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SICUREZZA DIGITALE

Interfacce alla sfida mission critical, parola chiave “multisensorialità”

L’accelerazione digitale e l’arrivo imminente del 5G segna il giro di boa per la Graphic User Interface. Saranno gesti e movimenti oculari a “dirigere” l’orchestra di tecnologie eterogenee negli ambiti in cui più è richiesta affidabilità e efficacia: dai sistemi per la Difesa alle sale operative per la gestione emergenze

06 Feb 2020
Cinzia Crostarosa

System engineer


Contesto tecnologico e congiuntura geopolitica presentano elementi che delineano un cambiamento epocale legato alle “Disruptive Technology” nel perimetro cibernetico. Si parla e si scrive molto di reti 5G, Cloud, IoT ed Intelligenza Artificiale, Blockchain, Big Data e Data Analytics. In tutti i segmenti tecnologici, le evoluzioni sono di una rapidità impressionante e ci traghettano verso una nuova era delle comunicazioni “Mission Critical” in cui la sicurezza balza in primo piano. Ecco lo stato dell’arte e gli step da affrontare nel futuro. Anzi, da domani.

La corsa dal cellulare al 5G

Citiamo un esempio rappresentativo, partendo da un passato ormai remoto rispetto all’attuale alba delle tecnologie 5G, una penetrazione massiccia del segmento di prodotto dei telefoni cellulari, i quali fino al 2014 sono stati in servizio nel mondo con una quantità di oltre quattro miliardi, mentre la popolazione mondiale è inferiore agli otto.

Successivamente è iniziato il sorpasso nella vendita dei telefoni cellulari da parte degli smartphone, per cui nel IV trimestre del 2018 sono stati venduti oltre 400 milioni di smartphone contro 61 milioni di cellulari, dato questo che permette di rilevare la nuova capacità della popolazione di accedere alle piattaforme digitali di varia natura. Sono ben rappresentati in queste notizie l’ampiezza, la diffusione e la rapidità dei cambiamenti oltre alla universale disponibilità da parte di alcune parti della popolazione mondiale delle nuove tecnologie.

Gli elementi e le implicazioni tecnologiche che emergono sono talmente rilevanti da essere ineludibili, anche in un ambito specifico come quello della sicurezza pubblica. In particolare è divenuta forte la “pressione” che le tecnologie COTS (Consumer Off the Shelf), cioè disponibili in serie sul mercato “consumer”, esercitano nei confronti dei sistemi, dei servizi e dei bisogni tipici del settore della Difesa pubblica. Questi cambiamenti non si possono sfuggire od esorcizzare ma si devono efficacemente gestire. L’attenzione si deve spostare sui modi in cui tali elementi di novità vanno considerati e sulle principali implicazioni che ne conseguono.

Nel settore della Difesa, l’impiego di tecnologie COTS in costante evoluzione pone un ventaglio di temi estremamente ampio, condizionando ad esempio la disciplina contrattuale, dal contratto a spirale, che segue l’evoluzione progettuale per approssimazioni successive, al contratto di servizi, che fornisce un elenco dei servizi offerti al cliente gestiti dal fornitore. Anche se la “Democrazia” è insita nell’informazione distribuita, vi è però un’esigenza “gerarchica” dell’azione di comando e controllo nel gestire tipicamente una Sala Situazione.

Sicurezza e tecnologie COTS

Le questioni che le tecnologie COTS pongono per gli impieghi operativi contrastano con il mondo delle comunicazioni critiche e meritano delle specifiche considerazioni. Non è possibile negare una evoluzione ormai scontata, poiché stiamo assistendo all’ormai prossimo varo delle reti 5G, ma si devono precisare i criteri di impiego e la valenza complementare e non sostitutiva delle tecnologie COTS, in modo che si possa gestire il cambiamento in atto garantendo una affidabilità del servizio.

Nessun dubbio sul fatto che parti commerciali siano più economiche di quelle “custom made e che la loro sostituzione sia quindi più economica, quello che però non può essere banalizzato è la diminuzione del livello di sicurezza, sotto diversi punti di vista Hardware e Software, che il guasto produce in ambito operativo.

In ultima analisi non appare ragionevole gestire servizi “Life Critical” con materiali che non abbiano un livello di affidabilità garantito. Un ulteriore elemento da ponderare nella applicabilità delle tecnologie COTS in ambito “Life Critical” è legato al livello di qualifica dei dispositivi, in particolare per quanto concerne la suscettibilità e la figura elettromagnetica (EMC/EMI).

Da osservare che la prova “pratica” sulla compatibilità elettromagnetica tra materiali COTS può fornire un qualche riscontro puntuale, ma non garantisce le generali funzionalità del sistema in caso di modifiche nella configurazione, che possono condurre a problemi di integrazione. I materiali COTS sono progettati per risolvere funzionalità per grandi numeri produttivi, senza considerare le problematiche di integrazione che ne condizionerebbero le caratteristiche; in tema dell’integrazione dei sistemi è argomento invece essenziale il rispetto delle esigenze specifiche degli operativi che svolgono mansioni in ambito “mission critical”.

Cybersecurity e ambienti operativi

Non ci si riferisce alle mancate qualifiche meccaniche ed ambientali in senso stretto, che pure potrebbero porre dei legittimi dubbi di impiego, ma più semplicemente al fatto che le dimensioni, l’ubicazione e fruibilità dell’insieme dei materiali COTS potrebbero risultare incompatibili con l’impiego in ambiente operativo, ossia riguardo alle esigenze di lavoro quotidiano del personale sul campo.

D’altro canto, anche in ambienti più severi, si sta valutando positivamente l’impiego di tecnologie COTS (vedi articolo apparso su Defence Tecnology il Generale Alan R. Lynn comandante del “US Army Signal Center of Excellence” e Michael McCarthy – “Director of the Brigade Modernization Command”), anche se si devono valutare i rischi di operare utilizzando tecnologie aperte come Android o reti commerciali, che rendono esposto il sistema ad eventuali rischi del Cyber Spazio.

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L’interazione con i sistemi “Information and communications technology” è intrinsecamente legata allo scambio di informazioni e presenta quindi tutte le criticità tipiche dei processi di conoscenza, primo fra tutti quello di una corretta gestione della quantità, qualità ed organizzazione delle informazioni.

Troppe informazioni, o la loro scorretta organizzazione, possono confondere ancora di più della mancanza delle informazioni stesse e l’operatore di grandi sistemi “mission critical”, se non opportunamente supportato, rischia di oscillare tra una carenza di strumenti ed una inutile abbondanza di opzioni, per cui si rischia che non sia efficiente nel trasferire con l’opportuna priorità il warning/alert, che ha ricevuto: riguardo a questa tematica ha fatto scuola il triste evento della tragedia di Rigopiano.

Progettazione delle interfacce grafiche

In tale contesto giova richiamare alcuni dei principi generali sui quali si basa la progettazione delle GUI (Graphical User Interface) necessarie per l’interazione tra l’uomo e la macchina. La realizzazione si pone l’obiettivo di consentire un’attività facile, produttiva e sicura. Come ci evidenzia Chaplin, nel film “Tempi moderni”, in cui i personaggi del film, umani o androidi, non hanno più il controllo delle loro vite, non sempre lo scopo è raggiunto, anche se lo sforzo relativo alla progettazione ed al mantenimento dei software della GUI è estremamente oneroso.

Tra i principi generali applicabili alla progettazione della GUI rilevanza assoluta devono avere quelli riguardanti l’attenzione alle esigenze dell’utente. Approcci del tipo “il sistema ha queste caratteristiche e deve essere accettato così” non solo non conducono alla soddisfazione dell’utente, ma possono produrre un rifiuto delle soluzioni proposte. D’altro canto non sempre gli utenti finali sono in grado di esprimere in maniera chiara le proprie esigenze operative ed è quindi indispensabile un controllo diretto dell’efficacia operativa del progetto, da perseguire con una opportuna presenza “sul campo” dei tecnici progettisti del sistema, durante la fase di avviamento del progetto, per poter comprendere appieno i requisiti del cliente finale.

La progettazione di una GUI di sistema HW, anch’esso realizzato secondo le specifiche esigenze del cliente, attraversa quindi alcune fasi canoniche tipiche dei processi iterativi. In particolare il livello di maturità e di gradimento è tanto più alto quanto meno occorra studiare, parlare o peggio ancora criticare il servizio erogato. Nelle GUI quindi la “perfezione” è sinonimo di “invisibilità” e la intuitività deve esserne una caratteristica nativa. Illuminanti a tale proposito sono i principi di Norman, che ha fondato l’analisi della progettazione antropocentrica.

La progettazione delle GUI deve considerare gli aspetti fisiologici applicabili. Particolare importanza ha in tal senso una conoscenza delle caratteristiche tipiche della memoria di breve termine (MBT) poiché l’accesso ai sistemi avviene tipicamente tramite sequenze ripetitive, che si basano su questo approccio. Il risultato pratico di tale considerazione deve essere la progettazione di GUI basate su poche azioni, con quelle più frequenti a “singolo tocco”. L’influenza dello stato di tensione sull’MBT è un altro elemento importante atteso, per il quale molti dei sistemi possono essere impiegati in situazioni di sovraccarico operativo ed emotivo, come accade frequentemente nelle sale crisi delle comunicazioni “mission critical”.

Percezione visiva e GUI

Altro elemento fisiologico da considerare nella progettazione delle GUI va ricercato nelle leggi della percezione visiva, che portano a progettare GUI “ordinate” con simboli chiari e raggruppati in base alle classi di impiego possibili. Tale concetto può sembrare non particolarmente attinente alle problematiche connesse alla progettazione delle GUI ma è essenziale. A titolo esemplificativo si ricorda che i giganti dell’IT (Apple e Microsoft) si confrontano sui mercati proponendo GUI con informazioni raggruppate su finestre a comparsa, sensibili al contesto. Tutti questi concetti sono una conseguenza diretta dello studio della psicologia della Gestalt, alla quale hanno contribuito tra gli altri, Max Wertheimer (vedi bibliografia).

Sempre per quanto attiene la percezione visiva un moderato uso dei colori è utile, anche se un eccessivo utilizzo degli stessi può produrre l’effetto contrario. Una ulteriore considerazione, che può indurre prudenza nell’utilizzo delle cromie va ricercata nella difficoltà, più diffusa di quanto si creda, ad una corretta distinzione dei colori soprattutto agli estremi della gamma. E’ quindi buona norma verificare che una GUI a colori risulti facilmente fruibile anche quando è utilizzata su uno schermo a toni di grigio: in tale ottica hanno trovato spazio i richiami relativi ai principi di Wertheimer con le funzioni raggruppate in videate omogenee che rispondono ai criteri di vicinanza e somiglianza.

Per fare qualche esempio di sviluppo riguardanti le GUI nei sistemi di comunicazione “mission critical”, la Larimart ha una consolidata esperienza nello sviluppo di tecnologie e sistemi di gestione per Sale Operative. Tali sistemi consentono a diversi operatori di accedere tramite comunicazioni audio/dati a qualunque rete di comunicazione. Sulla base di queste conoscenze Larimart è leader nella realizzazione di Centrali Operative, sia nella componente server di centralizzazione, che nelle postazioni operative.

Le postazioni operatore consentono di gestire tutte le risorse di comunicazione anche remote, da un’unica GUI integrata. Tali esperienze sono il frutto delle numerose realizzazioni HW e SW operate da Larimart in tale settore, le più rilevanti delle quali negli ambiti legati alla pubblica sicurezza nazionale.

La possibilità di interfacciare un ampio spettro di reti di comunicazione e la comunanza con simili sale operative realizzate da Larimart per altri enti amministrativi consente la possibilità di integrazione con altre entità e reti garantendo la massima efficacia nella gestione delle emergenze.

La natura modulare del sistema di centralizzazione Larimart delle comunicazioni e la tecnologia IP garantiscono una elevata possibilità di espansione, sia in termini di reti di comunicazione, sia di postazioni operatore, consentendo eventuali e futuribili incrementi capacitivi sotto il profilo HW e SW.

Esempi concreti riguardano alcune centrali operative nazionali, presso le quali oltre alla realizzazione completa della centrale, sono state realizzate delle GUI basate su touch screen, ove sono stati considerati i concetti di funzionamento intuitivo, raggruppamento delle funzioni omogenee, accesso con sequenze semplici o a “singolo tocco”, particolarmente importanti negli impieghi in situazioni di stress.

I criteri di intuitività, semplicità ed immediatezza di impiego sono essenziali per garantire l’interazione uomo-macchina, che deve risolvere una altra tematica, il “Digital Divide”: ogni istituzione pubblica ha l’esigenza di raccordare l’ampio e variabile universo dei propri sistemi spesso di caratteristiche, epoche e fonti diverse, con un organico operativo caratterizzato da età, preparazione e culture disomogenee.

In tale ambito può essere risolutivo il contributo derivante dalle GUI, attraverso una armonizzazione, sempre “custom made” delle dotazioni HW e SW. In tale modo si assicura una sorta di “stanza di compensazione” tra la doppia variabilità dell’insieme dei sistemi “Reti Legacy & Digital Network” e degli operatori, ottenendo ovvi vantaggi logistici connessi alla standardizzazione. Si arriva quindi ad una Sala Operativa che può connettere più tecnologie diverse per epoca, ma tutte indispensabili alle comunicazioni “mission critical”.

Interfacce: via la grafica, entrano i gesti

Si potrebbe sintetizzare nel termine Ergonomia Operativa, il principio che ha indirizzato gli sviluppi delle GUI e dell’Hardware a corredo, fino a ieri. La parola d’ordine per il futuro è multisensorialità, legata anche ad un’applicazione massiva della tecnologia dei sensori ottici o di movimento. I trend tecnologici vanno nella direzione di un superamento delle GUI basate su grafica ed immagini, in quanto i tool oggi in sviluppo potranno interpretare gesti e comportamenti oppure tramite sensori rilevare i movimenti oculari.

Data la natura “disruptive” del futuro di tali tecnologie digitali, è opportuno riconsiderare i vari concetti fin qui espressi ed i trend evolutivi con un poco di disincanto ed un pizzico di irriverenza, per cui si può citare Douglas Adams, che nel suo romanzo “Guida galattica per autostoppisti” cercò di proiettare il concetto di conoscenza dell’intero universo in ambito fantascientifico, tramite l’utilizzo delle cosiddette “enciclopedie galattiche”, avendo come principio cardine il mantra “DON’T PANIC”. Tale concetto si può applicare simpaticamente al nostro contesto digitale e tecnologico al giro di boa di un cambiamento epocale, che nel futuro sarà sicuramente ricordata come la “Seconda Rivoluzione Digitale”.

Bibliografia

  • John D.Gould and Clayton Lewis – Designing for Usability: Key Principles and What Designers Think – Communications of the ACM March 1985 Volume 28 Number 3
  • Marco Infussi – Interazione Uomo-Macchina: interfacce creative – 2006
  • Donald Norman – Il computer invisibile. La tecnologia migliore è quella che non si vede- 2005
  • George A. Miller – Il magico numero sette più o meno due – 1956
  • M. Wertheimer – Gestalt Theory -1923
  • http://lab24.ilsole24ore.com/cellulari/
  • https://thevision.com/cultura/guida-galattica-autostoppisti/
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