Fondo Italiano per la Scienza (FIS), istituito per sostenere la ricerca di eccellenza in Italia, ha recentemente assegnato un finanziamento di oltre 1,3 milioni di euro al Professor Gerard J. O’Reilly, docente di Tecnica delle Costruzioni presso la Scuola Universitaria Superiore IUSS di Pavia, per il progetto SONATA. Il suo progetto denominato SONATA (Sensor-driven statistical tools to evaluate risks and manage safety in the built environment), si distingue per il suo approccio innovativo alla sicurezza sismica nell’ambiente costruito, combinando sensori avanzati, intelligenza artificiale e sperimentazioni sul sistema a 9 gradi di libertà di Fondazione Eucentre e IUSS.
Il riconoscimento del FIS testimonia indubbiamente l’alto valore scientifico della ricerca condotta dal Professor O’Reilly nel campo della mitigazione del rischio sismico. Nell’intervista che segue, O’Reilly ci racconta gli obiettivi del progetto SONATA e il potenziale impatto sulla sicurezza delle nostre città.
Professor O’Reilly, innanzitutto congratulazioni per il finanziamento ottenuto per il progetto SONATA. Può spiegarci in parole semplici di cosa si tratta e quali obiettivi si propone?
Si tratta essenzialmente di uno studio sulla sicurezza del patrimonio edilizio relativamente al rischio sismico. Si tratta quindi di quantificare la sicurezza degli edifici in cui viviamo ogni giorno in caso di possibili terremoti, sfruttando al contempo i vantaggi delle nuove tecnologie come i sensori avanzati e l’intelligenza artificiale per migliorare le nostre conoscenze e aiutarci a prepararci al meglio.
Quali sono le principali innovazioni che SONATA introdurrà nella valutazione del rischio sismico?
Le innovazioni principali sono rappresentate dalle tecnologie utilizzate, ma anche dai concetti chiave che esse sveleranno per condurre e sviluppare ulteriori ricerche. L’idea che un edificio possa essere dotato di sensori non è nuova, ma il tipo di sensori da utilizzare, dove collocarli e, soprattutto, il tipo di dati in uscita da utilizzare e come utilizzarli per aiutarci ad aumentare le nostre conoscenze sono aspetti fondamentali. Le principali innovazioni stanno nell’apprendimento e adattamento a questi nuovi dati per creare edifici intelligenti che apprendono da nuove fonti di dati dinamici e possono anche informare altri edifici sui rischi che corrono in caso di terremoti.
Gli elementi non strutturali sono spesso trascurati nella progettazione antisismica. Perché è così importante studiarli e quali problemi possono causare durante un terremoto?
Perché sono spesso quelli che causano più problemi! Storicamente l’ingegneria sismica si è concentrata sulla necessità di evitare che gli edifici crollassero durante i terremoti, il che ovviamente è una priorità per prevenire le vittime, ma in molti Paesi in cui è stata adottata una qualche forma di normativa sismica, il crollo e le vittime non sono sempre le preoccupazioni principali. In molti casi, infatti, i danni, le perdite economiche e le perdite indirette causate dai tempi di inattività e dalle interruzioni hanno costituito i fattori principali a seguito dei terremoti. Questi problemi sono molte volte determinati dalle prestazioni degli elementi non strutturali, perché hanno un impatto diretto sulla funzionalità dell’edificio. Gli elementi non strutturali possono rappresentare fino all’80% delle perdite monetarie negli edifici, ma nella maggior parte dei casi sono la forza trainante delle perdite di funzionalità, come abbiamo visto ripetutamente nei terremoti passati in tutto il mondo.
Il progetto prevede l’uso di sensori avanzati e intelligenza artificiale. Come queste tecnologie aiuteranno a migliorare la sicurezza degli edifici?
L’uso di sensori intelligenti e dell’intelligenza artificiale sono aspetti cruciali del progetto SONATA. Nel caso dei sensori, non si tratta solo di essere bravi a effettuare rapidamente misurazioni accurate, ma di capire cosa si sta misurando e come ottenere il massimo dai dati. Questo può aiutare a migliorare il posizionamento dei sensori e a ridurre i costi di installazione, aumentando allo stesso tempo il valore delle informazioni ottenute da utilizzare nel processo decisionale. Nel caso dell’AI, si tratta di un aspetto molto interessante che ha un enorme potenziale. In molti casi, le osservazioni dei danni provengono da ispezioni post-terremoto effettuate da ingegneri per valutare i livelli di danno e decidere se un edificio è sicuro o meno, il che richiede indubbiamente tempo per mobilitare squadre di esperti. In questo caso, cerchiamo di automatizzare parte di questo lavoro con una tecnologia AI in grado di distinguere e classificare rapidamente i danni sulla base di immagini di base e, insieme ai sensori, formare una fonte di dati molto più ricca in tempo reale e aiutare il processo decisionale. Queste immagini possono essere ottenute da fonti semplici come il crowd-sourcing (cioè persone che fotografano la propria casa) a fonti più avanzate come le riprese con drone, la Fondazione Eucentre è già molto attiva nello sviluppo e nell’utilizzo di queste tecnologie. L’intelligenza artificiale offre un enorme potenziale in questo contesto, in quanto riduce notevolmente i ritardi per arrivare a una decisione e può offrire una fonte di dati digitali più armonizzata da sviluppare nelle ricerche future.
In che modo il sistema a 9 gradi di libertà di Eucentre e IUSS sarà utilizzato per testare i modelli sviluppati nel progetto?
Il Sistema 9D offre possibilità uniche in quanto è l’unico sistema sperimentale al mondo che può studiare in questo modo gli elementi non strutturali e i loro impatti. La flessibilità dell’impianto consente di testare diversi tipi di elementi e configurazioni in modo rapido ed economico. Questo grazie alla configurazione unica del Sistema 9D, che consente di non dover più costruire e testare l’intero edificio, ma solo la parte, in questo caso gli elementi non strutturali, che interessa.
Quali potrebbero essere le applicazioni pratiche di SONATA per ingegneri, amministrazioni pubbliche e aziende?
Le applicazioni pratiche sono molteplici, ma una delle prime è che contribuirà a migliorare la comprensione e l’applicabilità della strumentazione per l’edilizia, che è già un argomento piuttosto sviluppato. Gli sviluppi principali riguardano il modo in cui i dati vengono misurati, in modo efficiente e accurato, per favorire il processo decisionale. Ciò avrà un impatto sui costi di installazione e aiuterà gli utenti finali a prendere decisioni più consapevoli. L’integrazione con l’AI e la digitalizzazione dell’ambiente costruito in questo modo significa che la società sta facendo un passo avanti verso l’idea di gemellaggio digitale, che al momento è un grande sviluppo in molti altri campi di ricerca. In termini di società, consentirà fondamentalmente un modo più diretto e semplificato di informare gli occupanti degli edifici sui rischi e su ciò che dovrebbero o non dovrebbero fare in seguito a un terremoto, il che ridurrà drasticamente le interruzioni e le perdite indirette che sono state un grosso ostacolo in passato.
Ha lavorato in diversi contesti internazionali: come si colloca la ricerca italiana sulla sicurezza sismica rispetto agli altri paesi?
La ricerca italiana, se vista a livello globale, è certamente all’avanguardia nell’innovazione. L’Italia è uno dei principali centri di ricerca a livello europeo per quanto riguarda l’ingegneria sismica, come si può notare in qualsiasi conferenza dal numero di partecipanti italiani, ma anche dall’aver ospitato la Conferenza Mondiale in Ingegneria Sismica lo scorso anno, che ha visto un numero record di partecipanti da tutto il mondo. In termini di qualità della ricerca e di sostegno, la ricerca italiana si trova in una posizione unica, in quanto si basa sull’innovazione e sulla risoluzione di problemi reali che si trova ad affrontare non solo questo Paese, ma anche altri, diventando di fatto un punto di riferimento per molti altre Nazioni con problemi simili. Il sostegno finanziario del governo italiano riflette questo aspetto, così come i successi degli istituti italiani quando si tratta di iniziative di ricerca europee. L’Italia possiede una ricca storia di gestione dei terremoti e di come prepararsi al meglio, ma allo stesso tempo adotta misure per imparare dalle esperienze di altre parti del mondo.
Il finanziamento ottenuto è un importante riconoscimento per la sua ricerca. Quali saranno i prossimi passi del progetto nei prossimi anni?
Si tratta di un importante riconoscimento personale, ma anche di un riflesso della visione e dell’ambizione del mio gruppo di ricerca di innovare allo IUSS. Questo attraverso la ricerca e lo sviluppo che sono rilevanti per l’Italia, in primo luogo, ma che ci avvicinano anche alla soluzione di problemi a livello mondiale grazie alle nostre collaborazioni con ricercatori, in particolare, in Giappone, negli Stati Uniti e in Sud America. I prossimi passi sono quelli di far decollare il progetto SONATA nei prossimi mesi, sia per quanto riguarda le attività di ricerca che coinvolgono certamente la Fondazione Eucentre, ma anche attraverso altre collaborazioni che costituiranno una componente fondamentale per il successo del progetto. La creazione e il supporto di un team altamente preparato e qualificato, con competenze e capacità trasversali, è fondamentale data la natura diversificata del progetto e le sue ambizioni.
Qual è il suo messaggio per chi si occupa di sicurezza sismica e per il pubblico generale che vive in zone a rischio?
Per quanto riguarda gli sviluppi del progetto SONATA allo IUSS, i dati, i sensori e l’intelligenza artificiale sono gli sviluppi chiave degli ultimi anni che possono essere sfruttati per promuovere un ambiente costruito più sicuro e protetto rispetto ai terremoti. Acquisendo misure migliori, più dati e, soprattutto, attraverso la ricerca di base con il mio gruppo di ricerca, possiamo apportare cambiamenti notevoli che ridurranno notevolmente questi impatti e ci renderanno più preparati e resistenti. Non si può sottovalutare l’importanza della ricerca in questo contesto, perché potremmo – e molto probabilmente lo faremo nei prossimi anni come società – essere sommersi da enormi volumi di dati provenienti da fonti diverse, ma finché non impareremo a comprenderli appieno e a sfruttarli a nostro vantaggio, rimarrà un’opportunità mancata. Queste sono le sfide sociali più ampie che il progetto SONATA intende affrontare.
- Il Professor Gerard J. O’Reilly, nato nel 1989, è Professore Associato di Tecnica delle Costruzioni presso la Scuola Universitaria Superiore IUSS di Pavia. Ha conseguito la laurea e il master in Ingegneria Civile in Irlanda rispettivamente nel 2010 e nel 2013. Nel corso della sua carriera, ha svolto periodi di ricerca presso l’Università della California, Berkeley, nel 2012, e presso il Kobori Research Complex in Giappone nel 2019. Nel 2016, ha ottenuto il dottorato di ricerca in Ingegneria Sismica e Sismologia presso lo IUSS di Pavia. I suoi principali interessi di ricerca includono la valutazione, la gestione e la mitigazione del rischio sismico, con particolare attenzione alla progettazione e valutazione delle strutture orientate al rischio, integrando aspetti innovativi dell’ingegneria sismica basata sulle prestazioni. Le sue attività di ricerca comprendono anche la caratterizzazione del pericolo sismico e lo sviluppo di approcci innovativi per la selezione degli accelerogrammi, al fine di valutare il rischio sia a livello di singole strutture che su scala regionale. Un aspetto rilevante del suo lavoro riguarda la modellazione della fragilità, della vulnerabilità e del rischio delle strutture esistenti, utilizzando metodi di simulazione avanzati e osservazioni empiriche dei danni causati da terremoti passati, con l’obiettivo di promuovere un ambiente costruito più sicuro e sostenibile. Inoltre, il Professor O’Reilly è impegnato in attività sperimentali su strutture e componenti essenziali per l’ambiente costruito, le infrastrutture critiche e la produzione industriale, utilizzando strutture e tecniche di laboratorio all’avanguardia. Questi sforzi mirano a migliorare le future normative e linee guida a livello mondiale, come dimostrato dal suo contributo alle linee guida di classificazione del rischio Sismabonus per gli edifici e alle recenti linee guida per la classificazione e la gestione del rischio delle infrastrutture in Italia. Gran parte di questa ricerca è svolta in collaborazione con la Fondazione EUCENTRE. Il Professor O’Reilly ha partecipato a vari progetti europei, tra cui BRACED e DiSTEEL, finanziati dal Research Fund for Coal and Steel della Commissione Europea ed è attualmente coordinatore generale del progetto ERIES, che è un progetto di access transnazionale finanziato dalla UE per un budget di oltre 11,6M€ con 13 partner in 8 paesi diversi a mira a fare ricerca di base e innovazione nei campi dell’ingegneria strutturale, sismica, del vento e geotecnica.
- Il Fondo Italiano per la Scienza (FIS) è stato istituito con il Decreto Sostegni bis (art. 61, DL 73-2021) con l’obiettivo di sostenere la ricerca fondamentale attraverso procedure competitive ispirate al modello dell’European Research Council (ERC). Il FIS finanzia progetti di ricerca di elevato contenuto scientifico, suddivisi in tre linee di finanziamento: Starting Grant per ricercatori emergenti, Consolidator Grant per ricercatori in carriera e Advanced Grant per ricercatori affermati. Nel 2024, il terzo bando FIS ha stanziato 475 milioni di euro per promuovere lo sviluppo della ricerca fondamentale in Italia.