile all’utilizzatore finale.

Nel progetto INTCATCH non è prevista l’integrazione di dati da fonti diverse, a parte quelli meteorologici che permettono di avere predizioni di particolari piogge che possano fare luogo a un “run-off” ovvero a uno scivolamento dell’acqua dal terreno al bacino idrico, molto importante in caso di terreni agricoli che possono contaminare il bacino idrico con i fertilizzanti trasportati a valle dall’acqua. A parte questo caso, i dati verranno esclusivamente rilevati dalle barche e integrati con dati raccolti in passato per sviluppare il modello delle correnti. Per la mappatura verranno usati i dati satellitari già disponibili (ad esempio Google Maps). Il problema della data fusion nel progetto INTCATCH è piuttosto relativo a integrare i dati raccolti dai vari sensori delle barche che navigano nel bacino idrico. Livello di PH, livello di conducibilità, e concentrazione di ossigeno presi dalle barche robotiche. A questi vanno aggiunti i dati batimetrici e flussimetrici presi dalle barche radiocomandate e infine vanno aggiunti quelli elaborati con l’analisi genomica. L’integrazione dei dati è però abbastanza semplice perché i dati genomici non saranno puntuali bensì aggregati per ciascuna area di rilevamento e rimangono solo da aggregare i dati di batimetria e quelli di ossigeno disciolto in acqua. La data fusion non è il problema principale di questo progetto.

Perché il gruppo di progetto è composto da così tanti partner?

Ci sono 20 partner europei di cui Inghilterra e Italia hanno la rilevanza maggiore. L’idea di aggregare così tanti partners è che Horizon 2020 finanzia progetti replicabili in tutta Europa. Quindi il progetto è localizzato inizialmente per lavorare sul Lago di Garda e sugli affluenti del Tamigi e sul delta di un fiume inglese. In questi siti verrà fatta la maggior parte delle sperimentazioni. Nella fase finale del progetto, all’ultimo anno, si porteranno i sistemi in due bacini idrici in Spagna e in Grecia, che faranno la validazione dei dati e del sistema per vederne la replicabilità. Il coordinatore è inglese.

Il progetto è molto interessante, ma ancora di più è che siate riusciti a trovare il finanziamento di Horizon 2020 visto che la costante delle mie interviste è sentire lamentele a proposito della difficoltà di vincere finanziamenti!

La competizione è durissima. In questo progetto la call era su due fasi: la prima per presentare l’idea, la seconda per presentare le settanta pagine di dettaglio del progetto. A loro avviso il plus di INTCATCH è l’interdisciplinarietà della proposta che vede insieme robotica, informatica, chimica, ingegneria ambientale, sviluppo di sensori; e poi avere un business model completo e facilmente portabile sia agli stakeholder già coinvolti nel progetto da inizio sia al mercato delle ONG. C’è anche stato un cambiamento nelle priorità della Commissione Europea. Il Programma Quadro era meno focalizzato sulle priorità di mercato e puntava più alla ricerca applicata e trasferimento tecnologico. Su H2020 il business model è diventato il centro del progetto tanto che i revisori di progetto arrivato dalle aziende e non più dall’ambito accademico puro.

Parliamo dei tempi di sviluppo, che mi sembrano molto lunghi, partendo dal 2020 e arrivando al 2040.

Infatti l’impatto del progetto sarà su 20 anni e nel business model i primi tre anni (quindi fino al 2023) non porteranno utili agli investitori. Il progetto inizia a giugno 2016 e dura 44 mesi, terminando nel 2020.

Questi tempi lunghi mi fanno però nascere un dubbio. Una delle costanti delle mie interviste a startup e aziende di robotica è la necessità di ridurre il più possibile il time-to-market sia perché l’investitore non può aspettare anni per vedere il prodotto sul mercato sia perché la tecnologia si evolve così rapidamente che un prodotto robotico rischia di uscire già obsoleto. Oggi si parla di mesi, non di anni. Il fatto che arrivate solo nel 2020 sul mercato e non avrete utili prima del 2023 per me, investitore, è un tempo infinito.

Il mercato della gestione dell’acqua è molto particolare. È dominato da grandi società pubbliche, si basa su una normativa europea e quindi il mercato è molto più lento che gli altri tipici della robotica di servizio.

Un’eventuale espansione del progetto INTCATCH può comprendere Analytics e Predictive Systems sulla base dati che si creerà nel tempo?

Il focus di progetto è quello di creare il database mediante la raccolta di dati con i natanti. Ma è già in previsione lo sviluppo di Analytics.

Parlando di droni autonomi mi vengono subito in mente problematiche safety nell'uso dei droni. Come gestite questi aspetti nel progetto?

La safety delle nostre barche-drone è ben diversa da quella dei droni volanti e la regolamentazione è diversa. Non è un punto cruciale per il progetto. È chiaro che la campagna di raccolta dati può portare dei rischi che vanno monitorati. Il fatto che i partner di progetto siano anche i gestori dei bacini idrici in cui operano le macchine è un’altra garanzia di sicurezza. In particolare, ci sono due diversi aspetti da sottolineare. Le barche drone sono assimilate a barche da modellismo, per cui la parte di sicurezza è meno complessa, mentre le barche ARC essendo più grandi il problema sicurezza è maggiore ma la dimensione delle barche non dovrebbe essere un grande problema in caso di impatto con natanti.

E invece riguardo la cyber-security dei dati raccolti?

A riguardo la security dei dati, quelli raccolti non sono dati sensibili. Anche se una fase di progetto prevede di identificare chi sarà poi il gestore dei dati e chi li potrà utilizzare per evitare falsi allarmismi nella cattiva interpretazione del dato. Ad esempio, un blogger in possesso dei dati pubblici potrebbe lanciare un allarme di non balneabilità del lago di Garda perché ha interpretato male i dati disponibili, causando un danno economico al settore turistico. Quindi il problema non è sul dato (che non è sensibile perché non usano telecamere) ma sull’indotto e sul suo utilizzo.

Per tenersi aggiornati sul progetto

Twitter: https://twitter.com/intcatch

Website: http://www.intcatch.eu/

Slides: http://bit.ly/2aqnB7B

Conclusioni

Insieme al Prof. Farinelli facciamo alcune considerazioni sulla differenza tra aziende di robotica di oggi e aziende internet degli anni Novanta. Le differenze sono evidenti nella solidità della tecnologia che è applicata da decenni nell’industria manifatturiera, nel fatto che la ricerca è portata avanti principalmente da università, cluster di ricerca pubblici-privati, e che le startup sono seguite e finanziate da venture Capital, Business Angels e non vanno subito a cercare finanziamenti facili in Borsa. Concludo spiegando il ruolo culturale del Meetup di Robotica che abbiamo lanciato a Milano a gennaio 2016 e che ormai ha ben 72 iscritti, e lancio la proposta di parlare di INTCATCH in uno dei prossimi meetup nei mesi a venire, quando il progetto sarà ben avviato. Ringrazio il Prof. Farinelli per la disponibilità a parlare del progetto per oltre un’ora di tempo con noi.

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Credits: immagini e video sono tratti da Internet e dal sito dell'Università di Verona.

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