🟢 Gemelli Digitali per il Clima

Sei pronto per la sfida del Gemello Digitale? Una replica digitale del territorio e una raccolta dati in tempo reale per scenari a lungo termine in ottica di adattamento al cambiamento climatico.

(Un giorno di inizio settembre del 2033)

Tra pochi mesi, esattamente il primo gennaio 2034, verrà “acceso” il Gemello Digitale della Regione in cui vivi.

È un progetto nato dal basso per contrastare la lentezza con cui la Politica sta affrontando le sfide dell’adattamento ai cambiamenti climatici.

In poco tempo ha ricevuto due round di investimento e punta a ottenere l’adesione di enti locali e della pubblica amministrazione. Il progetto si appoggia a una delle poche piattaforme di Digital Twins as a Service e questo favorisce il contenimento dei costi e la rapidità di implementazione.

Obiettivo di questa prima fase è integrare in una replica digitale del territorio tutti i dati relativi alle infrastrutture, alle attività economiche, all’utilizzo delle risorse naturali e al consumo energetico, alla demografia, all’utilizzo dei servizi sanitari e sociali, allo stato dei fiumi, del verde, delle aree a rischio sismico…

Lo scopo finale del progetto è fornire una piattaforma per elaborare scenari a 10, 20, 30 anni per indirizzare le politiche economiche, sociali, urbane e del territorio in ottica di adattamento e mitigazione del cambiamento climatico.

Il progetto è unico nel mondo nel suo genere: a regime, il modello digitale sarà alimentato con dati raccolti in tempo reale al livello più granulare possibile. Per questo, ha bisogno di te!

Ha bisogno che tu sia disponibile a condividere, in forma anonima ma geolocalizzata, dati che riguardano le tue attività quotidiane, personali, professionali e imprenditoriali.

La proposta è semplice: se risiedi o hai un’attività economica nel territorio, puoi investire acquistando uno o più token, a 1.000 euro l’uno, durante la ICO (Initial Coin Offering), attivi i dispositivi di monitoraggio che ti saranno forniti, avrai accesso illimitato in visualizzazione al Gemello Digitale e riceverai un compenso periodico in frazioni di token per i dati che renderai disponibili. Se il progetto avrà successo, il tuo investimento crescerà di valore e avrai contribuito a rendere la tua regione più resistente agli impatti del cambiamento climatico.

Ma quali dati sono richiesti? Per i residenti, ad esempio:

• casa - gli elettrodomestici presenti (compreso il condizionamento, l’addolcitore e il depuratore), il consumo di utilities (acqua, gas e luce) e il conferimento di rifiuti

• auto e mezzi di trasporto - i tragitti, i rifornimenti/ricariche, i consumi, gli orari e i tempi di spostamento

• persona - età, utilizzo di servizi pubblici sanitari, sociali e di mobilità.

Per le attività economiche, di ogni dimensione e settore di attività, ai dati elencati sopra si aggiungono altre informazioni specifiche del settore merceologico.

Il progetto prevede di monitorare in tempo reale anche il territorio con sensori che rilevano in tempo reale la qualità dell’aria, dell’acqua e della terra, con dispositivi “installati” ad hoc (per esempio le “piante elettroniche”).

Immagina una Internet of Things grande quanto la Regione e un Gemello Digitale per raccogliere i dati, interpretarli e fare simulazioni di lungo periodo! Pensa a quante cose si potrebbero fare con un “simulatore” di queste dimensioni e con questa mole di dati.

Hai circa 4 mesi per decidere se investire nel progetto!

Quindi ora?

Questo scenario ha catturato la tua attenzione? Ti senti pronto? Pensi che sia un futuro desiderabile, ricco di opportunità, o un futuro pericoloso? Passa 5 minuti in questo futuro rispondendo a queste domande:

1. Come ti sei sentito quando hai letto lo Scenario? Quali emozioni hai provato? Quali pensieri attraversano la tua mente ora?

2. Se dovessi riassumere in una parola le tue emozioni future in quel giorno, quale sarebbe?

3. Saresti disposto a investire nel progetto e rendere disponibili i tuoi dati? Quanto investiresti?

4. A quali condizioni investiresti?

5. Quali conseguenze immediate intravedi se venisse attivato una piattaforma del genere?

Se vuoi, puoi usare i commenti per condividere le tue risposte (un solo commento per tutte le risposte 1… 2… 3…). In alternativa, puoi mandarmi le risposte via mail.

Contesto

Tecnologia Digital Twin

Il termine Digital Twin si riferisce a una tecnologia che consiste nella creazione di una replica digitale di un oggetto, un sistema o un processo del mondo reale. In sostanza, un Digital Twin è una rappresentazione virtuale di un'entità fisica o concettuale che può essere utilizzata per monitorare, simulare, analizzare e ottimizzare il comportamento dell'oggetto o del sistema nel mondo reale.

Un Digital Twin non deve sempre prevedere l'aggiornamento dei dati in tempo reale, anche se l'integrazione in tempo reale è una caratteristica comune a molte implementazioni. Se da un lato l'integrazione dei dati in tempo reale può offrire approfondimenti immediati e consentire un processo decisionale tempestivo, dall'altro vi sono situazioni in cui sono sufficienti aggiornamenti periodici o storici dei dati.

Detto questo, l'integrazione dei dati in tempo reale può migliorare notevolmente le capacità di un Digital Twin, consentendo un feedback immediato, analisi predittive e processi decisionali adattivi. È una caratteristica preziosa, soprattutto nei settori in cui il monitoraggio e la reattività in tempo reale sono fondamentali, come l'automazione industriale, la sanità e le città intelligenti. Tuttavia, i requisiti e gli obiettivi specifici di ciascuna implementazione determineranno la necessità di aggiornamenti dei dati in tempo reale.

La creazione di un Digital Twin richiede una serie di tecnologie, come sensori per la raccolta di dati, algoritmi di analisi dei dati, modelli di simulazione e piattaforme di connessione dell'Internet delle cose.

Adattamento ai cambiamenti climatici

L'adattamento ai cambiamenti climatici si riferisce al processo di adattamento e risposta agli impatti dei cambiamenti climatici, al fine di ridurre la vulnerabilità e costruire la resilienza dei sistemi naturali e umani.

Le misure di adattamento possono essere attuate su varie scale, dalle comunità locali ai livelli nazionali e internazionali. Le strategie possono includere:

• Miglioramento delle infrastrutture: costruire o modificare le infrastrutture per resistere a eventi meteorologici estremi, come tempeste più forti e frequenti, inondazioni o innalzamento del livello del mare.

• Gestione dell'acqua: attuazione di misure per garantire un approvvigionamento idrico sufficiente durante la siccità o le inondazioni e una gestione più efficace delle risorse idriche.

• Pratiche agricole: sviluppo di varietà di colture resistenti alla siccità, adeguamento dei calendari di semina e raccolta e adozione di tecniche agricole intelligenti dal punto di vista climatico.

• Conservazione della biodiversità: proteggere e conservare gli habitat naturali e gli ecosistemi per sostenere la biodiversità e consentire alle specie di adattarsi ai cambiamenti delle condizioni.

• Preparazione ai disastri e sistemi di allarme rapido: creare sistemi di monitoraggio e previsione di eventi meteorologici estremi, per consentire evacuazioni e preparazioni tempestive.

• Pianificazione urbana: incorporare le considerazioni sui cambiamenti climatici nei piani di sviluppo urbano, come la costruzione di città resilienti con spazi verdi e infrastrutture resistenti alle inondazioni.

• Assistenza sanitaria e gestione delle malattie: affrontare il cambiamento dei modelli di malattia e i rischi per la salute pubblica derivanti dal cambiamento climatico.

• Iniziative basate sulla comunità: coinvolgere le comunità locali negli sforzi di adattamento ai cambiamenti climatici, assicurando che le loro conoscenze e le loro esigenze siano considerate nella pianificazione.

Un fallimento nell’affrontare adeguatamente l'adattamento ai cambiamenti climatici può avere gravi conseguenze sia per le società umane che per gli ecosistemi naturali. Ecco alcuni dei potenziali impatti di un'azione insufficiente:

• il mancato adattamento può portare a danni ingenti a infrastrutture, agricoltura e comunità a causa di ondate di calore, tempeste, inondazioni e siccità più frequenti e intense

• alcune regioni potrebbero sperimentare siccità più prolungate, con conseguente scarsità d'acqua, riduzione della produttività agricola e potenziali conflitti per le risorse idriche

• perdita di terreni e infrastrutture costiere, lo sfollamento delle comunità e una maggiore vulnerabilità alle inondazioni e all'erosione costiera

• molte specie potrebbero faticare ad adattarsi a condizioni climatiche in rapido mutamento, con conseguente perdita di habitat e potenziali estinzioni

• carenze alimentari e impennate dei prezzi, aggravando la fame e la malnutrizione a livello globale

• diffusione di malattie trasmesse da vettori, malattie legate al caldo e problemi respiratori dovuti al peggioramento della qualità dell'aria, con un impatto sui sistemi sanitari pubblici e un aumento dei costi sanitari

• migrazioni e spostamenti, provocando potenziali conflitti e tensioni sociali

• perdite economiche dovute a danni alle infrastrutture, interruzioni delle catene di approvvigionamento, diminuzione della produttività agricola e aumento dei costi legati alla risposta ai disastri

• cambiamenti nella distribuzione delle specie e nelle relazioni ecologiche, riducendo potenzialmente la capacità degli ecosistemi di fornire servizi essenziali come la purificazione dell'acqua e il sequestro del carbonio

• la migrazione indotta dal clima e la scarsità di risorse possono mettere a dura prova le strutture sociali e portare a conflitti per la terra, l'acqua e altre risorse, esacerbando le tensioni geopolitiche esistenti.

Gli impatti dei cambiamenti climatici e il fallimento degli sforzi di adattamento non sono distribuiti uniformemente. I Paesi in via di sviluppo, le comunità vulnerabili e le popolazioni emarginate rischiano di essere colpite in modo sproporzionato, poiché spesso dispongono di minori risorse e capacità di affrontare le sfide poste dal cambiamento climatico.

Combinare l'adattamento con efficaci strategie di mitigazione è fondamentale per ridurre al minimo la gravità degli impatti e garantire maggiori possibilità di far fronte al cambiamento climatico.

Segnali di Cambiamento che hanno ispirato questo Scenario

1. La Orlando Economic Partnership collabora con Unity (motore grafico multipiattaforma sviluppato da Unity Technologies) per creare il primo gemello digitale 3D in tempo reale di un'intera regione.

   Il progetto, che coinvolge le contee di Orange, Seminole e Osceola, ricrea 800 miglia quadrate di territorio e consente agli utenti di incorporare dati interattivi in tempo reale per mappare diversi scenari.

   È il primo gemello digitale ad avere usi quasi illimitati e stabilisce uno standard per il futuro della pianificazione urbana poiché permetterà alle aziende di visualizzare come i loro piani di sviluppo avranno un impatto sulla regione.

   La Partnership utilizzerà il modello per mostrare i terreni e gli immobili disponibili, nonché le aree di interesse per diverse industrie, la connettività delle infrastrutture e la disponibilità di “talenti”.

   Le aziende di servizi pubblici e chi si occupa di pianificazione urbana potranno mappare le proposte di miglioramento dell'infrastruttura su un display olografico.

2. Il futuro della pianificazione urbana potrebbe essere rappresentato dalla creazione di "gemelli digitali" delle città reali. Questa è l'idea che sta guadagnando sempre più consensi in tutto il mondo, come dimostrano i progetti di digital twin in città come Shanghai, New York, Singapore e Helsinki.

   I gemelli digitali utilizzano dati in tempo reale e intelligenza artificiale per creare specchi virtuali e viventi delle città reali, con la possibilità di simulare ogni cosa, dall'infrastruttura ai modelli di traffico e consumo di energia.

   Alcuni progetti interessanti includono la città di Chattanooga, che ha creato un "CTwin" per esaminare l'uso dell'energia in relazione alla mobilità dei veicoli, e la città di Gothenburg, che ha utilizzato dati reali, inclusi mappe stradali, per creare un gemello digitale e prevedere gli effetti delle nuove costruzioni sulla città sotterranea in argilla.

   Investire nei gemelli digitali può portare a un grande risparmio per le città, come dimostra un rapporto di ABI Research del 2021 che prevede risparmi per 280 miliardi di dollari entro il 2030, e può anche aiutare gli sforzi per la sostenibilità.

   Sono tuttavia necessari sforzi tecnici e collaborazione tra le parti interessate per affrontare le sfide della raccolta, archiviazione e protezione dei dati.

   Il professor Anders Logg, direttore del Digital Twin Cities Centre presso l'Università di Tecnologia di Chalmers, vede un futuro in cui tutto, dalla manutenzione degli edifici alla costruzione di nuove strade e semafori, sarà "integrato e collegato", consentendo ai pianificatori urbani di prendere decisioni che avranno senso anche decenni dopo.

3. Il consorzio di ricerca olandese LTER-LIFE ha ricevuto una sovvenzione di 20 milioni di euro dal finanziamento della roadmap nazionale per le infrastrutture di ricerca su larga scala di NWO e del Ministero dell'Istruzione.

   Il progetto creerà gemelli digitali degli ecosistemi per prevedere le conseguenze dei futuri cambiamenti globali sulla biodiversità e sul funzionamento degli ecosistemi.

   Creeranno un ambiente di ricerca virtuale che fornisce dati ambientali completi, strumenti di modellizzazione avanzati e tecniche di calcolo ad alte prestazioni.

   Con questa e-infrastructure, gli ecologi possono collegare dati a lungo termine su piante, animali e ambiente e investigare molteplici scenari di come i cambiamenti globali avranno un impatto su interi ecosistemi.

4. Nel febbraio 2021, la Commissione europea ha pubblicato una strategia per l'adattamento al cambiamento climatico dell'UE, che mira a rendere l'Europa non solo climaticamente neutrale (con emissioni nette di gas a effetto serra pari a zero), ma anche climaticamente resiliente entro il 2050. La strategia si concentra su quattro obiettivi principali:
   adattamento più intelligente, adattamento più rapido, adattamento più sistemico e aumento dell'azione internazionale sull'adattamento al cambiamento climatico. Inoltre, la strategia definisce azioni concrete per raggiungere questi obiettivi, come l'uso di strumenti di valutazione del rischio e dei dati, il potenziamento dell'azione locale e l'integrazione dell'adattamento nelle politiche macroeconomiche.

5. Sono stati fatti molti sforzi per utilizzare materiali conduttivi per monitorare gli stati di crescita delle piante. Tuttavia, i metodi tradizionali incontrano difficoltà poiché i segnali fisiologici sono solitamente nascosti all'interno dei tessuti vegetali.

   I metalli liquidi rendono possibile l'elettronica iniettabile nelle piante; ciò non solo contribuisce a risolvere le sfide precedenti, ma conferisce anche funzioni elettroniche a piante ampiamente distribuite, mostrando così prospettive di applicazione estremamente ampie.

   Con questa tecnica, i componenti elettronici di base (resistenze, induttori e condensatori) vengono fabbricati iniettando metallo liquido nei siti target della pianta vivente.

   I sensori di resistenza e di capacità iniettabili offrono modi sempre più utili per monitorare in tempo reale la posizione delle piante e i segnali fisiologici.

   Inoltre, se le piante possono essere trasformate in una parte dell'Internet delle cose, non solo saranno utilizzate per il monitoraggio e il controllo di se stesse, ma serviranno anche come dispositivi elettronici indipendenti.

Forze di cambiamento che potrebbero favorire questo Scenario

(Driver #1) - Sviluppo della tecnologia Digital Twin

L'adozione di questa tecnologia sta crescendo rapidamente in diversi settori. Il mercato globale dei Digital Twin è stato valutato a 8,60 miliardi di dollari nel 2022 e si prevede una crescita da 11,51 miliardi di dollari nel 2023 a 137,67 miliardi di dollari entro il 2030, con un tasso annuo di crescita composto (CAGR) del 42,6%.

I settori in cui si prevedono i maggiori investimenti sono:

1. Manifatturiero - monitorare e ottimizzare le linee di produzione, migliorare l'efficienza, prevedere guasti e ottimizzare il ciclo di vita dei prodotti.

2. Energia - monitorare e gestire centrali e impianti energetici. Possono aiutare a ottimizzare l'efficienza operativa, migliorare la manutenzione e prevedere i consumi energetici.

3. Trasporti - modellare e ottimizzare la gestione delle reti di trasporto, come le infrastrutture stradali e ferroviarie.

4. Edifici intelligenti - monitorare e gestire l'efficienza energetica, il comfort degli occupanti e la manutenzione degli edifici, ottimizzare l'utilizzo delle risorse e identificare potenziali risparmi energetici.

5. Sanità - modellare e simulare organi, tessuti o interi corpi umani, pianificare interventi chirurgici complessi, progettare dispositivi medici e personalizzare le cure.

6. Settore pubblico - gestione delle infrastrutture pubbliche, come strade, reti idriche o reti elettriche, prevedere e gestire meglio i bisogni della popolazione

Fra i trend futuri, interessanti per questo scenario, troviamo:

• l'erogazione di Digital Twins as a Service (DTaaS) tramite soluzioni basate su cloud. Questo cambiamento renderà più accessibile e conveniente la tecnologia dei gemelli digitali per le organizzazioni di tutte le dimensioni. I modelli DTaaS elimineranno la necessità di ingenti investimenti in infrastrutture fornendo soluzioni scalabili e flessibili.

• la combinazione con le tecnologie di realtà estesa (XR), realtà virtuale (VR) e realtà aumentata (AR). Le interfacce XR miglioreranno la comprensione, la collaborazione e il processo decisionale visualizzando e interagendo con i gemelli digitali.

• l’attenzione sempre maggiore sulla sostenibilità e sulle sfide ambientali. Le aziende utilizzeranno i gemelli digitali per migliorare l'efficienza delle risorse, ridurre le emissioni di carbonio e ottimizzare il consumo di energia. La progettazione di prodotti ecologici, la pianificazione urbana sostenibile e la manutenzione predittiva saranno facilitate dai gemelli digitali per ridurre al minimo l'impatto ambientale.

(Driver #2) - Adattamento climatico & Cambiamento climatico

Il Global Risks Report 2023, pubblicato dal World Economic Forum nel gennaio 2023, esplora alcuni dei rischi più gravi che l’umanità potrebbe affrontare nel prossimo decennio.

I 10 principali rischi globali a lungo termine sono:

1. Mancata mitigazione del cambiamento climatico: mancata applicazione, promulgazione o investimento da parte di governi, imprese e individui in misure efficaci di mitigazione del cambiamento climatico, come la decarbonizzazione dell'attività economica.

2. Mancato adattamento ai cambiamenti climatici: mancata applicazione, promulgazione o investimento da parte di governi, aziende e individui in misure efficaci di adattamento ai cambiamenti climatici, come ad esempio la mancanza di infrastrutture resistenti al clima.

3. Disastri naturali ed eventi meteorologici estremi: perdita di vite umane, danni agli ecosistemi, distruzione di beni e/o perdite finanziarie su scala globale a causa di eventi meteorologici estremi. Comprendono eventi terrestri (ad esempio terremoti, vulcani e incendi), idrici (ad esempio inondazioni), atmosferici (ad esempio ondate di calore) ed extra-terrestri (ad esempio cadute di comete e tempeste geomagnetiche).

4. Perdita di biodiversità e collasso degli ecosistemi: gravi conseguenze per l'ambiente, l'umanità e l'attività economica dovute alla distruzione del capitale naturale derivante dall'estinzione o dalla riduzione delle specie negli ecosistemi terrestri e marini.

5. Migrazione involontaria su larga scala: spostamenti attraverso o all'interno dei confini, derivanti da discriminazione e persecuzione persistenti, mancanza di opportunità di avanzamento economico, disastri naturali o causati dall'uomo, conflitti interni o interstatali.

6. Crisi delle risorse naturali: grave scarsità di beni e risorse naturali su scala globale a causa dell'eccessivo sfruttamento e/o della cattiva gestione delle risorse naturali critiche da parte dell'uomo. Include, ma non si limita a, prodotti chimici, cibo, minerali e acqua.

7. Erosione della coesione sociale e polarizzazione della società: perdita di capitale sociale e frattura delle comunità con conseguente calo della stabilità sociale, del benessere individuale e collettivo e della produttività economica. Include, ma non si limita a: disordini civili persistenti e potenzialmente violenti; disuguaglianze reali o percepite nelle opportunità a seconda dell'età, della fascia di reddito, dell'etnia e della razza, del livello di istruzione, delle caratteristiche demografiche e dell'affiliazione politica.

8. Criminalità informatica e insicurezza informatica diffuse: cyberspionaggio o crimini informatici sempre più sofisticati. Include, ma non si limita a: perdita di privacy, frode o furto di dati e spionaggio informatico.

9. Confronto geo-economico: impiego di leve economiche da parte di potenze globali o regionali per disaccoppiare le interazioni economiche tra le nazioni, limitando beni, conoscenze, servizi o tecnologie con l'intento di ottenere un vantaggio geopolitico e consolidare le sfere di influenza. Include, ma non si limita a: misure valutarie, controlli sugli investimenti, sanzioni, aiuti e sussidi statali e controlli commerciali su energia, minerali e tecnologia.

10. Incidenti con danni ambientali su larga scala: perdita di vite umane, perdite finanziarie e/o danni agli ecosistemi come risultato dell'attività umana e/o della mancata coesistenza con gli ecosistemi animali. Inclusi la deregolamentazione degli incidenti industriali, le fuoriuscite di petrolio e la contaminazione radioattiva.

La classifica per gravità vede:

• nei prossimi 2 anni (breve termine):

  • Mancata mitigazione del cambiamento climatico - 4° posto

  • Mancato adattamento ai cambiamenti climatici - 7° posto

• nei prossimi 10 anni (lungo termine)

  • Mancata mitigazione del cambiamento climatico - 1° posto

  • Mancato adattamento ai cambiamenti climatici - 2° posto.

Il rischio di “Disastri naturali ed eventi meteorologici estremi” si trova invece al 2° posto nel breve termine e al 3° posto nel lungo termine (cfr. pag 6 del Rapporto).