La frontiera

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

Sott’acqua non valgono le regole di superficie: per costruire reti di dispositivi IoUT efficienti occorre affrontare sfide di comunicazione nonché di alimentazione elettronica. I progetti in corso, i risultati raggiunti e l’esigenza della sostenibilità per non fare gli stessi errori della ricerca spaziale

01 Giu 2022
Antonio Cisternino

Università di Pisa

IoUT

Grazie all’interoperabilità garantita dagli standard Internet, abbiamo tappezzato la terraferma di sensori e attuatori di ogni tipo non solo in ambienti industriali, ma anche nelle nostre case: dal controllo di tapparelle e luci all’orchestrazione di dispositivi attraverso app e assistenti vocali.

Non c’è da stupirsi, quindi, che si cominci a parlare di immergere sensori e attuatori in reti di dispositivi smart situati in acqua (Internet of Underwater Things – IoUT). Anche perché è sott’acqua il 71% del nostro pianeta.

Case intelligenti: tecnologie e sfide per il futuro

Ma l’acqua è un ambiente tecnologicamente ostile, dove la fisica dei fluidi domina molte dinamiche e la vita dei manufatti umani tende ad accorciarsi. A meno di non disporre di impegnativi cicli di manutenzione.

IoUT: il progetto Natick

È (triste) notizia di questi giorni l’impiego di delfini nel mar Nero che “indossano” dispositivi elettronici utilizzati nelle operazioni militari. Un impiego che può essere considerato un’applicazione IoUT.

WHITEPAPER
IoT Platform: trasforma le promesse del 4.0 in realtà
IoT
Integrazione applicativa

La capacità di dissipazione dell’acqua attrae anche i grandi cloud provider: è sicuramente degno di nota il progetto Natick, nato per verificare la fattibilità di datacenter marini ancorati vicino alla costa, in modo da abbattere i costi di raffreddamento e, potenzialmente, fare ricorso alla generazione di corrente di alimentazione attraverso l’energia meccanica delle onde.

Come mostrano le foto del recupero marino, anche in un breve tempo l’ambiente subacqueo ha subito incluso l’”intruso” nel proprio ecosistema, e richiesto procedure apposite per la manutenzione.

È quindi naturale interrogarsi sulla capacità di realizzare piccoli dispositivi capaci di resistere ad un ambiente ostile e in cui è più difficile reperire fonti energetiche utilizzabili per alimentare un grande numero di dispositivi.

Inoltre, fatto ancor più importante, la comunicazione sott’acqua non può sfruttare le tecniche che utilizziamo in superficie a meno di non usare sistemi di cavi, sicuramente poco pratici nella realizzazione di reti distribuite di dispositivi: quale può essere l’equivalente della trasmissione Wi-Fi/5G sott’acqua?

IoUT: la sfida dell’alimentazione elettrica subacquea

L’alimentazione subacquea pone problemi che sulla terraferma abbiamo, almeno in parte, affrontato e risolto: ma batterie, pannelli solari e fili sono difficili da immaginare sott’acqua.

Sappiamo già generare energia dal movimento delle onde: Eni ha annunciato nel 2019 la realizzazione di una centrale nell’Adriatico utilizzando delle barche dalla particolare struttura, come mostrato in figura.

Immagine che contiene testo, barca, acqua, trasporto Descrizione generata automaticamente

Un progetto del Medialab del MIT fa uso di materiali piezoelettrici per trasformare onde sott’acqua in energia e viceversa, al fine di trasferire sia dati che energia, ed evidenzia come sia possibile avere una forma di dispositivo IoT subacqueo alimentato da una flebile corrente.

Immagine che contiene testo Descrizione generata automaticamente

Per sensori e attuatori sufficientemente grossi e che non necessitano di mobilità, è sempre possibile prevedere un’alimentazione proveniente dalla superficie.

IoUT: la comunicazione subacquea tra dispositivi

È esperienza comune che la comunicazione subacquea sia complicata, e lo è anche per i dispositivi: la propagazione di onde elettromagnetiche viene attuata significativamente sott’acqua, e anche quella basata sulla trasmissione della luce.

Come tutti sappiamo dalla popolarità dei sonar nelle imbarcazioni, sono le onde acustiche a propagarsi meglio nell’acqua e pertanto probabilmente la tecnologia più promettente.

Non è pensabile un sistema di comunicazione in cui tutti i dispositivi immersi possano parlare direttamente: sembra più promettente un approccio in cui i dispositivi raggiungano solo i propri vicini in una rete di comunicazione opportunistica. Una rete in cui, se necessario, i nodi possono inoltrare le comunicazioni se non sono destinatari di un particolare messaggio.

Un aspetto molto importante da considerare è che la banda di comunicazione offerta dalle onde sonore è modesta e con una latenza significativa. Ma l’attenuazione degli altri mezzi di comunicazione che consentirebbero bande più elevate richiede una più densa popolazione di elementi di comunicazione.

Questo fattore è centrale per la realizzazione di una piattaforma IoUT: i protocolli Internet non sono efficientissimi in termini di overhead di dati, e una ridotta banda potrebbe spingere lo sviluppo di protocolli dedicati, che limiterebbero il vantaggio introdotto dall’IoT di usare protocolli standard diffusi in sistemi con maggiore capacità di calcolo.

Nelle prime applicazioni delle tecnologie IoUT, è quindi legittimo immaginare situazioni in cui i dispositivi IoUT dialoghino con un natante di superficie, il cui compito sia quello di fare da gateway verso i protocolli Internet e di conseguenza con i sistemi di calcolo edge.

Come avviene per le trasmissioni radio, anche nella comunicazione subacquea è necessario preoccuparsi della sicurezza dei messaggi scambiati: tecniche crittografiche possono contribuire a rendere sicuro il canale di comunicazione per evitare sia l’intercettazione che l’invio di messaggi contraffatti verso i dispositivi.

L’esigenza di una progettazione sostenibile

La ricerca e le prime startup si stanno concentrando per affrontare le sfide della comunicazione e dell’alimentazione di dispositivi IoUT. La possibilità di monitorare il mare ha sicuramente un enorme potenziale, ma è importante ricordare che già adesso il livello di microplastiche e altri agenti inquinanti è a livelli di guardia: prima di pensare di impiegare miliardi di dispositivi IoUT, dovremmo valutarne anche l’impatto ambientale.

Un dispositivo flottante può facilmente perdersi e divenire un rifiuto, così come apparecchi divenuti obsoleti o rotti per i quali non è possibile o conveniente effettuare il recupero.

L’impiego di materiali che siano il più possibile sostenibili per i nostri mari o laghi deve quindi essere una priorità per evitare di contribuire al già grave degrado in corso.

Purtroppo, i materiali più sostenibili per la realizzazione di dispositivi IoUT sembrano essere anche quelli più fragili, ma forse un mondo di dispositivi in continuo rinnovamento potrebbe essere più auspicabile rispetto ad uno in cui rifiuti tossici si accumulano nei mari e negli altri corsi d’acqua.

Si tratta di un dilemma da affrontare prima che emergano le applicazioni: abbiamo già commesso con l’esplorazione spaziale l’errore di inviare in orbita continuamente nuovi oggetti al punto da aver reso un problema i detriti dei dispositivi caduti in disuso per varie ragioni.

Conclusioni

L’IoUT è una tecnologia ancora nella sua infanzia: sono numerose le sfide da cogliere e i problemi da risolvere per poter procedere ad una diffusione massiva di dispositivi subacquei.

Nel futuro immediato, l’uso di dispositivi di superficie o ancorati vicino alla costa sembra quello più realistico, che potrebbe già contribuire a monitorare la parte meno esplorata del nostro pianeta blu: il 71% delle terre coperte.

WHITEPAPER
Supply Chain: ecco come ottenere un tracciamento trasparente grazie all'IoT
IoT
Industria 4.0
@RIPRODUZIONE RISERVATA

Speciale PNRR

Tutti
Incentivi
Salute digitale
Formazione
Analisi
Sostenibilità
PA
Sostemibilità
Sicurezza
Digital Economy
CODICE STARTUP
Imprenditoria femminile: come attingere ai fondi per le donne che fanno impresa
DECRETI
PNRR e Fascicolo Sanitario Elettronico: investimenti per oltre 600 milioni
IL DOCUMENTO
Competenze digitali, ecco il nuovo piano operativo nazionale
STRUMENTI
Da Istat e RGS gli indicatori per misurare la sostenibilità nel PNRR
STRATEGIE
PNRR – Piano nazionale di Ripresa e Resilienza: cos’è e novità
FONDI
Pnrr, ok della Ue alla seconda rata da 21 miliardi: focus su 5G e banda ultralarga
GREEN ENERGY
Energia pulita: Banca Sella finanzia i progetti green incentivati dal PNRR
TECNOLOGIA SOLIDALE
Due buone notizie digitali: 500 milioni per gli ITS e l’inizio dell’intranet veloce in scuole e ospedali
INNOVAZIONE
Competenze digitali e InPA cruciali per raggiungere gli obiettivi del Pnrr
STRATEGIE
PA digitale 2026, come gestire i fondi PNRR in 5 fasi: ecco la proposta
ANALISI
Value-based healthcare: le esperienze in Italia e il ruolo del PNRR
Strategie
Accordi per l’innovazione, per le imprese altri 250 milioni
Strategie
PNRR, opportunità e sfide per le smart city
Strategie
Brevetti, il Mise mette sul piatto 8,5 milioni
Strategie
PNRR e opere pubbliche, la grande sfida per i Comuni e perché bisogna pensare digitale
Formazione
Trasferimento tecnologico, il Mise mette sul piatto 7,5 milioni
Strategie
PSN e Strategia Cloud Italia: a che punto siamo e come supportare la PA in questo percorso
Dispersione idrica
Siccità: AI e analisi dei dati possono ridurre gli sprechi d’acqua. Ecco gli interventi necessari
PNRR
Cloud, firmato il contratto per l’avvio di lavori del Polo strategico
Formazione
Competenze digitali, stanziati 48 milioni per gli Istituti tecnologici superiori
Iniziative
Digitalizzazione delle reti idriche: oltre 600 milioni per 21 progetti
Competenze e competitività
PNRR, così i fondi UE possono rilanciare la ricerca e l’Università
Finanziamenti
PNRR, si sbloccano i fondi per l’agrisolare
Sanità post-pandemica
PNRR, Missione Salute: a che punto siamo e cosa resta da fare
Strategie
Sovranità e autonomia tecnologica nazionale: come avviare un processo virtuoso e sostenibile
La relazione
Pnrr e PA digitale, l’alert della Corte dei conti su execution e capacità di spesa
L'editoriale
Elezioni 2022, la sfida digitale ai margini del dibattito politico
Strategie
Digitale, il monito di I-Com: “Senza riforme Pnrr inefficace”
Transizione digitale
Pnrr: arrivano 321 milioni per cloud dei Comuni, spazio e mobilità innovativa
L'analisi I-COM
Il PNRR alla prova delle elezioni: come usare bene le risorse e centrare gli obiettivi digitali
Cineca
Quantum computing, una svolta per la ricerca: lo scenario europeo e i progetti in corso
L'indice europeo
Desi, l’Italia scala due posizioni grazie a fibra e 5G. Ma è (ancora) allarme competenze
L'approfondimento
PNRR 2, ecco tutte le misure per cittadini e imprese: portale sommerso, codice crisi d’impresa e sismabonus, cosa cambia
Servizi digitali
PNRR e trasformazione digitale: ecco gli investimenti e le riforme previste per la digitalizzazione della PA
Legal health
Lo spazio europeo dei dati sanitari: come circoleranno le informazioni sulla salute nell’Unione Europea
Servizi digitali
PNRR e PA digitale: non dimentichiamo la dematerializzazione
Digital Healthcare transformation
La trasformazione digitale degli ospedali
Governance digitale
PA digitale, è la volta buona? Così misure e risorse del PNRR possono fare la differenza
Servizi digitali
Comuni e digitale, come usare il PNRR senza sbagliare
La survey
Pnrr e digitale accoppiata vincente per il 70% delle pmi italiane
Missione salute
Fascicolo Sanitario Elettronico alla prova del PNRR: limiti, rischi e opportunità
Servizi pubblici
PNRR: come diventeranno i siti dei comuni italiani grazie alle nuove risorse
Skill gap
PNRR, la banda ultra larga crea 20.000 nuovi posti di lavoro
Il Piano
Spazio, Colao fa il punto sul Pnrr: i progetti verso la milestone 2023
FORUMPA2022
PNRR e trasformazione digitale: rivedi i Talk di FORUM PA 2022 in collaborazione con le aziende partner
I contratti
Avio, 340 milioni dal Pnrr per i nuovi propulsori a metano
Next Generation EU
PNRR, a che punto siamo e cosa possono aspettarsi le aziende private
Fondi
Operativo il nuovo portale del MISE con tutti i finanziamenti per le imprese
Servizi comunali
Il PNRR occasione unica per i Comuni digitali: strumenti e risorse per enti e cittadini
Healthcare data platform
PNRR dalla teoria alla pratica: tecnologie e soluzioni per l’innovazione in Sanità
Skill
Competenze digitali, partono le Reti di facilitazione
Gli obiettivi
Scuola 4.0, PNRR ultima chance: ecco come cambierà il sistema formativo
Sistema Paese
PNRR 2, è il turno della space economy
FORUM PA 2022
FORUM PA 2022: la maturità digitale dei comuni italiani rispetto al PNRR
Analisi
PNRR: dalla Ricerca all’impresa, una sfida da cogliere insieme
Innovazione
Pnrr, il Dipartimento per la Trasformazione digitale si riorganizza
FORUM PA 2022
PA verde e sostenibile: il ruolo di PNRR, PNIEC, energy management e green public procurement
Analisi
PNRR, Comuni e digitalizzazione: tutto su fondi e opportunità, in meno di 3 minuti. Guarda il video!
Rapporti
Competenze digitali e servizi automatizzati pilastri del piano Inps
Analisi
Attuazione del PNRR: il dialogo necessario tra istituzioni e società civile. Rivedi lo Scenario di FORUM PA 2022
Progetti
Pnrr, fondi per il Politecnico di Torino. Fra i progetti anche IS4Aerospace
Analisi
PNRR, Colao fa il punto sulla transizione digitale dell’Italia: «In linea con tutte le scadenze»
La Svolta
Ict, Istat “riclassifica” i professionisti. Via anche al catalogo dati sul Pnrr
Analisi
Spazio, Colao fa il punto sul Pnrr: i progetti verso la milestone 2023
FORUM PA 2022
Ecosistema territoriale sostenibile: l’Emilia Romagna tra FESR e PNRR
Il Piano
Innovazione, il Mise “centra” gli obiettivi Pnrr: attivati 17,5 miliardi
Analisi
PNRR: raggiunti gli obiettivi per il primo semestre 2022. Il punto e qualche riflessione
Analisi
PNRR: dal dialogo tra PA e società civile passa il corretto monitoraggio dei risultati, tra collaborazione e identità dei luoghi
Webinar
Comuni e PNRR: un focus sui bandi attivi o in pubblicazione
Analisi
Formazione 4.0: cos’è e come funziona il credito d’imposta
PA e Sicurezza
PA e sicurezza informatica: il ruolo dei territori di fronte alle sfide della digitalizzazione
PA e sicurezza
PNRR e servizi pubblici digitali: sfide e opportunità per Comuni e Città metropolitane
Water management
Water management in Italia: verso una transizione “smart” e “circular” 
LE RISORSE
Transizione digitale, Simest apre i fondi Pnrr alle medie imprese
Prospettive
Turismo, cultura e digital: come spendere bene le risorse del PNRR
Analisi
Smart City: quale contributo alla transizione ecologica
Decarbonizzazione
Idrogeno verde, 450 milioni € di investimenti PNRR, Cingolani firma
Unioncamere
PNRR, imprese in ritardo: ecco come le Camere di commercio possono aiutare
I fondi
Industria 4.0: solo un’impresa su tre pronta a salire sul treno Pnrr
CODICE STARTUP
Imprenditoria femminile: come attingere ai fondi per le donne che fanno impresa
DECRETI
PNRR e Fascicolo Sanitario Elettronico: investimenti per oltre 600 milioni
IL DOCUMENTO
Competenze digitali, ecco il nuovo piano operativo nazionale
STRUMENTI
Da Istat e RGS gli indicatori per misurare la sostenibilità nel PNRR
STRATEGIE
PNRR – Piano nazionale di Ripresa e Resilienza: cos’è e novità
FONDI
Pnrr, ok della Ue alla seconda rata da 21 miliardi: focus su 5G e banda ultralarga
GREEN ENERGY
Energia pulita: Banca Sella finanzia i progetti green incentivati dal PNRR
TECNOLOGIA SOLIDALE
Due buone notizie digitali: 500 milioni per gli ITS e l’inizio dell’intranet veloce in scuole e ospedali
INNOVAZIONE
Competenze digitali e InPA cruciali per raggiungere gli obiettivi del Pnrr
STRATEGIE
PA digitale 2026, come gestire i fondi PNRR in 5 fasi: ecco la proposta
ANALISI
Value-based healthcare: le esperienze in Italia e il ruolo del PNRR
Strategie
Accordi per l’innovazione, per le imprese altri 250 milioni
Strategie
PNRR, opportunità e sfide per le smart city
Strategie
Brevetti, il Mise mette sul piatto 8,5 milioni
Strategie
PNRR e opere pubbliche, la grande sfida per i Comuni e perché bisogna pensare digitale
Formazione
Trasferimento tecnologico, il Mise mette sul piatto 7,5 milioni
Strategie
PSN e Strategia Cloud Italia: a che punto siamo e come supportare la PA in questo percorso
Dispersione idrica
Siccità: AI e analisi dei dati possono ridurre gli sprechi d’acqua. Ecco gli interventi necessari
PNRR
Cloud, firmato il contratto per l’avvio di lavori del Polo strategico
Formazione
Competenze digitali, stanziati 48 milioni per gli Istituti tecnologici superiori
Iniziative
Digitalizzazione delle reti idriche: oltre 600 milioni per 21 progetti
Competenze e competitività
PNRR, così i fondi UE possono rilanciare la ricerca e l’Università
Finanziamenti
PNRR, si sbloccano i fondi per l’agrisolare
Sanità post-pandemica
PNRR, Missione Salute: a che punto siamo e cosa resta da fare
Strategie
Sovranità e autonomia tecnologica nazionale: come avviare un processo virtuoso e sostenibile
La relazione
Pnrr e PA digitale, l’alert della Corte dei conti su execution e capacità di spesa
L'editoriale
Elezioni 2022, la sfida digitale ai margini del dibattito politico
Strategie
Digitale, il monito di I-Com: “Senza riforme Pnrr inefficace”
Transizione digitale
Pnrr: arrivano 321 milioni per cloud dei Comuni, spazio e mobilità innovativa
L'analisi I-COM
Il PNRR alla prova delle elezioni: come usare bene le risorse e centrare gli obiettivi digitali
Cineca
Quantum computing, una svolta per la ricerca: lo scenario europeo e i progetti in corso
L'indice europeo
Desi, l’Italia scala due posizioni grazie a fibra e 5G. Ma è (ancora) allarme competenze
L'approfondimento
PNRR 2, ecco tutte le misure per cittadini e imprese: portale sommerso, codice crisi d’impresa e sismabonus, cosa cambia
Servizi digitali
PNRR e trasformazione digitale: ecco gli investimenti e le riforme previste per la digitalizzazione della PA
Legal health
Lo spazio europeo dei dati sanitari: come circoleranno le informazioni sulla salute nell’Unione Europea
Servizi digitali
PNRR e PA digitale: non dimentichiamo la dematerializzazione
Digital Healthcare transformation
La trasformazione digitale degli ospedali
Governance digitale
PA digitale, è la volta buona? Così misure e risorse del PNRR possono fare la differenza
Servizi digitali
Comuni e digitale, come usare il PNRR senza sbagliare
La survey
Pnrr e digitale accoppiata vincente per il 70% delle pmi italiane
Missione salute
Fascicolo Sanitario Elettronico alla prova del PNRR: limiti, rischi e opportunità
Servizi pubblici
PNRR: come diventeranno i siti dei comuni italiani grazie alle nuove risorse
Skill gap
PNRR, la banda ultra larga crea 20.000 nuovi posti di lavoro
Il Piano
Spazio, Colao fa il punto sul Pnrr: i progetti verso la milestone 2023
FORUMPA2022
PNRR e trasformazione digitale: rivedi i Talk di FORUM PA 2022 in collaborazione con le aziende partner
I contratti
Avio, 340 milioni dal Pnrr per i nuovi propulsori a metano
Next Generation EU
PNRR, a che punto siamo e cosa possono aspettarsi le aziende private
Fondi
Operativo il nuovo portale del MISE con tutti i finanziamenti per le imprese
Servizi comunali
Il PNRR occasione unica per i Comuni digitali: strumenti e risorse per enti e cittadini
Healthcare data platform
PNRR dalla teoria alla pratica: tecnologie e soluzioni per l’innovazione in Sanità
Skill
Competenze digitali, partono le Reti di facilitazione
Gli obiettivi
Scuola 4.0, PNRR ultima chance: ecco come cambierà il sistema formativo
Sistema Paese
PNRR 2, è il turno della space economy
FORUM PA 2022
FORUM PA 2022: la maturità digitale dei comuni italiani rispetto al PNRR
Analisi
PNRR: dalla Ricerca all’impresa, una sfida da cogliere insieme
Innovazione
Pnrr, il Dipartimento per la Trasformazione digitale si riorganizza
FORUM PA 2022
PA verde e sostenibile: il ruolo di PNRR, PNIEC, energy management e green public procurement
Analisi
PNRR, Comuni e digitalizzazione: tutto su fondi e opportunità, in meno di 3 minuti. Guarda il video!
Rapporti
Competenze digitali e servizi automatizzati pilastri del piano Inps
Analisi
Attuazione del PNRR: il dialogo necessario tra istituzioni e società civile. Rivedi lo Scenario di FORUM PA 2022
Progetti
Pnrr, fondi per il Politecnico di Torino. Fra i progetti anche IS4Aerospace
Analisi
PNRR, Colao fa il punto sulla transizione digitale dell’Italia: «In linea con tutte le scadenze»
La Svolta
Ict, Istat “riclassifica” i professionisti. Via anche al catalogo dati sul Pnrr
Analisi
Spazio, Colao fa il punto sul Pnrr: i progetti verso la milestone 2023
FORUM PA 2022
Ecosistema territoriale sostenibile: l’Emilia Romagna tra FESR e PNRR
Il Piano
Innovazione, il Mise “centra” gli obiettivi Pnrr: attivati 17,5 miliardi
Analisi
PNRR: raggiunti gli obiettivi per il primo semestre 2022. Il punto e qualche riflessione
Analisi
PNRR: dal dialogo tra PA e società civile passa il corretto monitoraggio dei risultati, tra collaborazione e identità dei luoghi
Webinar
Comuni e PNRR: un focus sui bandi attivi o in pubblicazione
Analisi
Formazione 4.0: cos’è e come funziona il credito d’imposta
PA e Sicurezza
PA e sicurezza informatica: il ruolo dei territori di fronte alle sfide della digitalizzazione
PA e sicurezza
PNRR e servizi pubblici digitali: sfide e opportunità per Comuni e Città metropolitane
Water management
Water management in Italia: verso una transizione “smart” e “circular” 
LE RISORSE
Transizione digitale, Simest apre i fondi Pnrr alle medie imprese
Prospettive
Turismo, cultura e digital: come spendere bene le risorse del PNRR
Analisi
Smart City: quale contributo alla transizione ecologica
Decarbonizzazione
Idrogeno verde, 450 milioni € di investimenti PNRR, Cingolani firma
Unioncamere
PNRR, imprese in ritardo: ecco come le Camere di commercio possono aiutare
I fondi
Industria 4.0: solo un’impresa su tre pronta a salire sul treno Pnrr

Articolo 1 di 4