Internet of Underwater Things

Internet delle cose sotto i mari: ecco perché è il futuro e l’Italia lo domina

Il mare è un bene prezioso ma anche una risorsa. Quando saremo 10 miliardi sulla Terra, è da lì che trarremo gran parte di ciò che ci servirà per vivere. I grandi player mondiali lo hanno capito e, per una volta, la tecnologia italiana è in pole position: le reti wireless dell’italiana WSense sono il principale enabler

16 Giu 2022
Chiara Petrioli

CTO di Wsense e docente di Ingegneria Informatica presso l’Università La Sapienza di Roma

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Si scrive IoUT (Internet of Underwater Things) si legge evoluzione della specie. Già, perché portare in mare la tecnologia dell’Internet delle cose significa scrivere un capitolo completamente nuovo della storia umana, consentendole di accedere in maniera più sicura e meno impattante ad un ambiente per definizione ‘ostile’.

Ottima notizia, dunque, alla luce delle opportunità di cui parleremo, che in uno scenario in cui il mare sarà al centro della nostra vita il principale enabler tecnologico sia italiano: si chiama WSense, ha il suo quartier generale a Roma e una branch in Norvegia, impiega oltre quaranta persone ed è in rapida crescita.

IoUT: a che punto è la ricerca sull’Internet of Things subacquea

Cosa vuol dire “connettere” i mari e gli oceani

“Connettere” i mari e gli oceani vuol dire che potremo (in realtà già possiamo) fare le stesse cose che facciamo in superficie: inviare messaggi, foto, dialogare con gli oggetti tecnologici (sensori e droni), far dialogare oggetti tecnologici tra loro.

INFOGRAFICA
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Uno sketch che gira in rete mostra uno stralunato sub che scorre il feed del suo account social mentre è sott’acqua e non si accorge che uno squalo sta per mangiarlo. Immagine eccessiva, intento satirico di chi, evidentemente, non si rende ancora ben conto di cosa significhi il mare per noi e di quanto diventi ogni giorno più decisivo per la nostra vita.

Il mare rappresenta una fondamentale fonte di energia rinnovabile, generata dalle onde e dal vento. Il mare vuol dire produzione sostenibile di cibo per la popolazione mondiale in continua crescita, grazie all’ acquacoltura. Il mare è in grado di assorbire un quarto della CO2 presente in atmosfera. Gli ambienti marini preservano anche tesori del nostro passato. Oltre mille siti di interesse archeologico sono stati censiti solo davanti alle coste dell’Italia, per dare un’idea. Sui mari viaggia il 90% delle merci. Nei suoi abissi risiedono minerali rari, essenziali per permetterci di tradurre in pratica quel concetto di sviluppo sostenibile idealizzato nel green deal.

WSense, l’eccellenza italiana della Blue economy

Nata nei laboratori dell’Università La Sapienza di Roma, la società romana Wsense ha selezionato i migliori dottori di ricerca in elettronica, informatica, ingegneria informatica, ingegneria delle telecomunicazioni. Dopo la transizione da spin off universitaria ad azienda indipendente e dopo l’avvento di top managers provenienti da settori strategici dell’industria italiana ha compiuto il grande salto, sostenuta, a fine 2021, da un primo importante round di investimenti. A marzo del 2022, poi, è arrivato un importante riconoscimento da parte della Commissione europea (assegnato per la prima volta ad una venture italiana), il Blue Invest Award. Un premio nato per promuovere innovazione ed investimenti in tecnologie sostenibili per la blue economy e che facilita l’accesso a finanziamenti per le imprese in fase di scale up.

WSense ha realizzato e brevettato protocolli di comunicazione wireless sottomarina basata sulla tecnologia acustica (tipica forma di comunicazione dei mammiferi marini, come i delfini) che consentono la completa interoperabilità degli oggetti tecnologici che ne fanno uso. Significa che ogni oggetto può parlare con un altro, significa poter superare gli odiosi steccati posti dai providers. Significa aver raccolto e capitalizzato un’eredità importante.

Già all’inizio dell’800 sono stati fatti esperimenti per calcolare la velocità del suono in acqua e nel 1906 ha preso il via lo sviluppo della tecnologia sonar. Originariamente serviva per individuare gli iceberg, oggi ci consente di identificare oggetti in acqua, ricostruire i fondali marini, leggerne il profilo. La comunicazione analogica subacquea (il telefono subacqueo) è invece disponibile dalla Seconda Guerra mondiale, successivamente sono stati sviluppati prima i modem acustici e quindi, recentemente, quelli ottici, per la comunicazione tra una coppia di dispositivi nei mari. Ma è solo nell’ultimo decennio che si è cominciato a sviluppare le reti wireless sottomarine e nel 2017 è nato il primo standard NATO che consente l’interoperabilità tra diversi dispositivi di comunicazione sottomarini, una nuova lingua che non è eccessivo definire tecno-esperanto. Adesso è tempo di rivoluzione. Lo richiede lo scenario globale, lo richiede l’Europa, attraverso il Green Deal di cui Wsense è diventata, a pieno titolo, una delle ambasciatrici.

La rete wireless sottomarina realizzata a Roma

Naturalmente, la rete wireless sottomarina realizzata a Roma ha dovuto fronteggiare vari ostacoli tecnici ed operativi sulla sua strada.

La prima difficoltà era rappresentata dall’ambiente marino stesso. La salinità dell’acqua, la temperatura, il moto delle onde, altri disturbi esterni come, per esempio, il rumore di barche e navi, hanno imposto la progettazione di una rete che fosse capace di adattarsi continuamente. E poi in acqua, per comunicare, non si potevano usare le onde radio del wi-fi che viaggiano bene nei cieli, da lì la scelta di puntare sull’acustica. Una scelta che gli inglesi chiamano ‘nature inspired’ perché si trattava di ispirarsi a quello che i mammiferi marini hanno selezionato in milioni di anni come tecniche di comunicazione sottomarine.

Il cuore del sistema è il nodo sensore sottomarino (W-Node), che è un autentico laboratorio sottomarino (tecnicamente un ‘nodo’) sul quale si possono integrare sensori di vario tipo e soprattutto di diversi providers. Sensori per rilevare salinità e temperatura del mare, ossigeno disciolto, pH, addirittura idrocarburi come il metano, la CO2, il rumore, insomma una varietà di parametri fondamentali per fotografare lo stato di salute dell’ambiente marino e per recuperare dati sul mare che fino ad oggi sono stati solo immaginati dai modellisti.

Una rete composta da poche decine di W-Node è in grado di coprire aree vaste, decine di Km di costa ad esempio. Ciascun nodo sensore sottomarino non solo analizza, elabora, comprime i dati dei sensori ma li trasmette in tempo reale, georeferenziati grazie ad un sistema di vero e proprio “GPS sottomarino”.

In ogni rete c’è poi un gateway, un oggetto che consente di connettere il mondo di sotto con il mondo di sopra. Cioè di ricevere i dati per via acustica dagli oggetti che sono sott’acqua e ritrasmetterli grazie alle onde radio ad un centro remoto di controllo. Infine, una piattaforma cloud integrata consente all’utente, attraverso un’interfaccia web, di consultare e scaricare i dati ovunque si trovi nel mondo.

La comunicazione, naturalmente, è bidirezionale. Questo significa che attraverso l’interfaccia l’utente può mandare comandi al gateway, decidendo quali sensori attivare, con quale frequenza monitorare i parametri, tutto in tempo reale.

Conoscere gli abissi marini e  le reti wireless e i dispositivi di IoT

Con le reti wireless sottomarine ed i dispositivi di Internet of Things sottomarini sviluppato da WSense, possiamo raggiungere già oggi i 300 metri di profondità e nel giro di qualche mese avremo anche sistemi in grado di monitorare le profondità marine. Grazie al fatto che possiamo trasmettere tutti i dati in tempo reale, in continuo, con l’accuratezza e la densità dei dati spaziale e temporale necessaria, stiamo contribuendo alla costruzione del primo digital twin degli oceani in cui potremo associare i dati presi sul campo con i modelli. Questo ci consentirà di predire e gestire i rischi e ci darà indicazioni su come ottimizzare gli impianti e i processi critici per l’economia del mare.

La scarsissima conoscenza degli abissi marini è realtà, così come lo è il fatto che entro pochissimi anni dovremo e potremo utilizzare la rete wireless sottomarina per lo sviluppo (realmente) sostenibile dei sistemi produttivi che si sono spostati o che si stanno spostando offshore. Pensiamo all’energia, alla ricerca di materie prime e, non ultimo, al cibo.

La tecnologia italiana in aiuto all’acquacoltura norvegese

E qui arriviamo al capitolo Norvegia ed al motivo per cui sulla porta di un ufficio di Bergen c’è la targa W-Sense AS.

Qualche anno fa il profittevole settore dell’acquacoltura norvegese, salmone, per intenderci, ha ritenuto necessario spostarsi dai fiordi verso il mare aperto e si è anche reso conto di dover fare alla svelta un salto tecnologico. Tanti i problemi che affliggevano i salmoni. Dai sea lices, fastidiosi e dannosi parassiti, alla temperatura dell’acqua (se varia anche di poco i salmoni non crescono e non possono andare sul mercato) e pochi i mezzi a disposizione per fare early detection, cioè scovarli subito e con accuratezza. Le telecamere cablate, per esempio, presentavano grandi difficoltà operative. La sola osservazione da parte dell’operatore remoto era un’impresa (in una gabbia di salmoni convivono centinaia di migliaia di esemplari, provate ad osservarli sullo schermo mentre nuotano, vi ipnotizzano dopo pochi secondi).

La tecnologia italiana, accolta con grandi attese e pari curiosità, è arrivata a risolvere un po’ di questioni. La rete wireless, infatti, è a basso consumo, a basso impatto ambientale (non ci sono cavi) e soprattutto trasmette in continuo, garantendo un afflusso costante di dati sia relativi alla qualità dell’acqua sia relativi a possibili rischi legati a stress strutturali della gabbia e degli ancoraggi. È stato anche sviluppato un sistema indossabile che consente di monitorare in tempo reale i parametri vitali di alcuni pesci pilota per verificare eventuali situazioni di stress che li affliggano.

Ora si può dire che le gabbie sono monitorate per davvero.

Conclusioni

Il mare è un bene prezioso ma anche una risorsa. Quando saremo 10 miliardi sulla Terra, entro una ventina d’anni, da lì trarremo gran parte di ciò che ci servirà per vivere. I grandi players mondiali lo hanno capito e, per una volta, possiamo dire che la tecnologia di casa nostra sarà già lì pronta, in pole position.

Se quest’estata nuoterete o farete il bagno in Liguria, in Sicilia, o magari in lago di Bolsena, nel Lazio, sappiate che in quelle acque WSense ha già dispiegato alcuni dei suoi sensori. Basterebbe che portaste con voi un tablet subacqueo e sareste connessi con l’Internet degli abissi.

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