Rapporto della ricerca in SUPSI

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Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana
Rapporto della ricerca
in SUPSI
Cinque anni di innovazione: bilancio, indirizzi strategici
e prospettive per il futuro
Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana
Rapporto della ricerca
in SUPSI
Cinque anni di innovazione: bilancio, indirizzi strategici
e prospettive per il futuro
Indice
La ricerca in SUPSI
9
10
17
Introduzione
Riassunto di cinque anni di ricerca
La ricerca nel contesto nazionale e internazionale
I progetti di ricerca del periodo 2009-2013
23
43
55
103
111
151
183
193
Asse 1 – Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza
Asse 2 – Sistemi energetici
Asse 3 – Prodotti e processi innovativi
Asse 4 – Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio
Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza e la comunicazione
Asse 6 – Sistemi sociali e salute pubblica
Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere dei cittadini e nel territorio
Asse 8 – Sistemi educativi/formativi
Nuove descrizioni degli assi di ricerca
203
208
213
220
225
235
241
244
Asse 1– Ambiente costruito, risorse naturali e sicurezza
Asse 2– Sistemi energetici
Asse 3– Prodotti e processi innovativi
Asse 4– Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio
249
Il futuro della ricerca in SUPSI: proiezioni e proposte
4
Saluto del Presidente
A cura di
Alberto Cotti
Presidente
del Consiglio SUPSI
fino al 30.06.2014
Quando discutiamo di insegnamento e di
formazione in aula, abbiamo tutti alle spalle
per fortuna un’esperienza personale e
dunque sappiamo bene di che cosa stiamo
parlando, anche se ognuno porta inevitabilmente con sé vissuti personali, spesso
molto diversi da una persona all’altra e
di conseguenza anche carichi di emozioni,
e percezioni diverse, che rendono non
sempre facile il confronto e la ricerca di
positive convergenze. Ma la base c’è,
se come minimo abbiamo passato tutti,
almeno 16 o 17 anni nella scuola, dalla
scuola dell’infanzia alla fine della scolarità
obbligatoria.
La ricerca invece nell’immaginario collettivo
ha per forza di cose molti meno riferimenti,
rimane spesso, purtroppo, un oggetto
misterioso, perché pochi hanno avuto la
fortuna di accedervi e sperimentare.
Dunque compito di un’istituzione universitaria che dedica moltissime risorse a questo
compito (la SUPSI impiega oggi l’equivalente di un centinaio di unità lavorative a
tempo pieno, tra ricercatori e collaboratori
scientifici) è anche quello di spiegare
al vasto pubblico che cosa viene fatto, in
questo particolare ambito, spesso con
molta discrezione e silenzio.
Ricercare, all’interno di un mondo in
costante e rapidissima evoluzione, in cui
ci si muove sempre più in tempo reale e
dove le tecnologie la fanno sempre più da
padrone, significa a mio avviso analizzare
porzioni di realtà interconnesse, problemi e
situazioni che, nella loro complessità,
caratterizzano il nostro tempo e la nostra
realtà, nell’intento di fornire spiegazioni e
di dare anche mezzi e strumenti per migliorare l’esistente.
Per dirla molto semplicemente, il ricercatore
in una Scuola universitaria professionale
lavora in team con gli enti pubblici, le piccole
e medie imprese, gli ospedali, le cliniche,
le case per anziani, le scuole e chi ne ha più
ne metta, per analizzare, capire, identificare
problemi e possibili soluzioni, misure atte
a crescere in qualità, il tutto con l’obiettivo
di rendere un servizio alla comunità.
La presente pubblicazione, a mio modesto
avviso di notevole livello per qualità, rigore e
senso didattico, presenta il lavoro fatto in
cinque intensi anni, in cui la ricerca in SUPSI
è cresciuta in modo veramente impressionante, fino ad assumere oggi un ruolo
importante, anche nella sua relazione con
l’insegnamento. In altri termini: più conosco
la complessità e le particolarità del mondo
in cui vivo, più capisco i rapporti di causaeffetto e dove si collocano i reali problemi,
più sono credibile e in grado di insegnare
con provata competenza e autorevolezza.
La ricerca non è quindi “solo” un servizio al
Paese e al territorio, ma è anche un fattore di
crescita qualitativa per la SUPSI e oltretutto
funge anche da stimolo a migliorare sempre,
in ogni mandato istituzionale in cui operiamo.
Più ricercatori sono in rete locale, nazionale
e internazionale, più fanno squadra e più gli
specifici saperi disciplinari vengono messi
in comune, più sono in grado di fornire chiavi
di lettura differenziate, pluridisciplinari e
interdisciplinari, che ci aiutano a capire dove
e come stiamo andando e quali saranno
i fattori di riuscita di domani.
Grazie a tutti per questo lavoro fondamentale, prezioso e il più delle volte anche lontano
dai riflettori: la ricerca non fa spettacolo, ma
è fondamentale.
E scusate se è poco…
5
6
Bilancio di 5 anni di ricerca in SUPSI
La SUPSI si propone di accompagnare lo sviluppo del nostro Cantone nei molteplici
ambiti disciplinari in cui è attiva, contribuendo a definire proattivamente risposte
concrete alle complesse sfide con cui si trova confrontata la nostra società.
A fianco della formazione, il mandato istituzionale della ricerca applicata costituisce
un elemento determinante per il raggiungimento di questo fondamentale obiettivo.
A cura di
Franco Gervasoni
Direttore generale
della SUPSI
Sin dalla sua costituzione la SUPSI è la
scuola universitaria professionale svizzera
con la maggiore intensità di ricerca, grazie
originariamente all’integrazione
di attività pregresse presenti nel Cantone,
successivamente all’impegno e alla qualità
dei nostri ricercatori e ricercatrici, che hanno
saputo imporsi in un contesto sempre più
competitivo e globale.
Quando, nel 2008, abbiamo definito
una nuova strategia per la nostra ricerca
con lo spirito di valorizzare il patrimonio
di esperienze e competenze che veniva
ereditato dalla nuova direzione, non pensavo
che saremmo riusciti nel lustro successivo
a realizzare un volume e una varietà
di progetti come quelli raccontati in questa
pubblicazione. Testimonianza della nostra
crescita molto significativa sia quantitativa,
sia qualitativa in termini disciplinari e
interdisciplinari, come pure della nostra
capacità di declinare anche in questo
ambito i nostri valori di concretezza, originalità, multidisciplinarità, partnership, internazionalità, territorialità e innovazione.
Costruendo su queste solide basi, i miei
principali auspici per il futuro sono quelli
di riuscire a garantire condizioni quadro
adeguate per lo sviluppo delle nostre
attività, di aumentare ulteriormente la
qualità della nostra azione in tutte le
discipline, di profilare in modo ancora più
chiaro gli indirizzi prioritari della nostra
ricerca e di riuscire a comunicare in modo
più esplicito l’importanza e l’utilità dell’azione della SUPSI per la nostra regione.
Solo così potremo mantenerci competitivi
e continuare a svolgere fino in fondo
il nostro ruolo a fianco dei nostri numerosi
partner aziendali e istituzionali, incentivandoli a continuare a investire nella ricerca
e nell’innovazione, fattori chiave per nutrire
la formazione di base e continua di attualizzati saperi e per accompagnare lo sviluppo
futuro del nostro Cantone.
Ringrazio molto sentitamente gli innumerevoli partner di progetto, nelle università
svizzere e internazionali, come pure nelle
istituzioni e aziende nel nostro territorio
che hanno collaborato
al nostro fianco in questi ultimi 5 anni.
Ringrazio tutti i colleghi e le colleghe che
hanno investito le loro energie, competenze
e passione per raggiungere i risultati che,
con fierezza, presentiamo in questa
pubblicazione.
A tutti auguro una stimolante lettura.
7
La ricerca in SUPSI
8
Introduzione
La ricerca alla SUPSI è stata un elemento importante fin dalla nascita
della Scuola. Uno dei motivi è dovuto al fatto che – date le sue piccole
dimensioni – essa doveva mostrarsi molto attiva e competitiva per poter
essere selezionata dagli enti finanziatori da una parte e dai partner
di progetto dall’altra.
Giambattista Ravano
Direttore della Ricerca
e dell’innovazione SUPSI
Nella prima fase della sua vita, dal 1997 al
2003, la SUPSI si è affidata ai suoi ricercatori
già esperti e affermati ed è quindi cresciuta
in quelle direzioni dove esisteva già una
cultura della ricerca consolidata.
Gli istituti originari della SUPSI quali l’Istituto
di Scienze della Terra, l’Istituto Dalle Molle
di studi sull’Intelligenza Artificiale, e l’Istituto
CIM della Svizzera italiana hanno trainato
con i settori del controllo geologico del
territorio, dell’algoritmica avanzata, della
produzione industriale e con progetti sul
territorio locale fino al livello internazionale.
In seguito le richieste dei partner esterni,
che fossero aziende, altri istituti di ricerca
partner, organizzazioni o enti, hanno
naturalmente indirizzato alle loro necessità
le specializzazioni; pur sempre però
all’interno dell’insieme di campi e aree che
avevamo deciso di perseguire.
Da qui sono nati diversi altri settori identificati
con i dipartimenti – originati dalla riorganizzazione del 2003 – e quindi dagli ambiti
dell’ambiente e delle costruzioni, della
tecnologia ingegneristica, dell’economia,
il sociale e in seguito il sanitario.
Una volta consolidati i dipartimenti (dal 2009
a oggi), una naturale esigenza ci ha portati
a voler cooperare in modo multidisciplinare,
anche per la natura dei problemi sempre
più complessi e variegati e dalle attese di
soluzioni complessive.
La conoscenza reciproca tramite la frequentazione d’incontri formali e informali,
l’istituzione di un gruppo di lavoro SUPSI sulla
ricerca, lo sviluppo di progetti con molti
partecipanti e la globale crescita quantitativa
hanno dato luogo alla definizione di sette
(poi otto con l’inserimento del DFA) grandi
(per estensione di contenuti) assi di ricerca
che ci hanno accompagnato in molte attività
di indirizzo strategico. L’arrivo delle scuole
affiliate ha arricchito sul piano dell’arte e
della formazione a distanza anche la ricerca.
All’interno della SUPSI si sviluppano con
continuità una serie di aree e/o campi
di attività che tracciano sia la complessità sia
la varietà degli argomenti di ricerca. Gli assi
di ricerca SUPSI elencati in seguito, non
racchiudono tutte le attività di ricerca
ma connotano le caratteristiche principali
che ci identificano.
- Ambiente costruito, risorse naturali
e sicurezza
- Sistemi energetici
- Prodotti e processi innovativi
- Nuovi modelli imprenditoriali per lo
sviluppo sostenibile del territorio
- Sistemi intelligenti per la conoscenza
e la comunicazione
- Sistemi sociali e salute pubblica
- Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere
dei cittadini e nel territorio
- Sistemi educativi/formativi
Alcune brevi note sui dati e le figure
presentate
Nelle figure 1 e 2 alle pagine seguenti sono
indicati tutti i ricavi della ricerca ottenuti
annualmente dai dipartimenti della SUPSI.
I dati raccolti negli altri grafici provengono
dai dati contenuti nei progetti di ricerca,
che abbiamo classificato nella relativa banca
dati, e dalla loro affiliazione a un asse di
ricerca principale o eventualmente secondario. Essi hanno l’obiettivo di fornire soprattutto una visione qualitativa e di raffronto.
Il contributo di CSI e STD va principalmente
nell’asse 7, quello della FFHS è chiaramente
ascrivibile agli assi 4, 5 e 8 (come segnalato
nelle figure 3 e 5).
Evidentemente altri progetti, ora non
classificati come appartenenti agli assi di
ricerca, farebbero lievemente variare i volumi
globali ma non cambiano nella sostanza
l’andamento dei contenuti principali della
ricerca SUPSI.
9
Riassunto di cinque anni di ricerca
Quantitativamente gli andamenti in cinque
anni sono stati importanti passando da
un volume globale di poco più di 10 milioni
di ricavi da fonti competitive fino a superare
i 18 milioni (figura 1). La declinazione nei
dipartimenti di appartenenza mostra crescite
soprattutto nella Tecnica – in assoluto –
e nella Sanità – in percentuale – (figura 2).
Da un punto di vista qualitativo è utile
discutere lo sviluppo avuto in ciascun asse
di ricerca.
Ambiente costruito, risorse naturali
e sicurezza
All’inizio del quinquennio quest’asse di ricerca
ha indirizzato e consolidato le attività di
progetti di salvaguardia delle risorse idriche,
mitigazione degli effetti dei cambiamenti
climatici e dei pericoli naturali oltre che sul
territorio del Cantone Ticino anche nelle
cooperazioni nazionali e internazionali tra cui
con paesi in via di sviluppo.
Nell’ambiente costruito ci si è occupati
di riuso nel restauro e nell’architettura e di
evoluzione dei materiali, delle modalità
di messa in opera e del loro degrado.
Il profilo delle competenze ha consentito
di incrementare le cooperazioni internazionali attorno al tema dei materiali non
solo nell’ambiente costruito ma anche
20
17.5
16.8
16.5
15
13.9
10.2
10
2009
10
2010
2011
2012
2013
nel settore dei trasporti e grazie all’esistenza
del laboratorio Dynamat che consente di
studiare la dinamica dei materiali sottoposti
a condizioni estreme.
Con il ripetersi di fenomeni di instabilità
del terreno il monitoraggio idrogeologico
ha dato origine a progetti per individuare
nuovi metodi e strumenti di acquisizione e
sistemi previsionistici.
L’ambiente naturale e l’ambiente costruito
si caratterizzano per cambiamenti lenti e
durevoli. Questa caratteristica apparentemente dimostra come investimenti in
questi settori generino benefici nel lungo
periodo e quindi con meno necessità
di investire di continuo a breve termine.
Figura 1:
Andamento Ricavi totali
ricerca SUPSI assegnati
negli annisenza contributi
cantonali
(in milioni di franchi, senza
DFA e scuole affiliate).
Figura 2:
Andamento Ricavi
dipartimentali senza
contributi cantonali
(in milioni di franchi, senza
DFA e scuole affiliate).
12
10.2
10.1
4.31
4.3
10.6
10
8.9
DACD
DSAN
8
DSAS
6.1
DTI
6
4
4.1
3.6
3.1
2
0.2
0.8
1.3
1.03
1.2
1.4
1.2
0.8
0.2
2009
2010
2011
Sistemi energetici
Il laboratorio per la certificazione dei moduli
fotovoltaici è stato realizzato nel corso
di questi anni. Esso occupa più di 1000 mq
in uno stabile a Lamone, è stato accreditato
con successo secondo le norme ISO e ha
iniziato un percorso importante nella ricerca
applicata nel settore fotovoltaico. Percorso
che negli anni lo ha portato a diventare
di riferimento per le misure elettriche sui
moduli fotovoltaici in Svizzera ma anche
all’estero. Esso è passato negli anni da
laboratorio di servizio a laboratorio di
ricerca e ora svolge la maggioranza della
sua attività nella ricerca applicata.
Contemporaneamente, con un’accresciuta
spinta negli ultimi anni, si sono sviluppati
progetti nella mobilità sostenibile con
particolare attenzione al consumo energetico (ma anche a tutte le conseguenze
o premesse socio-culturali necessarie a
promuovere diversi tipi di mobilità).
Car-s haring, bike-sharing, veicoli elettrici,
trasporto pubblico fanno parte di un sistema
studiato e provato ed è attualmente
argomento di approfondimento.
Infine va fatto notare come la SUPSI si sia
inserita bene nel contesto federale della
ricerca in energetica, che ha stanziato crediti
supplementari per sviluppare sette centri
di competenza svizzeri.
Efficienza, reti e componenti, stoccaggio,
distribuzione, efficienza nella mobilità,
energia da biomassa, aspetti economici,
sociali, legali ed ecologici. La presenza dei
nostri ricercatori è assicurata in ciascuna rete
in parte con finanziamenti federali o fondi
propri oltre che con progetti acquisiti su base
competitiva.
2012
2013
Il consumo energetico e le fonti di energia
sono diventati un tema sempre più importante durante questi cinque anni, non solo
per quanto riguarda la generazione e
il trasporto ma anche per tutti gli aspetti
di consumo che qualche anno fa erano
considerati meno importanti. Un esempio
è il consumo energetico nell’ambito della
produzione industriale sul quale è necessario
porre l’attenzione poiché il costo dei
prodotti è sempre più influenzato dal costo
dell’energia per produrli. La ricerca applicata
di conseguenza deve trovare nuove vie
innovative per produrre con bassi consumi.
Gli investimenti nell’ambito dei sistemi
energetici dimostrano come la SUPSI si sia
mossa con sufficiente anticipo per entrare
con solide competenze in alcuni dei campi
strategici definiti dalla nuova politica
energetica federale.
Prodotti e processi innovativi
Il quinquennio trascorso è stato per la
produzione industriale un periodo estremamente difficile in quanto ha vissuto un calo
importante in Europa e Nord America,
accelerandone la deindustrializzazione e la
relativa industrializzazione dei paesi emergenti. Questi fenomeni importanti di
tendenza generale hanno avuto influenza
anche nella ricerca applicata spingendo
a cercare – per le aziende europee – nuovi
prodotti più competitivi dal punto di vista
di tecnologia avanzata e qualità. Anche in
SUPSI, che prevalentemente si dedica alle
aziende del Canton Ticino e della Svizzera,
abbiamo sentito queste tendenze.
Alcuni elementi indicativi sono i seguenti.
11
I materiali per i prodotti devono avere
caratteristiche qualitative e quantitative
(leggerezza, robustezza, impermeabilità,
adattamento alla manipolazione, ecc.)
di sempre maggior livello. In questo senso
diversi progetti hanno avuto il compito
di trovare nuovi materiali più performanti
sia nelle costruzioni meccaniche che
nei prodotti d’uso comune quali bottiglie,
orologi, strutture negli elettrodomestici.
L’automazione e la meccanica beneficiano
maggiormente delle capacità di miniaturizzazione e di precisione di movimento tipicamente sviluppata nelle aziende svizzere.
Questo necessita sempre maggiore
raffinatezza nelle simulazioni fisico-meccaniche e il conseguente adattamento
degli strumenti informatici. Inoltre l’algoritmica di controllo e adattamento si è
sviluppata ulteriormente sia negli strumenti sia nei metodi.
Anche la progettazione della produzione
industriale sta evolvendo rapidamente e la
SUPSI ha seguito con la costituzione di
un nuovo Istituto di sistemi e tecnologie per
la produzione sostenibile (ISTePS), nato
da attività precedenti e in decisa espansione,
caratterizzato da competenze in progettazione virtuale e automazione di processi.
Un ambito applicativo da segnalare come
elemento di sviluppo importante per tutta la
SUPSI è quello del settore bio-medicale dove
il prodotto è rappresentato da sistemi
complessi costituiti da tecnologie informatiche, elettroniche e meccaniche di solito
caratterizzate da performance molto elevate.
Dopo i primi progetti dove gli aspetti
ingegneristici curavano la manipolazione
di parti vitali, medicinali e altri elementi
Figura 3:
Raffigurazione schematica
della trasversalità degli assi
rispetto ai dipartimenti e
alle scuole affiliate:
la gradazione dei colori
raffigura l’intensità della
ricerca
utilizzati in medicina o cure sanitarie, siamo
entrati in progetti più puramente bio-ingegneristici dove la distinzione tra ingegneria
tradizionale e scienza della vita non è più
così netta. Quindi ricerca e progettazione
sono entrate anche in SUPSI nel campo
di tessuti vivi, molecole e medicinali.
Inoltre le stesse o simili competenze nell’ambito bio-chimico sono necessarie per l’ingegneria in campo ambientale che alla SUPSI
si occupa specialmente di manipolazione
e gestione di scarti, acque reflue e generalmente d’inquinamento.
L’asse 3 si caratterizza per il volume cospicuo dei propri progetti. Si tratta di progetti
con una forte valenza pre-competitiva che
richiedono il coinvolgimento delle migliori
competenze nazionali ed internazionali
per l’ottenimento dei finanziamenti. A cicli
temporali in cui si viene svolta ricerca
pre-competiva (volumi particolarmente
alti) seguono cicli ove avviene il trasferimento di conoscenze a favore delle
imprese mediante l’avvio di progetti CTI
(minori volumi con più progetti).
Nuovi modelli imprenditoriali per
lo sviluppo sostenibile del territorio
L’imprenditorialità non s’insegna ma la si
pratica. Così si sente spesso dire. Ed è in
gran parte vero, anche se va detto che molte
capacità si possono sviluppare facendo
tesoro dell’esperienza e sviluppando alcune
conoscenze di base fondamentali.
Nei cinque anni del periodo descritto il fatto
più indicativo di questo ambito di ricerca
è stata la costituzione del Centro di competenza Inno3 (che sta per innovazione,
impresa e imprenditorialità).
Direzione
DACD
DFA
DSAN
DSAS
DTI
FFHS
STD
CSI
Ricerca
Ambiente
Sistemi energetici
Prodotti e processi
Modelli imprenditoriali
Sistemi intelligenti
Società e salute
Arte e benessere
Sistemi educativi
IMC
ISAAC
IST
LCV
CC WASH
CC Dynamat
CCR
12
CC CIRSE
CSS
CC DILS
Area Ricerca
CCA
CC Diritto
tributario
CC Inno3
CC WeL
ICIMSI
IDSIA
ISEA
ISIN
ISTePS
Forschung
und
Entwicklung
Ricerca
Ricerca
Attorno a questa unità, non solo di ricerca
ma anche di formazione continua e di base
su questi temi, si sono sviluppati ricerche
e servizi di consulenze sia per le imprese che
per le istituzioni dello Stato, di comunità
regionali o locali e altri.
Uno sviluppo importante per il territorio
quindi che ha ottimi ancoraggi internazionali,
partecipando a studi e monitoraggi sulle
questioni relative all’imprenditorialità
e all’innovazione con partner europei.
Questo tema come detto si presta in modo
importante ad essere legato alle attività
di formazione in quanto può essere un
argomento privilegiato di attività progettuali
adatte agli studenti nella fase terminale
dei loro studi.
Va quindi fatto notare che queste attività
di ricerca e servizio si sono inserite
in seguito nella formazione continua (MAS)
e nella formazione base (Master consecutivi
ma anche ultimi semestri del Bachelor),
per gli studenti del ramo economico ma
anche nell’ingegneria.
L’imprenditorialità ha iniziato ad influenzare
anche la formazione d’ingegneri ed architetti (oltre che di economisti aziendali). Non
è da escludere che sia dovuto al rapporto
virtuoso tra ricerca, servizi e formazione.
Le attività di servizio e consulenza sui nuovi
modelli d’impresa, così come altre iniziative,
per esempio lo studio dei problemi legati alla
successione nelle imprese, o la progettazione
di nuovi distretti industriali regionali, hanno
portato oltre ai necessari risultati verso
i partner di progetto anche a proporre corsi
di formazione continua che completano
il ciclo di trasferimento di conoscenza.
In questi 5 anni quindi l’argomento dell’innovazione nelle imprese e dei cambiamenti
nel modo di fare impresa è diventato una
competenza riconosciuta della SUPSI. Sia le
istituzioni che i privati si indirizzano a noi
e si attendono l’aumento di competitività
e soluzioni.
Si nota come le tempistiche per questo
settore, sicuramente innovativo, abbia
avuto i propri tempi di maturazione per poi
avviarsi al consolidamento a partire
dal 2012. È importante sottolineare come
soprattutto in questo asse culture diverse
abbiano avuto modo di esprimersi condividendo appieno, verso la fine del periodo di
osservazione, gli obiettivi comuni. Si tratta
di un vero e proprio processo di mutuo
apprendimento.
Sistemi intelligenti per la conoscenza
e la comunicazione
Le tecnologie dell’informazione e della
comunicazione si sono sviluppate moltissimo,
occupando sempre di più spazi nella vita
quotidiana delle persone. Si vede bene nei
nostri progetti come le applicazioni
informatiche abbiano seguito la tendenza
verso il mobile computing tra l’altro
fornendo supporto a categorie socio-economiche particolari. Per esempio diversi
progetti si sono svolti nell’ambito dell’assistenza alle persone anziane o persone
diversamente abili. Oppure in settori come
quello del trasporto, della logistica e dell’industria d’intrattenimento.
Da competenze molto verticali sulle
tecnologie il ricercatore in ambito informatico sviluppa sempre di più una sensibilità
multidisciplinare, interagendo con l’operatore sanitario, l’economista, l’ingegnere
civile, ecc. per trovare una soluzione
funzionalmente adatta. Negli ultimi anni
compare la tendenza a far precedere
approfonditi studi di usabilità alla progettazione di un’applicazione informatica.
Anche i temi dell’apprendimento automatico, dell’ottimizzazione e della robotica
a sciami, tipici dell’intelligenza artificiale che
caratterizzano la SUPSI a livello mondiale,
si sono sviluppati molto in alcune direzioni
applicative come per esempio l’estrazione
d’informazione da grandi e complessi
quantitativi di dati, in ambito finanziario o
di gestione delle risorse naturali.
Abbiamo quindi vissuto cinque anni in cui
quest’asse di ricerca si è sviluppato cooperando di più con i vari settori specialistici
della SUPSI e diventando una sorta
di tecnologia abilitante in particolare per gli
assi che si occupano di socialità e sanità,
energia e territorio.
Talvolta il coordinamento di queste competenze non si è rivelato semplice, in quanto
le necessità, anche puntuali, di competenze
ICT possono essere realizzate in diversi
modi: inserendo direttamente nel progetto
persone dedicate oppure facendo capo
ad unità specialistiche.
Ad ogni modo è stata molto chiara
la crescita soprattutto qualitativa che identifica ormai bene la capacità di realizzare
progetti ad alto contenuto ICT.
13
Figura 4:
Distribuzione percentuale di
attività degli assi
di ricerca nel 2009
2.3%
5.7%
8.6%
1.6%
4.2%
35.5%
Asse 1
Ambiente
Asse 2
Sistemi energetici
Asse 3
Prodotti e processi
Asse 4
Asse 5
Asse 6
Società e salute
Asse 7
Arte e benessere
Asse 8
Sistemi educativi
40.4%
1.7%
Sistemi sociali e salute pubblica
Pur appartenendo a due dipartimenti diversi,
i temi della sanità e della socialità sono anche
in SUPSI strettamente connessi. Fin dal 2009
quindi abbiamo deciso di far convergere gli
sforzi dei ricercatori nel preparare le strategie,
gli l’indirizzi di progetto, e qualche specifico
investimento.
Nel 2009 il settore sanitario era comunque
più giovane per presenza alla SUPSI. Quindi
anche le attività di ricerca erano evidentemente ancora in costruzione. L’inizio assieme
al settore sociale ha dato impulsi interessanti in tutto l’ambito delle competenze
sociali, nelle cure sanitarie e di converso
Figura 5:
Coinvolgimento
in percentuale
nel numero di progetti
d’asse 2009-2013.
DACD
DTI
DFA
CSI
DSAN
STD
DSAS
FFHS
nei comportamenti sociali a causa delle cure
sanitarie e della prevenzione. Il settore degli
anziani era già ben presente.
Le applicazioni tecnologiche in questo ambito
hanno trovato ampio spazio di sviluppo
sia nel vasto tema che lega l’ambiente e le
costruzioni al loro utilizzo alle persone sia
in tutti i prodotti concepiti per il miglioramento
della qualità della vita. Questo ha fatto
nascere una serie di nuovi progetti alla cui
guida stavano gli operatori sanitari
(o sociali) e che pescavano abbondantemente le innovazioni tecniche o delle scienze
esatte per apportare dei miglioramenti.
L’asse sistemi sociali e salute pubblica è
cresciuto percentualmente in modo
eccezionale, triplicando in 5 anni il volume
dei progetti con una apertura di ambito
applicativo molto vasta. Si è costituito nel
2011 il Centro competenza anziani (CCA)
che è il punto di riferimento in Ticino, e sono
nati diversi progetti nel campo dell’ergo- e
fisioterapia per nuovi prodotti di supporto
ai pazienti. Ma la tecnologia sta entrando
anche in maniera importante negli stili
e modi di vita. Questo influenza anche la
qualità “sanitaria” delle persone e quindi
nuovi progetti e prodotti di tecnologie
informatiche sono stati sviluppati guidati
dai nuovi bisogni.
100
80
60
40
20
0
Ambiente
(TOT. 38)
14
Sistemi
energetici
(TOT. 18)
Prodotti e
processi
(TOT. 99)
Modelli
imprenditoriali
(TOT. 24)
Sistemi
intelligenti
(TOT. 164)
Società
e salute
(TOT. 51)
Arte
e benessere
(TOT. 16)
Sistemi
educativi
(TOT. 70)
Figura 6:
Andamento annuale
dei finanziamenti degli assi
dal 2009 al 2013
(in milioni di franchi).
Asse 1
Ambiente
Asse 2
Sistemi energetici
15
12
9
Asse 3
Prodotti e processi
Asse 4
6
Asse 5
Asse 6
Società e salute
3
Asse 7
Arte e benessere
0
2009
2010
2011
Questo asse di ricerca ha influenzato
in modo importante tutti i dipartimenti e le
scuole affiliate della SUPSI, inclusi i settori
dell’arte e della formazione, anch’esse spesso
decisive per determinare la qualità di vita.
Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere
Non è facile delineare una linea di ricerca
in ambito artistico quando la stessa ricerca
è una parola così differentemente interpretata dall’arte rispetto agli altri campi
disciplinari. L’arte è essenzialmente un atto
di creatività già di per sé e quindi potrebbe
non distinguersi chiaramente l’esercizio
dell’arte dalla ricerca sull’arte.
Un altro aspetto particolare è stato quello
finanziario. Infatti le due principali scuole
d’arte alla SUPSI (Conservatorio della
Svizzera Italiana e Scuola Teatro Dimitri)
Figura 7:
Distribuzione secondo
l’asse di ricerca del
Fondo per la ricerca
SUPSI.
Asse 1
Ambiente
Asse 2
Sistemi energetici
Asse 3
Prodotti e processi
Asse 4
Modelli
imprenditoriali
Asse 5
Asse 6
Società e salute
TOT. 2’359’990
2012
2013
sono sottoposte ad un regime di finanziamento diverso rispetto ai dipartimenti. Le
attività di ricerca hanno quindi un volume
minore anche percentualmente alle dimensioni. Essere però definiti in un asse di ricerca
comune ha consentito loro di sviluppare
iniziative in cui musica, teatro e cultura visiva
si sono reciprocamente contaminate.
Evidentemente ciascuno dei tre ambiti ha
mantenuto le sue specificità. Si sono
sviluppati il design dei prodotti industriali e
delle interfacce uomo-macchina. La ricerca
di nuove forme di espressione teatrale non
parlate, con forti contatti internazionali,
ha consentito nuovi sbocchi al Teatro. In
ambito musicale il Conservatorio ha potuto
ospitare diverse iniziative d’intermediazione
culturale attraverso la musica, studiandone
anche l’interazione tra pubblico e artisti e
la percezione della performance. Tra le varie
iniziative va segnalato il MAS in Research
Methods in the Arts, un programma volto
alla formazione di giovani ricercatori alla
pratica artistica. Un’iniziativa lungimirante e
innovativa che certamente darà nuovo
impulso alla ricerca in generale e in particolare alla ricerca artistica.
La ricerca nel mondo delle arti è sicuramente
una sfida per la SUPSI e le scuole affiliate.
Una sfida che è stata accettata con
successo grazie all’apertura della SUPSI.
Nel mondo dell’arte e dell’interpretazione la
ricerca scientifica è sicuramente una sfida
che questo asse ha saputo compitamente
raccogliere in tempi ragionevolmente brevi
considerando la natura olistica della sfida.
Asse 7
Arte e benessere
15
Sistemi educativi/formativi
Sia l’Alta Scuola Pedagogica, che precede
nella SUPSI il Dipartimento formazione e
apprendimento, che quest’ultimo hanno
giocato un ruolo determinante nell’accompagnare la Scuola ticinese. Questo ha
significato studiare a fondo i modelli
formativi, la situazione nella nostra regione,
e sviluppare proposte di adattamento e
miglioramento; un ruolo all’inizio assicurato
dal Centro innovazione e ricerca sui sistemi
educativi del Dipartimento formazione e
apprendimento (DFA). La ricerca aveva
dato e dà un importante sostegno al
Cantone Ticino dal quale riceve un significativo finanziamento. Inoltre su molti temi
caratteristici della Svizzera italiana (per
esempio tutto ciò che riguarda la cultura
italiana stessa nella scuola) si è sviluppata
una ricerca finanziata anche da fondi
competitivi come quelli assicurati dal
Fondo nazionale.
Mentre le attività multidisciplinari degli altri
assi di ricerca si sviluppavano, il DFA si
consolidava come Dipartimento e alla fine
di questo periodo ha delineato il profilo
che permetterà di condividere molti aspetti
anche esistenti in altre attività della ricerca
della SUPSI. Questo profilo è descritto nel
capitolo relativo all’asse “Sistemi educativi/
formativi”.
La formazione di base e la formazione
continua sono per una società evoluta e
benestante aspetti da coltivare con
attenzione onde evitare il rapido decadimento. Sia i giovani che gli adulti nel pieno
della propria attività lavorativa dovranno
maturare la capacità di apprendere rapidamente e sviluppare capacità creative che
nascono dall’analisi critica della realtà.
Gli investimenti in questo asse rappresentano
bene la raccolta della sfida fondamentale.
Conclusione
I volumi di attività di ciascun asse di ricerca
seguono in parte il dipartimento che ha
svolto la ricerca e quindi è comprensibile
come gli assi 3 e 5 siano in modo evidente
i più ricchi in termini di progetti e attività
(vedi figura 4).
La cultura multidisciplinare non è comunque
indistinguibile ma inizia a farsi notare
osservando le cooperazioni dei Dipartimenti
agli assi stessi (figura 3 e 5).
16
Interessante è valutare quanto si è raccolto
in finanziamenti anno per anno (figura 6)
rispetto al volume svolto (totale in figura 1).
Si noti che i finanziamenti ottenuti spesso
si utilizzano su più anni. È quindi comprensibile come nel 2009, anno di notevole
successo nell’acquisizione, siano seguiti
anni con meno acquisizioni, anche se il
volume di attività in quell’anno è cresciuto.
Il fatto che il 2013 sia anche un anno con
molti finanziamenti ottenuti lascia intuire
che un progresso nel volume nell’anno
2014 sarà probabile.
La SUPSI ha dedicato un fondo strategico
per progetti che permettevano:
a)di incrementare le conoscenze nei vari
assi di ricerca o nei loro campi strategici
riconosciuti;
b)di preparare progetti per ottenere fondi
competitivi;
c)di scegliere un tema particolare (inerente
ma non specificatamente indicato negli
assi) e incrementare le competenze.
I tre meccanismi sono stati utilizzati investendo fino ad ora 2’359’990 franchi ripartiti
in modo abbastanza relazionato alle forze e
competenze in campo (figura 7).
Si può dire che la relazione tra supporto del
Fondo per la ricerca SUPSI e nuovi progetti è
stata rispettata quasi sempre, dimostrando
che un uso attento di fondi strategici può far
crescere le attività oltre il finanziamento
interno stesso.
Nella tipologia c) abbiamo voluto impegnare
la SUPSI sul tema della mobilità e dei
trasporti. In questo ambito ci attendiamo
ancora risultati nel futuro.
La ricerca nel contesto nazionale e internazionale
Contesto nazionale
La SUPSI si inserisce in modo completamente armonico nel panorama svizzero
delle SUP anche per quanto riguarda le
attività di ricerca (vedi figure 8 e 9). La sua
particolarità distintiva, in termini generali,
è legata al fatto che la quantità di ricerca in
termini percentuali è sempre stata molto
più alta che nelle altre SUP (fino ad un 30%
del volume totale di attività). Questo è
dovuto a diversi fattori. Il più importante dei
quali è legato al concetto di massa critica
minima necessaria per un’attività di ricerca
di successo.
Figura 8:
Percentuale dei costi
totali nelle SUP
divisi per ambito
(dati SEFRI 2012).
Architettura,
costruzioni
e pianificazione
del territorio
Tecnica e
tecnologia
dell’informazione
Chimica
e scienze
della vita
Economia
agricola
e forestale
1.5%
0.5%
5.3%
9.0%
6.1%
6.1%
2.7%
13.2%
43.3%
Economia e servizi
Design
Musica, teatro
e discipline
artistiche
1.2%
Linguistica applicata
Lavoro sociale
Psicologia applicata
10.9%
Sanità
Figura 9:
Percentuali dei costi totali
SUPSI divisi per ambito (dati
SEFRI 2013).
Architettura,
costruzioni
e pianificazione
del territorio
Tecnica e
tecnologia
dell’informazione
Economia e servizi
Design
Musica, teatro
e discipline
artistiche
6.8%
5.1%
3.3%
2.4%
4.9%
20.5%
57.1%
Dovendola sviluppare in SUPSI si sono
raggiunti volumi attorno ai CHF 25 mio
all’anno che – data la vastità dei campi delle
SUP – sono il minimo per potersi affermare
a livello nazionale.
La SUPSI non svolge attività negli ambiti
disciplinari della chimica e scienza della vita,
dell’economia agricola e forestale, della
linguistica applicata, della psicologia applicata
e dello sport. Per tutti gli altri settori la SUPSI
segue bene lo sviluppo e la situazione
esistente nelle altre SUP.
Tecnica e tecnologia dell’informazione sono
percentualmente l’ambito più vasto di
attività, seguite da architettura, costruzioni
e pianificazione del territorio e via via dagli
altri campi. Sempre in termini di volumi è il
settore dell’economia e dei servizi che
invece è più piccolo (vedi figure 10 e 11).
Le attività concernenti l’energia e la scienza
dei materiali sono spesso inserite alla SUPSI
nell’ambito delle costruzioni poiché hanno
forti declinazioni in ingegneria civile e nel
controllo del territorio. Questo ci distingue
rispetto alle altre Scuole nella tipologia
di classificazione e quindi nelle relative
statistiche.
Sulle dimensioni globali l’ambito Tecnica
e tecnologia dell’informazione conta per il
10% di tutta la ricerca Svizzera in questo
campo e il settore costruzioni addirittura
per il 25%. Quando la SUPSI iscrive invece
solo il 3,5% degli studenti SUP in Svizzera.
Ancora più indicativa di una dinamica molto
orientata alle collaborazioni è la quota
dei progetti ottenuti da fondi europei che
nell’ultimo anno è stata del 26% di tutti
i progetti in Svizzera.
Infine, volendo rimarcare qualche differenza,
i mandati diretti dalle imprese sembrano
essere percentualmente minori in Ticino.
Dal punto di vista qualitativo la partecipazione della SUPSI a consorzi di ricerca o
cooperazioni bilaterali con le altre SUP, la
concorrenza diretta tra SUP stesse per
ottenere un partner industriale e finanziamenti e infine il confronto costante tra
ricercatori svizzeri ci garantiscono un
posizionamento qualitativo sicuramente
nella media. Con punte di eccellenza in
alcuni capitoli in tutti gli assi di ricerca.
Lavoro sociale
Sanità
17
Si può dire quindi che la SUPSI ha fatto delle
scelte o rispettivamente che la competizione
ha costretto la SUPSI a fare delle scelte,
facendo emergere in ciascun asse di ricerca
e dipartimento dei temi di rilevanza almeno
nazionale. Per un’evidenza di quali siano
si rimanda in questa pubblicazione ai
progetti descritti nei capitoli successivi.
Contesto internazionale
Nel rapporto con le altre nazioni, la SUPSI
si è confrontata spesso con realtà anche
distanti e paesi culturalmente assai differenti
a iniziare da Cina, Sudafrica, Stati Uniti, Paesi
Arabi; ma evidentemente si ritrova confrontata continuamente con gli altri paesi europei.
È quindi in particolare sull’Europa che si
concentrano le osservazioni successive. Le
differenze e i punti in comune con il mondo
universitario europeo vanno viste nell’ottica
anche delle differenze tra università
tradizionali e scuole universitarie profes-
Figura 10:
Fondi SUP ricavati da
terzi e competitivi
suddivisi per ambito
(dati SEFRI 2012, in mio).
Fondi di terzi
Fondi CTI
Fondi UE e altri programmi
di ricerca internazionale
Fondi FNS
Altri fondi federali
sionali. Sappiamo che in questo secondo
tipo di università siamo in compagnia
di nazioni quali Austria, Danimarca, Estonia,
Finlandia, Francia, Germania, Irlanda,
Norvegia, Lituania, Olanda, Portogallo
e Svezia.
A parte la Germania e l’Olanda le dimensioni
delle realtà SUP nelle altre nazioni sono
simili. In generale in tutti questi paesi esiste
un secondo ciclo (Master) e non esiste
il terzo ciclo (Dottorato). Per tutti quindi
l’interazione tra formazione e ricerca avviene
più a livello di Master che di Dottorato.
Le definizioni di attività di ricerca sono molto
variate, in alcune nazioni addirittura inesistenti. Dove esiste questa attività, dovunque
si indica l’orientamento alla pratica, alla
progettazione, al trasferimento tecnologico
e alle ricadute sull’innovazione pratiche. La
posizione della SUPSI a livello europeo
quindi trova delle analogie, e come vedremo
è comunque privilegiata poiché dispone
di un chiaro mandato federale per eseguire
ricerca applicata.
50
40
15
10
5
Economia
e Servizi
Lavoro sociale
Psicologia
applicata
Musica, teatro
e discipline
artistiche
Linguistica
applicata
Economia
agricola
e forestale
Sanità
Design
Tecnica
e tecnologie
dell’informazione
18
Chimica
e scienze
della vita
Architettura,
costruzioni e
pianificazione
del territorio
0
In particolare deve contribuire a sviluppare
innovazione a livello regionale ma con
competenze allo stato dell’arte a livello
internazionale, ha un focus sulle piccole
medie imprese (PMI) o su partner
di progetto istituzionali, ha una rilevanza
sull’educazione professionale e sulla
pratica professionale.
Una grossa differenza tra il contesto europeo
e il contesto svizzero è però la dimensione
globale del settore universitario tradizionale
rispetto a quello professionale. In Svizzera
i due contesti sono di dimensioni simili, in
Europa invece è molto prevalente quello
universitario.
Possiamo quindi già raggiungere una prima
conclusione che permette di capire la
numerosità dei progetti europei della SUPSI:
La pur piccola dimensione della Scuola
contiene realtà sufficientemente specializzate e concentrate da riuscire a competere
a livello europeo grazie al mandato e
al posizionamento in Svizzera.
Un fattore molto importante è determinato
dai sistemi di finanziamento che sono
di solito di tre tipi. In un caso la ricerca è
finanziata con una base destinata all’istituzione. Poiché in Europa le SUP sono
considerate istituzioni d’insegnamento
il finanziamento di base è solitamente
mancante o molto limitato. In Svizzera e
quindi anche alla SUPSI si dispone di fondi
di compensazione fino al 30% del totale
dei ricavi, questo pone la nostra scuola
in una posizione di vantaggio nei confronti
delle Scuole europee.
Un altro gruppo di finanziamenti è costituito
da agenzie di ricerca pubbliche che mettono
a concorso fondi a base competitiva e su
argomenti specifici. Generalmente questi
fondi sono accessibili anche alle università
o a istituzioni private. In questo caso la
Svizzera ha anche una situazione particolarmente positiva poiché esistono alcune
Nazioni europee dove le SUP sono escluse
(per esempio Finlandia e Danimarca).
Mentre invece è noto come in Svizzera
esista la commissione tecnologia e innovazione (CTI) che finanzia progetti di ricerca
applicata in modo specifico. Dall’altra parte
altri paesi come l’Irlanda hanno strumenti
simili e i programmi quadro di ricerca
europei si stanno orientando sempre di più
verso la ricerca applicata.
Raramente, e così anche in Svizzera,
le posizioni di professore sono finanziate
anche per fare ricerca (un caso speciale
è l’Olanda). In questo senso la Svizzera
si pone come la maggioranza degli altri
paesi ed è per questo che le SUP accedono
solo con grande difficoltà a programmi
dove i professori devono essere già
finanziati dall’istituzione, come il Fondo
nazionale svizzero.
Il terzo canale di finanziamento della
ricerca è costituito da mandati e contratti
di aziende private o agenzie pubbliche
che finanziano direttamente. Per le SUP
questo è un canale importantissimo poiché
riconoscere valore applicativo significa
di fatto valorizzare prodotti e servizi
commercializzabili. Il migliore indicatore
di competitività e qualità si misura con
la richiesta del mercato. Caso più evidente
di questo tipo di finanziamento si registra
in Germania dove il 75% del budget della
ricerca è finanziato in modo diretto. In Svizzera invece è solo l’8%. La spiegazione
è probabilmente dovuta al seguente fatto.
La Svizzera non ha programmi di finanziamento dell’innovazione direttamente sulle
imprese, cosa che invece avviene in altri
paesi e a livello di Unione Europea. Di
conseguenza sono i finanziamenti degli
enti federali preposti alla ricerca
che fungono da finanziamento indiretto
alle imprese, creando i presupposti
per innovare con nuovi prodotti e processi
sviluppati nelle SUP.
19
Il sistema svizzero di finanziamento indiretto del settore privato, passando attraverso alle SUP, sembra più adatto alle piccole
medie imprese mentre il finanziamento
diretto della ricerca applicata è più adatto
alle grandi imprese, le quali beneficiano
poi di condizioni quadro dello Stato che le
aiuta nel processo di innovazione.
Figura 11:
Fondi SUPSI ricavati da
terzi e competitivi suddivisi
per ambito (dati SEFRI
2013, in mio).
Fondi di terzi
Fondi CTI
Fondi UE e altri programmi
di ricerca internazionale
Fondi FNS
Altri fondi federali
Per riassumere la SUPSI ha una quota
importante di finanziamenti provenienti
dall’Unione Europea e questo la differenzia
dalla altre SUP svizzere. All’interno
della Svizzera si basa in modo importante
sui finanziamenti della CTI piuttosto
che sui mandati diretti delle imprese e
questo la distingue a livello europeo.
Per quanto riguarda l’organizzazione si
possono notare tre diverse categorie:
attività individuali e di piccoli gruppi, specializzazioni in istituti o da ultimo strategie
gestite da intere istituzioni. L’organizzazione
dipende molto dai rapporti che si hanno
con i mandanti della ricerca, reagendo agli
stimoli piuttosto che offrendo degli stimoli.
Evidentemente in nazioni come la Germania,
dove la ricerca SUP è su mandato,
sono le grandi imprese che determinano
gli indirizzi e influenzano anche l’organizzazione. Spesso con un rapporto diretto
con il ricercatore, quindi si istituisce una
fidelizzazione tra il ricercatore e il mandante.
In Svizzera e alla SUPSI è spesso esercitato
un modello proattivo da parte dei ricercatori verso le imprese. Per fare questo è
necessario presentarsi ben strutturati e fare
delle scelte strategiche. La ricerca è allora
organizzata spesso in istituti e centri
di competenza di una certa dimensione.
Recentemente si assiste sempre di più alla
costituzione d’istituti di ricerca multidisciplinari, su tematiche prioritarie. In questo
senso la SUPSI dovrà probabilmente
svilupparsi anch’essa.
4
3
2
1
0
Architettura
costruzioni
e pianificazione
del territorio
20
Tecnica e
tecnologia
dell’informazione
Economia
e servizi
Design
Musica,
teatro e
discipline
artistiche
Lavoro
sociale
Sanità
Un ultimo fattore di paragone e di posizionamento internazionale riguarda l’impatto
che la ricerca ha sull’innovazione regionale
e sulla formazione. L’elemento più distintivo
rispetto ai partner corrispondenti internazionali in Svizzera è che l’elemento principale
che misura l’impatto è dato in Svizzera
dalla reazione positiva delle piccole e medie
imprese. Pur essendo questo aspetto
importante per le altre SUP europee spesso
invece prevale l’impiegabilità dei laureati
come elemento di giudizio. Questo lascia
supporre un legame più diretto tra ricerca
e formazione nella media delle SUP europe
e piuttosto che in Svizzera dove invece
il legame con le imprese è più intenso.
Sembra una contraddizione con quanto
detto sui mandati diretti, ma è comprensibile
per il fatto che le SUP sono viste come
istituzioni di formazione e non di ricerca.
Per quanto riguarda il raffronto con le
università risulta evidente che la differenza
è dovuta ai metodi di finanziamento di
base e dei professori. Un avvicinamento in
termine quantitativo tra i due tipi di istituzione è pensabile solo se si rendono simili
i mezzi a loro disposizione. Caso molto
evidente è costituito dal terzo ciclo (dottorato) che rappresenta il passaggio per
ottenere ricercatori adeguatamente formati
e percorsi di carriera interessanti.
Concludendo possiamo dire che la SUPSI
si situa in una posizione di leadership a
livello europeo nel confronto delle altre SUP
poiché attira una percentuale di ricerca
molto alta sia nella competizione nazionale
che internazionale. Esse potrà migliorarsi
ancora istituendo centri di ricerca multidisciplinari.
21
Ambiente
costruito,
risorse naturali
e sicurezza
22
1
1
L’utilizzo e la conservazione dell’ambiente
sono elementi chiave dello sviluppo
sostenibile della nostra società. I cambiamenti climatici così come le mutate
condizioni economiche pongono forti
esigenze di conservazione e di gestione del
patrimonio naturale e costruito che
implicano complesse interazioni risolvibili
solo con un approccio innovativo caratterizzato da una marcata interdisciplinarità.
Negli ultimi decenni le problematiche legate
alla gestione e conservazione del patrimonio
costruito sono diventate un elemento
cruciale delle economie nazionali, il patrimonio immobiliare e infrastrutturale
rappresenta in genere circa due terzi del
capitale sociale del paese, si capisce bene
quanto la conservazione del valore e
dell’efficienza di questo patrimonio sia vitale
per il benessere di uno stato. L’utilizzo
intelligente dell’ambiente sia in termini di
risorse che di conservazione è di conseguenza fondamentale per lo sviluppo ed ha
effetti rilevanti nel gestire le risorse idriche,
nel controllare i pericoli naturali, nel
progettare il territorio.
5,6 mio
Fondi acquisiti da terzi per
i progetti d’asse nel
periodo 2009-2013
38
Numero di progetti di ricerca
assegnati all’asse per il periodo
2009-2013
28
Progetti rappresentativi,
selezionati per la pubblicazione
23
ACCIDENT – Advanced Cementitious Composites In Design and
construction of safe Tunnel
Il progetto di ricerca si propone di studiare e caratterizzare nuovi materiali
per la realizzazione (prototipizzazione) di conci di tunnel prefabbricati
studiati al fine di limitare, con costi sostenibili, il danneggiamento prodotto
nel mantello strutturale dall’incendio e/o dall’esplosione, azioni eccezionali
fino ad ora trascurate nella fase progettuale. L’attività prevede un’indagine
teorico-sperimentale sui materiali fibroarmati e su strutture composite,
al fine di ottimizzare le caratteristiche meccaniche, la messa a punto di legami
costitutivi per questi materiali e degli algoritmi di analisi strutturale
con riferimento sia alle alte temperature, sia ai problemi di dinamica veloce
che caratterizzano la meccanica dell’impatto esplosivo e la relativa verifica
in tests di piccola scala.
Capo progetto
Ezio Cadoni
ezio.cadoni@supsi.ch
www.dynamat.supsi.ch
Team di ricerca
Matteo Dotta
Daniele Forni
Gianmario Riganti
Nicoletta Tesio
Dipartimenti e istituti afferenti
DACD - DynaMat
DTI - ICIMSI
Partner esterni
Politecnico di Milano (IT);
GenioBeton S.A. (CH);
TGM Prefabbricati S.A. (CH);
Studio Lombardi S.A. (CH);
Area3 (IT); Gavazzi srl (IT);
Mako Shark srl (IT);
Camera di Commercio di Lecco
(IT); Provincia di Lecco (IT).
Ente finanziatore
Programma di cooperazione
transfrontaliera – INTERREG
Anno d’inizio e durata
Giugno 2009, 36 Mesi
Asse di appartenenza
prioritario / Assi secondari
1
24
2
3
4
5
6
7
8
Le strutture sotterranee e le gallerie
in particolare stanno assumendo un ruolo
strategico nell’ambito delle costruzioni
sia per i paesi in via di sviluppo, sia per i paesi
contraddistinti da un’economia matura.
La loro costruzione ai fini della gestione
del traffico nel sottosuolo, ad esempio gallerie ferroviarie, strade e sottopassaggi,
o della fornitura di altri servizi, quali tubi per
l’approvvigionamento idrico, idroelettrico
o igienico-sanitario, riveste un ruolo fondamentale per lo sviluppo economico,
sia a livello nazionale, sia a livello globale.
La sicurezza dei trasporti è allo stesso
tempo una tematica di grande attenzione
per la società moderna a causa del rischio
di attentati terroristici come quelli avvenuti
nelle metropolitane di Londra e di Mosca
nel 2010, o di incendi accidentali, con
la necessità di proteggere l‘azione dei vigili
del fuoco e delle squadre di soccorso
e di garantire una riattivazione molto
rapida del servizio infrastrutturale. Questo
progetto solto in tre anni dalla SUPSI con
il Laboratorio DynaMat, dal Politecnico
di Milano – Polo Regionale di Lecco
e da partner industriali lombardi e ticinesi
(Lombardi Group, GenioBeton e TGM).
Il progetto è rivolto allo sviluppo di nuove
classi di materiali fibrorinforzati, che vengono utilizzati per la produzione di conci
di tunnel prefabbricati prototipali in grado
di ridurre il tasso di mortalità negli incidenti
ove l‘incendio e/o l‘esplosione risultano
l’azione di riferimento, provocando danni
irreversibili o addirittura impedendo
il soccorso dei vigili del fuoco a causa
di crolli parziali. L‘intero progetto è stato
pianificato su tre livelli a scala crescente.
Barra di Hopkinson modificata
usata nel progetto.
A livello del materiale, sono stati sviluppati
e caratterizzati sia in campo statico sia
in campo dinamico nuovi compositi cementizi
rinforzati con micro-fibre in acciaio disperse
in presenza anche di rete in fibra di vetro alcali-resistente considerando la condizione
di incendio, l’esplosione e la loro eventuale interazione. Il comportamento del calcestruzzo alle alte temperature è un problema
rilevante nella progettazione di rivestimenti
di gallerie, soprattutto nell’idea di ridurre
il più possibile lo spessore del rivestimento.
È stata effettuata un’indagine sperimentale
su un HPFRCC (High Performance Fibre
Reinforced Cementitious Composite),
con un mix-design selezionato dopo un’indagine preliminare volta ad ottimizzarne
le prestazioni, indagandone il comportamento alle alte temperature (20, 200, 400,
600 °C) e per diverse velocità di deformazione (10-5, 0.1-1, 100-300 s-1) in trazione
ed in compressione uniassiale. Inoltre, è
stato attentamente studiato il comportamento in trazione di un calcestruzzo
autocompattante più tradizionale rinforzato
con macrofibre e di un malta rinforzata
con una rete in fibra di vetro AR intessuta
(TRC – Textile Reinforced Concrete). L’uso
di questi materiali è stato finalizzato alla
progettazione del rivestimento della galleria prefabbricata, pensato come struttura
multistrato. Avvalendosi di questa vasta
campagna sperimentale è stato possibile
identificare le caratteristiche meccaniche
dei compositi tenendo conto del danno
termico e degli effetti introdotti dalle alte
velocità di deformazione.
L’indagine dinamica impulsiva è stata
estesa anche a livello meso-strutturale,
indagando il comportamento di una lastra
circolare interagente con il suolo, in grado
di rappresentare una piccola porzione
di concio di tunnel, sottoposta ad un’onda
piana urto. L’onda è stata prodotta mediante una speciale attrezzatura denominata
shock-tube costituita da un cilindro di circa
16 m di lunghezza appositamente progettato e realizzato nell’ambito del progetto
di ricerca. Le lastre circolari provate risultano stratificate e composte da uno strato
interno in calcestruzzo fibrorinforzato
con macrofibre in acciaio e uno o due strati
esterni sottili in calcestruzzo fibrorinforzato
ad alte prestazioni. Le prove erano tese
a verificare l’insorgere di eventuali fenomeni di delaminazione e a quantificare lo spostamento del concio verso il suolo sabbioso.
Per valutare l’affidabilità di appositi algoritmi
di calcolo nella previsione delle azioni
e del comportamento strutturale di strutture
interrate soggette a fenomeni esplosivi,
si è provveduto a progettare prove in scala
reale macro-strutturali, in grado di riprodurre fenomeni di scoppio e di incendio,
in semplici tubi di calcestruzzo immersi
in terreno soffice ad una profondità di 2.30
metri presso il campus di formazione
dei Vigili del Fuoco della Regione Lombar-
dia a Bovisio Masciago (Milano). Le prove
sono state effettuate con esplosivi detonanti
ad alta energia preparati con varie quantità
di esplosivo (da 10g ad 1 kg), poste all’interno del tubo. La ricerca risultava finalizzata
a comprendere e riprodurre il comportamento di interazione terreno-struttura del sistema per varie intensità di carica e rappresenta
un utile benchmark per calcoli numerici
previsionali.
Approfittando dei molti risultati raccolti
durante le diverse fasi del progetto di ricerca,
si è passati alla realizzazione di un vero
e proprio concio di tunnel prefabbricato,
opportunamente progettato secondo
il nuovo Codice Modello 2010 ed effettivamente realizzato in collaborazione con
i partner industriali italo-svizzeri. Questa
attività finale ha permesso di verificare
gli aspetti tecnologici relativi alla costruzione
del prototipo di concio, consentendo una
stima più realistica dei costi di produzione.
È stato inoltre possibile delineare con maggiore precisione i vantaggi di questo concio
di tunnel prototipale quando confrontato
con un rivestimento tradizionale, in termini
di messa in opera, manutenzione e di resistenza alle azioni eccezionali.
Configurazione multistrato
del prototipo di concio
e relativi materiali.
HPFRCC
SFRC
HPFRCC
DAMPING
MATERIAL
TRM
SFRC
HPFRCC
DAMPING
MATERIAL
TRM
Foto dello shock tube
installato al Politecnico di Milano.
Foto dei prototipi di conci
prefabbricati realizzati.
Pubblicazioni
Caverzan, A., Cadoni, E. & di Prisco,
M. (2013) Dynamic tensile behaviour
of high performance fibre reinforced
cementitious composites after high
temperature exposure. Mechanics
of Materials, 59, 87-109.
di Prisco, M., Beltrami, C., Bonalumi, P., Cadoni, E., Caverzan,
A., Colombo, M., Ferrara, L. &
Martinelli, P. (2013) HPFRC tunnel
segments to mitigate the risk
of exceptional loads. In: Engineering
a Concrete Future: Technology,
Modeling & Construction,
pp.695-698.
M. (2012) Tensile behaviour
of high performance fibre-reinforced
cementitious composites at high
strain rates. International Journal
of Impact Engineering, vol. 45 (0)
pp.28-38.
Cadoni, E., Caverzan, A. & di Prisco,
M. (2012) Dynamic behaviour
of HPFRCC in tension. EPJ Web
of Conferences, vol. 26
pp.1014-1014.
Caverzan, A.,Cadoni, E. & di Prisco,
M. (2011) Dynamic tensile
behaviour of Self Compacting Steel
Fibre Reinforced Concrete. Applied
Mechanics and Materials,
vol. 82 pp.220-225.
M. 2011. Dynamic behavior
of HPFRCC at high strain rate:
the fiber role. In: High Performance
Fiber Reinforced Cement Composites, pp.339-346. RILEM.
Cadoni, E., Caverzan, A. &
di Prisco, M. 2010. Behaviour
of High Performance Fibre Reinforced
Cementitious Composites under
high dynamic loading and fire for safe
tunnels. In: Urban Habitat Constructions under Catastrophic
Events, vol. 933-93. Taylor &
Francis Group.
Cadoni, E., Caverzan, A. &
di Prisco, M. 2010. On the influence
of high temperature on the dynamic
behaviour of high performance fibre
reinforced cementitious composites.
In: Concrete under severe conditions – Environment and Loading,
vol. 2, pp.1331-1338. Taylor
& Francis.
Caverzan, A., Cadoni, E., Colombo,
M. & di Prisco, M. (2010) Comportamento dinamico ed alle alte
temperature di compositi cementizi
fibrorinforzati ad alte prestazioni.
In: Proceedings of 18° Congress
C.T.E., pp.597-607.
Caverzan, A., Cadoni, E. &
di Prisco, M. (2009) Behaviour
of advanced cementitious composites under dynamic loading and
fire. In: Structures Response to
Impact and Blast.
25
Irrigation management Decision Support System
Irrigation is the predominant water consumer globally, accounting
for 70% of the total consumption and therefore constitutes a significant
environmental challenge. The EU WFD (Water Framework Directive)
and the EU CAP (Common Agricultural Policy) introduce the principle
“the user pays” in irrigation water management. The expected impacts
are a substantial increase of the net irrigation water price and thus agricultural costs, affecting the choice of cultivation, irrigation method
and system. In this light, ENORASIS offers an irrigation management
Decision Support for environmentally optimised and thus sustainable
irrigation management for farmers and water management organizations.
Capo progetto
Massimiliano Cannata
massimiliano.cannata@supsi.ch
www.supsi.ch/ist
Team di ricerca
Milan Antonovic
DACD – IST
Partner esterni
DRAXIS ENVIRONMENTAL SA
(GR); University of Cologne (DE);
State Research Institute IUNGPIB (PL); NOVELTIS SAS (FR); University of Novi Sad (RS); Imaxdi
Real Innovation (ES); University
of Patras (GR); Teknoset Ltd (TR);
Unisoft Romania S.A (RO);
Q-Plan North Greece Ldt (GR);
Pubblic Water Management
Company “Vode Vojvodine” (RS).
Ente finanziatore
European Commission
7th Framework Programme
Febbraio 2010, 36 mesi
1
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8
ENORASIS is a server based system that
gathers data from satellite observations
and remote sensing field equipment and
exploits meteorological forecasting models
to provide high spatial accuracy estimations
for irrigation water needs, by taking into account information on specific crops and other
factors affecting the irrigation process. These
estimations are transformed in optimal
irrigation rules (using FAO56 model) that
are communicated to ENORASIS end users
(farmers) via web or mobile.
Identification information about each
landzone is saved in the Land Management
Subsystem. In the fields, sensors and water
valves are deployed. The sensors collect raw
data about various parameters affecting
irrigation management (soil moisture, air
temperature and humidity, solar radiation,
wind speed, rain gage) and send their measurements to the ENORASIS application
server. The water valves also send the valve
activity for each landzone to the ENORASIS
application server. Meteorological forecast
data that derive from running meteorological forecasting models over satellite images
come daily to the server and include a forecast for the next 72 hours. The Decision
Support Subsystem combines:
◆ information on the sensors
◆ the meteorological forecasts
◆ the Irrigation Knowledge Base parameters derived from using FAO56 model and
◆ information for each landzone in the system in order to create the daily
individual irrigation plan for each case.
ENORASIS system
Mobile interface.
Users can access the ENORASIS system
mainly by a web browser. The web platform
is used by all the system actors (e.g. farmers,
watering authorities, consultants and administrators) to perform their daily tasks.
Most of the functionalities offered
by the web application are also provided
by the mobile application, developed
for Android smartphones. ENORASIS mobile application is available in http://goo.gl/
yKB7U.#sthash.ZQ8U1ngq.dpuf
THE ENORASIS Meteorological
Analysis Tool
To address the need for uncertainty –
quantified rainfall forecasts for water management purposes within the ENORASIS
project, high-resolution rainfall forecasts
are adopted in a probabilistic manner using
the state-of-the-art Numerical Weather
Prediction (NWP) model WRF. The Weather
Research and Forecasting (WRF) Model
is a next-generation mesoscale forecast
model and data-assimilation system designed to serve both operational forecasting
and atmospheric research needs.
In existing implemented systems, information on weather is delivered by weather
stations and weather forecasts are based
on historical data rather than models using
satellite images. This approach lacks in cost
effectiveness and geographical coverage
as it requires the installation of an adequate
number of weather stations in the field
in order to produce reliable data. ENORASIS
uses the WRF model that for the purpose
of the project will be set up with multiple
grids of different spatial resolution over
selected pilot sites.
The ENORASIS Wireless
Sensors Network
ENORASIS has designed its own Wireless
Sensors Network of agriculture sensors
which is considered as the foundation of the
whole system. The network, its components
and relations with other parts of the ENORASIS platform are as depicted below:
The ENORASIS WSN system consists
of various subsystems:
◆ The wireless sensors network itself,
which covers several geographical zones
where measurements are recorded.
A number of sensing nodes capture
the measurements while other nodes
control the amount of water that is
released to the field. Other managing
activities like relaying data between
sensors and the gateway and retrieving
data for being sent to the WSN middleware are developed by structural nodes
inside the network
◆ The WSN middleware, in the back side
of the WSN system, consists of several
server processes that communicate
directly to the WSN gateway and logs
all the information and data received
into the WSN database. The main
process is called Listener and is entirely
devoted as an interface into the WSN
network. Other processes and services
communicate with the ENORASIS
platform. Sensor information is managed
through a SOS (Sensor Observation
Service) server, while valve managing
is provided through a special API that is
accessed by the ENORASIS platform.
Pubblicazioni
Cannata M., Antonovic A. (2013)
istSOS 2.1 a servizio di ENORASIS
per l’ottimizzazione dell’irrigazione.
Proceedings of 15° Meeting
GRASS e GFOSS, Palermo.
Cannata M., Antonovic A. (2013)
istSOS and ENORASIS: Managing
and Sharing Sensor Time-Series
Data. Open Source Geospatial
Research and Education Symposium OGRS, Otaniemi, Espoo,
Finland.
ENORASIS system Web browser
interface.
ENORASIS platform components,
impacts and users.
ENORASIS Service Platform
components.
ENORASIS Meteorological
Analysis Tool.
27
MIARIA – Monitoraggio Idrogeologico Adattivo a Supporto
del Piano di Rischio Integrato Alpino
Il progetto si propone di definire nuovi strumenti per la gestione e la mitigazione dei rischi in ambito montano. In particolare sono state definite
nuove metodologie per la definizione di scenari dinamici di rischio mediante l’applicazione di differenti codici di calcolo con lo scopo di individuare
e caratterizzare processi domino. È stato implementato un nuovo modello
per il calcolo dell’espandimento di frane di crollo con la possibilità di stimare
la geometria e lo spessore degli accumuli, base per l’individuazione e la propagazione dei rischi a valle. Per il controllo sono stati installati nuovi sensori
di monitoraggio a basso costo(tecnologia mems), ed è stato sviluppato
un servizio Sensor Observation Service per la gestione dei dati acquisiti.
Capo progetto
Christian Ambrosi
christian.ambrosi@supsi.ch
www.supsi.ch/ist
Team di ricerca
Monia Molinari
DACD – IST
Partner esterni
Regione Lombardia (IT); Provincia
di Lecco (IT); Politecnico di Milano
(IT); Fondazione Politecnico
di Milano (IT); Università della
Svizzera Italiana (CH).
Ente finanziatore
Marzo 2009, 36 mesi con proroga
di 6 mesi
1
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3
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6
7
8
La realizzazione di scenari dinamici di rischio
integrato in ambiente alpino (con particolare attenzione all’effetto domino) è resa
possibile mediante la raccolta e la messa
in rete di un numero elevato di dati integrati
e gestiti in tempo reale in sale operative
di seconda generazione. Tutti i dati raccolti
in sito relativi all’evoluzione dei processi
fisici possono essere trattati a seconda della
loro tipologia e cinematismo (frane o alluvioni) mediante modelli idrologici, idraulici
e geotecnici così da comprendere l’evoluzione dei fenomeni nel tempo e nello spazio.
Il progetto MIARIA si è articolato su due filoni
fondamentali. Il primo filone si è concentrato sulla ricostruzione di modelli fisici, sulla
ricognizione degli elementi vulnerabili
del territorio, sul censimento delle pianificazioni d’emergenza presenti, sulle fonti
di pericolo e sui bersagli (analisi territoriali
e delle pianificazioni esistenti, studi per
scenari di rischio) e sull’elaborazione di soluzioni per il piano di rischio integrato d’area.
Il secondo filone ha riguardato la progettazione dei nuovi sistemi di modellazione
numerica dei fenomeni e di monitoraggio,
con la messa a punto di nuovi strumenti
a la dislocazione su aree pilota.
Le principali attività del progetto sono state:
◆ l’individuazione dei processi dominanti,
l’analisi dei processi e le tecnologie esistenti sulle aree di studio;
◆ la formulazione di un “Modello concettuale per la generazione e gestione
di scenari dinamici di rischio in ambito
montano;
◆ studio e messa a punto di meccanismi
avanzati per consentire alle unità sensoriali dislocate sul territorio di autoorganizzarsi in modo autonomo così
da costituire delle reti di sensori wireless;
Accelerometri di ultima generazione
basati su tecnologia mems integrati
alla misura degli spostamenti
tramite estensimetri a filo.
◆ lo studio, la modellazione e la prototipazione di tecnologie avanzate per il
trattamento dell’informazione e la sperimentazione di una sala di monitoraggio
di seconda generazione;
◆ modellazione numerica dei processi fisici
con lo scopo di individuare sia gli scenari
di rischio attesi che le soglie di allerta. In
particolare in Val Canaria (CH) è stata
modellizzata l’evoluzione di una frana
di crollo e in Italia è stato studiato il caso
di crollo dei Torrioni di Rialba in provincia
di Lecco. Per lo scenario della Val Canaria
l’attività di modellazione per l’individuazione degli scenari di pericolosità è stata
condotta mediante l’applicazione del
modello alle differenze finite FLAC (Fig. 1).
La valutazione dell’area di espandimento
di frane di crollo è stata eseguita attraverso
l’implementazione da parte dell’Istituto
scienze della Terra di un nuovo modello
tridimensionale MassMov2D (Fig. 2). E’
stato anche modellizzato l’effetto domino
che consiste nello studio degli effetti
di uno sbarramento del corso d’acqua
al piede della frana e del conseguente
alluvionamento (modello FLO-2D, Fig. 3).
I risultati di tali simulazioni hanno consentito di valutare la pericolosità e il rischio
lungo tutto il sistema versante-fondovalle
considerando come elementi esposti
al pericolo le grandi vie di transito (ferrovia,
strada cantonale e autostrada). Sempre
in riferimento alla Val Canaria, sono stati
scelti due siti pilota dove sono stati installati nuovi accelerometri mems sviluppati
dal Politecnico di Milano (Fig. 3). E’ stato
altresì sviluppato un servizio standard
SOS (Sensor Observation Service) per
la gestione dei dati acquisiti da questi
sensori. Relativamente all’area campio-
ne Torrioni di Rialba, la modellazione
del collasso è stata condotta tramite SASS
modello cinematico per simulare la caduta
di blocchi di roccia. I risultati della modellazione hanno permesso di ottenere
indicazioni sui parametri cinematici,
le energie cinetiche, le possibili distanze
di arresto dei blocchi e gli effetti di eventuali
“onde anomale” generate dalla caduta
dei blocchi nel Lago di Como.
◆ elaborazione di un piano di rischio integrato sull’area campione Valsassina
e Valvarrone;
◆ l’installazione della strumentazione
e la messa in funzione del sistema
wireless in siti pilota prescelti per la
sperimentazione (Torrioni di Rialba, Prati
di Ronco e Val Canaria). Tuttora i sistemi
sono operativi e funzionanti.
Pubblicazioni
Molinari M., Cannata M.,
Begueria S., Ambrosi C. (2012)
Gis-based Calibration of MassMov2D. In: Transactions in GIS,
16(2): 215-231.
Ambrosi C., Cannata M., Molinari M., Pozzoni M., Baruffini M.
(2012) Modellazione numerica
dei fenomeni di dissesto e identificazione degli scenari di rischio nell’area
della Val Canaria, Ticino (Svizzera).
In: MIARIA – Tecnologia e
conoscenza al servizio della
sicurezza. Vol 2. Bellavite ed.
Ambrosi C., Cannata M., Molinari
M. (2011) Modellazione numerica
di frane di crollo per la valutazione
degli scenari di rischio nelle aree
campione nell’ambito del progetto
MIARIA. In: MIARIA – Tecnologia e conoscenza al servizio
della sicurezza. Vol 1. Bellavite ed.
Ambrosi C. (2012). MIARIA
project: the Canaria valley case
study. 34th International
Geological Congress, Brisbane,
August, 5-10.
Ambrosi C., Cannata M. (2011).
MIARIA - Adaptive Idrogeological
Monitoring supprtuing the Area
Integrated Risk Plan. The case
study of the Canaria valley (Ticno,
Switzerland). Geoitalia Torino
September, 19-23.
Ambrosi C., Seno S. (2010).
Modellazione numerica e monitoraggio di frane di crollo per la
valutazione degli scenari di rischio
nelle aree campione nell’ambito
del progetto MIARIA. Provincia
di Lecco, Rischio antropico
e naturale dalla cartografia e dalla
conoscenza del territorio nuovi
strumenti per la protezione civile.
Varenna September 27-30.
Modello alle differenze finite
FLAC per la definizione
degli scenari di pericolosità.
Modello 3D MassMov,
stima dell’area di invasione
e degli spessori (in m)
di frane di crollo.
29
SITINET – Censimento, messa in rete e valorizzazione di siti geologici
e archeologici
SITINET è un progetto per la promozione coordinata dell’offerta turistica
sul patrimonio notevole naturale, geologico e storico-archeologico dell’area
insubrica, che ha il vantaggio di essere concentrato su un territorio relativamente ristretto e facilmente raggiungibile. Ha comportato lo sviluppo di un
modello di descrizione e catalogazione dei siti geologici e storico-archeologici, valorizzati poi in chiave turistico-culturale attraverso la creazione di
una rete di percorsi consultabile su un portale Internet (www.sitinet.org).
Qui si possono cercare e visualizzare i siti su mappe interattive, trovare tutte
le informazioni, in quattro lingue, e le immagini che li riguardano, insieme
alle segnalazioni di altri aspetti di interesse turistico presenti sul territorio
su cui si trova il sito.
Capo progetto
Silvio Seno
silvio.seno@supsi.ch
www.supsi.ch/ist
Team di ricerca
Michele Amadò
Laura Massa
Alessio Spataro
DACD – LCV/IST
Partner esterni
Provincia del Verbano Cusio
Ossola (IT); Museo Cantonale
di Storia Naturale (CH); Ente
di Gestione Arre Protette dell’Ossola (IT); Ente di Gestione dei
Parchi e delle Riserve Naturali
del Lago Maggiore (IT); Parco
Naturale Valle del Ticino (IT);
Riserva Naturale Speciale del
Sacro Monte Calvario di Domodossola (IT); Parco Nazionale
Val Grande (IT); Comunità
Montana Valli dell’Ossola (IT);
Università degli Studi dell’Insubria (IT); Cantone Ticino (CH);
Vallemaggia Turismo (CH);
Malcantone Turismo (CH).
Ente finanziatore
Gennaio 2009, 36 mesi
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Il Cantone Ticino e l’intera Regione Insubrica
possiedono un notevole patrimonio naturale, geologico e storico-archeologico su un
territorio relativamente ristretto e facilmente
raggiungibile.
Da qui la volontà di valorizzare tale patrimonio in chiave turistico-culturale attraverso
la creazione di una rete di siti e di percorsi,
consultabile anche sul web, per un segmento di utenza in forte crescita: turisti, escursionisti, amanti della natura, scuole, pubblico
interessato alle Scienze.
La valorizzazione del patrimonio naturale
e culturale può inoltre trasformarsi in una
nuova risorsa economica in grado di produrre indotto a livello locale, soprattutto se
integrata a sua volta in un’offerta turistica
più ampia, che interessa per esempio anche
gli aspetti ricreativi ed enogastronomici
del territorio.
Il progetto SITINET, nasce da precedenti
esperienze di cooperazione transfrontaliera
tra I’Istituto scienze della Terra della SUPSI
e la Provincia del Verbano Cusio Ossola, che
hanno permesso di mappare le reti dei sentieri escursionistici, grazie anche all’ausilio
delle nuove tecnologie, e di rappresentare su
cartografia informatica le molte opportunità offerte dal territorio.
Un geosito è parte del Patrimonio geologico (Geological Heritage) e può essere
ogni località, area o territorio dove sia
possibile definire un interesse geologico
o geomorfologico per la conservazione e
la salvaguardia e serve a garantire che le
generazioni future possano continuare a
conoscere ed a imparare la storia geologica della Terra ed a trarre godimento dalla
bellezza dei paesaggi.
Geosito della rete SITINET:
Piega del Campolungo.
Il progetto ha interessato in particolar modo
le regioni periferiche e di montagna, e ha
mirato a destagionalizzare l’offerta turistica,
a far nascere nuovi servizi e a creare nuovi
posti di lavoro: guide specializzate, musei
e centri visita, infopoint. Innovativo in tal
senso è stato l’approccio transfrontaliero,
che ha messo in rete e promosso territori
interessati da patrimoni comuni, ampliando il mercato turistico alle fasce di confine
sull’asse est-ovest, in un settore oggi prevalentemente orientato sull’asse nord-sud.
Nel dettaglio, il progetto ha comportato
lo sviluppo di un modello di descrizione
e catalogazione dei siti geologici e storicoarcheologici dell’area di riferimento (una
sorta di “catalogo informatico” per la Regione Insubrica), la cui valorizzazione in chiave
turistico-culturale avviene attraverso la
creazione di una rete di percorsi consultabile
su un portale Internet (www.sitinet.org).
Qui si possono cercare i siti, visualizzarli su
mappe interattive, trovare tutte le informazioni, in quattro lingue, e le immagini che
li riguardano, insieme alle segnalazioni di
altri aspetti di interesse turistico presenti sul
territorio su cui si trova il sito. Questa parte
è stata sviluppata dall’Istituto scienze della
Terra della SUPSI.
Un altro elemento caratterizzante
del progetto è legato al design: tutti i luoghi,
le attività o i prodotti editoriali della rete
SITINET sono identificabili grazie a una linea
grafica comune, che è stata messa a punto
dal Laboratorio di cultura visiva della SUPSI.
Home page del portale.
www.sitinet.org
Archeosito della rete SITINET:
scavo in SS. Nazario e Celso,
Airolo, 1995.
31
TriMHB – Triaxially Compressed Hopkinson Bar for Geomaterial
and Construction Material Testing
Rock dynamics is to study the interactive behaviour of rock material and
rock mass with dynamic loading. This includes the mechanical response
of rock under dynamic loads and wave propagation through rock material and rock mass. The proposed triaxially compressed Hopkinson bar is
a completely new machine. It is a Hopkinson bar apparatus allowing to
apply a triaxial stress. It consist of the impactor system (with pre-stress bar
and brittle joint), and 3 pairs of elastic bars in 3 perpendicular directions.
The main input-output bars are at the impact direction. The other 2 pairs
bars are output bars. All 3 pairs of bars in addition to wave measurements,
are used to apply static compression, to provide the static triaxially stress
condition before impact.
Capo progetto
Ezio Cadoni
www.dynamat.supsi.ch
Team di ricerca
Daniele Crivelli
Matteo Dotta
Gianmario Riganti
DACD - DynaMat
DTI – ICIMSI
Partner esterni
EPFL (CH)
Ente finanziatore
Fondo nazionale svizzero
per la ricerca scientifica – FNS
Marzo 2011, 24 Mesi
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Loading rate (or strain rate) has effects on
rock fracturing mechanism and mechanical
properties including strengths and deformational modules. Extensive experimental
results have indicated that rock strength
increases with loading rate. The rate dependent behaviour may be influenced by
many factors including rock type, porosity,
and water content and confining pressure.
Mechanism governing the rate-dependent
behaviour of rock materials was explained
by different kinds of models, such as heat
activation theory, spring-dashpot models
and sliding crack model. In dynamic case,
dynamic strength criteria would be different
from the static ones. Combining the dynamic properties of rock material and rock
joints the dynamic response of rock mass
and rock structure could be studied. Understanding the dynamic response of large scale
rock mass has important applications on
engineering, including tunnel excavations,
rock slopes and protective structures.
Earth materials, particularly rocks, are usually
at subsurface level. Therefore, they are subjected to confinement. Typically, at a depth
of 1000 m, the stresses can be about 30 MPa.
The stresses, termed as in situ stresses, are
generally considered as principal stresses,
are in 2 directions, normally one vertical
and 2 horizontals, perpendicular to each
other. The in situ stresses are resulted from
overburden thickness and tectonic force.
Dynamic loads (explosion, earthquake or other forms) are loads applied to the in situ rock
with the existing in situ stresses. Therefore,
for test conditions to be similar to the actual
ground condition, the test specimen should
be subjected to static triaxial stresses
prior to the impact loading.
Scheme of the TriMHB.
Triaxially compressed Hopkinson Bar
(TriHB) is a Hopkinson bar apparatus that
allow to apply a triaxial stress. The basic
concept is shown in Figure. It consist of the
impactor system (with pre-stress bar and
brittle joint), 1 input bar, and 5 output bars.
The output bars are also providing static
stresses to create a static triaxial compression at required level.
Waves are measured by strain gauges
on the input and all 5 output bars, to provide stress, strain and Poisson effects. It is
important to realise that the measurement
on all the output bars also provide information on wave/energy transmission and
transformation at rock failure. This allows
to study energy/wave released during rock
fracturing, information has vital implication
on earthquake studies.
The TriHB has the basic function as a Hopkinson bar, having pre-stressed impactor,
input and output bars of equal length of 2 m
and equal square cross-section of 5cm
side length. It can generate a rectangular
loading pulse of 3 MN amplitude and 800
microsecond duration which propagates
through the input bar – rock specimen –
output bar. It deforms the rock specimen
at high strain rate up to fracture. The total
length of the TriHB along the impact axis
is of about 8 m.
The additional 2 pair of output bars, activated by hydraulic actuators, perpendicular
to the TriHB axis, having the same cross-sectional area and the same length of the main
input and output bars, together allow
to submit the rock specimen to a static triaxial
stress state (confinement stress) before
undergoing to the compression impact test.
The independent control of the confinement load along the three principal axes
allow to describe different loading paths
in the principal stress space.
A test using TriHB will follow the following
operative sequence:
◆ A quasi-static triaxial stress state is
introduced in the rock specimen by the
hydraulic actuators of the output-confinement bars.
◆ The rupture of the brittle joint of the TriHB pre-stressed bar gives rise to a rectangular square pulse propagating to and
dynamically loading the rock specimen
until fracture. In case of a tension test
the brittle joint will be placed in a device
blocking the point of the bar which
determines the separation between
the pre-stressed bar and the input bar.
◆ The strain gages on the input and output-confinement bars record the incident,
reflected and transmitted waves which
allow the reconstruction of the equivalent
stress-strain curves in the analytical way.
Pubblicazioni
Cadoni, E. (2013) Mechanical
characterization of rock materials
at high strain-rate, Zhao Jian,
Li Jianchun, CRC Press.
Cadoni, E. & Albertini, C. 2011.
Modified Hopkinson Bar Technologies Applied to the High Strain Rate
of Rocks. In: Advances in Rock
Dynamics and Applications,
Zhou Yingxin, Zhao Jian, pp.79104. Taylor & Francis. 137-147.
TriMHB in the uniaxial configuration.
33
Protection of Infrastructure Elements from the effects of IEDs
and Blast Charges
Ultra High Performance Concretes are continuously used in protective
structures. However, despite their many applications, the knowledge
with regards to their behaviour at high strain rate is far to be completed.
Thus studies on their mechanical response under higher loading rates are
needed for the assessment of protective structures against these severe
accidental loads. This experimental research is addressed to know the
behaviour in tension and compression and shear of Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete and Ultra High Performance Concrete at high stress rates.
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD-DynaMat
Partner esterni
Dynamic Phenomena Sarl (CH);
Holcim (CH); Ingenieurbureau
Heierli AG (CH); SAAB Bofors
Dynamics Schweiz AG (CH).
Ente finanziatore
Dipartimento federale della difesa,
della protezione della popolazione e dello sport , armasuisse
Science and Technology
Anno d’inizio
2011
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Critical Encyclopaedia for Reuse and Restoration of 20th Century
Architecture
The research project presents a systematic inventory of topics related
to 20th century buildings as objects of guardianship, a critical reflection
on these topics, new knowledge in hitherto unexplored domains,
as well as a selection of intervention strategies and practical tools. The
main goal of the project is to provide architects, engineers, professionals
from preservation departments and institutions, faculty members and
students, with the competencies and knowledge needed to discover
and enhance recent heritage features.
Capo progetto
Giacinta Jean
Giacinta.jean@supsi.ch
Ente finanziatore
Conferenza universitaria
svizzera - CUS
DACD – IMC
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
Università della Svizzera Italiana
Ecole Polytechnique Fédérale
de Lausanne (CH); Eidgenössische Technische Hochschule
Zürich (CH).
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Eradication of lung cancer caused by radon gas in Azerbaijan
and Slovenia
Il Centro competenza radon SUPSI ha svolto un programma di ricerca
in Azerbaijan e Slovenja. In AZ è stato realizzato il primo catasto radon
a livello nazionale: ca 2’400 misurazioni in abitazioni private a copertura
del territorio. Solo il 2.4 % delle abitazioni ha superato la soglia di 300 Bq/m3
fissata dell’Organizzazione mondiale della sanità, in Ticino i superamenti
ammontano al 15% delle abitazioni. Ciò è dovuto alla semplice tipologia
costruttiva: case isolate e riscaldate in modo carente e poco stagne alla
circolazione dell’aria. In SL è stato organizzato il primo corso per consulenti in materia di radon, secondo standard svizzeri, sono stati formati
una ventina di consulenti.
34
Capo progetto
Claudio Valsangiacomo
claudio.valsangiacomo@supsi.ch
Ente finanziatore
Fondo nazionale svizzero per
la ricerca scientifica – FNS
DACD – CCR
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Geological Institute of Azerbaijan Baku (AZ); Jozef Stefan
Institute Ljubljana (SI).
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Fusion Energy Materials Science - Coordination Action
The goals of the project were: to strengthen the application of advanced
materials characterization methods which is an essential ingredient for
the successful development of fusion reactor materials in Europe; to form
a strong European network involving institutions and large-scale facilities which are presently not yet part of the fusion programme, as well as
institutions which are already integrated in the EURATOM frame; to carry
out bi- and multilateral collaborative activities and together with EFDA
activities to contribute to the formation of a lasting and efficient European structure for fusion materials science and development.
Capo progetto
Ezio Cadoni
Ente finanziatore
European Commission
DACD - DynaMat
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
Max Planck Institut für Plasmaphysik (DE); Berliner Elektronenspeicherring Gesellschaft
für Synchrotronstrahlung (DE);
Commissariat a l’energie
atomique (FR); National Centre
for Scientific Research
“Demokritos” (EL) .
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Teaching and Advanced Research on high strain rate behaviour
of materials and testing
The basis of reciprocal collaboration developed in the previous projects
permitted to develop more stable interchange in the common field of
interest including teaching activities. The relationship between the two
research groups were strengthened by the mutual collaboration of the
other Faculty members. The possibility given by the project, to work in
a common experimental campaign, was a wonderful occasion to plane
joint initiatives in important industrial fields as for example aerospace,
automotive, nautical and construction.
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD - DynaMat
Partner esterni
Research Institute of Mechanics
State University of Nizhny
Novgorod (RU)
Ente finanziatore
Segreteria di Stato per la formazione, la ricerca e l’innovazione
- SEFRI
Anno d’inizio
2010
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Rate and scale effects in fracture of concrete and rocks
High-rate dynamic fracture of concretes and rocks is of a great theoretical
and practical interest. Practical examples include antiterrorist protection,
seismic safety of buildings, high-speed transport infrastructure, tunnel
boring etc. In this connection the central problem consists in formulation of reliable and simple-to-use criterion being able to predict fracture
of concrete and rocks under high-rate loads (impact, explosive, etc.).
Joint research was concentrated on implementation of new experiments
with concrete and rocks loaded using Swiss (Modified Hopkinson bar)
and Russian (magnetic pulse installation) equipment able of creating
intense short high-rate loads.
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD - DynaMat
Partner esterni
Institute for Problems in Mechanical Engineering – Russian
Academy of Sciences (RU)
Ente finanziatore
- SEFRI
Anno d’inizio
2011
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7
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35
Dynamic behaviour of Advanced High Strength Steels used
in the automobile structures
The growing use of high strength steels in the automotive industry,
to improve the crashworthiness and the light-weighting of the car body,
requires the knowledge of their behaviour over a large range of strainrates. The accuracy of the results in medium and high strain-rate tests
is often strongly influenced by the experimental techniques used for
the mechanical characterization of materials. Moreover, the precision of
the constitutive law in reproducing the actual behaviour of the materials
has important consequences in the correctness of design and assessment
of car body structures subjected to impact loading. The projects includes
several Advanced High Strength Steels as Dual-Phase steels, TRIP and TWIP
steels, etc. The experiments were carried out in the three strain-rate regimes (low, intermediate and high) corresponding to the crash conditions.
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD - DynaMat
Partner esterni
FIAT Group (IT)
Ente finanziatore
Centro Ricerche FIAT
Anno d’inizio
2010
1
2
3
4
5
6
7
8
Research and education for the conservation of cultural heritage
in Georgia
The project developed and improved the research and education resources
in the partner country, establishing high standards in the field of conservation
and providing high quality of the curricula of the Georgian Faculty.
The project was focused on one of the most important monuments
in Georgia, Gelati Monastery.
The MA students of the Faculty were directly involved on the site. Lectures
were given as well. Support was also given to develop the scientific laboratory and the appropriate techniques for studying stones and wall paintings.
Capo progetto
Giovanni Cavallo
giovanni.cavallo@supsi.ch
Ente finanziatore
Fondo nazionale svizzero per la
ricerca scientifica – FNS, SCOPES
DACD – IMC
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Tbilisi State Academy
of Arts (GE)
1
2
3
4
5
6
7
8
Gestione e manutenzione delle strutture del genio civile e edili
e delle infrastrutture
Il progetto è finalizzato (A) all’istituzione di un’unità operativa che si
occupi di ricerca e trasferimento di conoscenze su temi legati alla gestione
e alla manutenzione del patrimonio costruito e (B) alla realizzazione
di uno studio di fattibilità nel campo delle tecniche di misura applicate
al monitoraggio dello stato di conservazione delle strutture in calcestruzzo, nell’ottica di concretizzare i risultati dello studio nell’ambito
di progetti finanziati da enti terzi.
36
Capo progetto
Tiziano Teruzzi
tiziano.teruzzi@supsi.ch
DACD – IMC
Anno d’inizio
2009
1
2
3
4
5
6
7
8
Behaviour of structural steels under fire in a wide range
of strain rates
The building performance under combined effects of impact, explosion,
and fire is growing in interest of the research and engineering communities
specially after the recent terrorist attacks as well as severe accidents (i.e.
Gotthard tunnel, etc.). This project intends to provide new experimental
data on the influence of the structural steel in a wide range of strain rate
and temperature. The results will be used to implement constitutive relationships able to describe the material behaviour under combined effects
of impact, explosion, and fire.
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD - DynaMat
Partner esterni
ETHZ (CH)
Ente finanziatore
- SEFRI
Anno d’inizio
2013
1
2
3
4
5
6
7
8
Geology, mineralogy and geochemistry of ochers
in Rajasthan, India
A precise and systematic knowledge of the materials used in the ancient
and modern artistic objects represents the first step before projecting
any conservation work.
Earth sciences provide several analytical techniques for a better understanding of the origin, composition and even provenance of the raw
materials used as pigments.
Ochers have been widely used from ancient times to date for decorating
bodies, caves, religious temples and architectural surfaces.
The project addressed the research problem of common interest through
practical applications in fields not explored so far at the Indian partner
institution.
Capo progetto
Giovanni Cavallo
DACD – IMC
Partner esterni
University of Rajasthan, Dept.
of Geology, Jaipur (IN)
Ente finanziatore
KFH Program Applied
Research in Development
and Cooperation
Anno d’inizio
2009
1
2
3
4
5
6
7
8
From the geosciences to the “material culture”
in Shekhawati (Rajasthan, India)
Rajasthan, especially the Shekhawati region, has a tradition of murals
decorating the large mansions, funeral monuments, temples, step-wells,
expression of the architecture and art of the past tradition.
Nowadays these historical buildings with external and interior wall paintings of great value dated between 18th-19th C. suffer the total absence
of maintenance and sometimes the adoption of extravagant conservation criteria.
Shekhawati region offered an ideal setting for the project which envisages
a comprehensive approach from geosciences to the material culture,
i.e. from the natural environment to the final application.
Capo progetto
Giovanni Cavallo
DACD – IMC
Partner esterni
University of Rajasthan, Dept. of
Geology, Jaipur (IN)
Ente finanziatore
KFH Program Applied
and Cooperation
Anno d’inizio
2010
1
2
3
4
5
6
7
8
37
Mechanical characterization of advanced materials under
dynamic loads
The project was addressed to the investigation on dynamic properties
of structural materials, that is a crucial issue for several fields of engineering (structural, aerospace, automotive, mechanical, etc.). The study
of the mechanical properties at high strain-rate needs special devices
able to record the stress wave propagation in the materials. The main
objective of the project was the collaboration between two universities
(SUPSI and IIT Delhi) that are specialized in this field. In this frame were
studied advanced materials under high strain rates.
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD
Partner esterni
Indian Institute of Technology,
Delhi (IN)
Ente finanziatore
- SEFRI
Anno d’inizio
2009
1
2
3
4
5
6
7
8
The Influence of Ticino Art Creation on the Art of the Great Duchy
of Lithuania of the 16th -18th C.
Between the 16th and the 18th century, architect and artists coming
from the Canton Ticino region actively worked in the Great Duchy
of Lithuania, leaving their traces in the most beautiful baroque churches.
The project examines the influence played by stucco makers, with their
artistic skills and technical virtuosity. It was possible to carry out a formal
analysis between the two countries and to compare the technique of stucco decoration with particular emphasis on the materials characterization.
Capo progetto
Giacinta Jean
Giacinta.jean@supsi.ch
DACD – IMC
Partner esterni
Vytautas Magnus University
of Kaunas (LT)
Ente finanziatore
Conferenza dei Rettori delle
Università Svizzere – CRUS,
Sciex-NMS-ch
Anno d’inizio
2013
1
2
3
4
5
6
7
8
Construction materials under high strain rate
The mechanical behavior of the component materials of the reinforced
concrete (reinforcing steel and concrete) as well as fiber-reinforced cementitious composites was investigated in case of impact or blast, with
specific reference to large and socially-sensitive structures. The study
was performed jointly by the Swiss and Russian teams using advanced
experimental rigs able to reproduce fast transient loading.
38
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD - DynaMat
Partner esterni
Research Institute of Mechanics,
Lobachevsky State University,
Nizhny Novgorod (RU)
Ente finanziatore
Segreteria di Stato per la
formazione, la ricerca e l’innovazione - SEFRI
Anno d’inizio
2012
1
2
3
4
5
6
7
8
Empfehlungen zur Qualitätskontrolle von Beton
mit Luftpermeabilitätsmessungen
Die Qualität und Dicke des Überdeckungsbeton bestimmt in den
meisten Fällen die Dauerhaftigkeit der Bauwerke. Da die Betonqualität
sowohl durch die Betonzusammensetzung als auch durch den Einbau
und die Nachbehandlung beeinflusst werden kann, ist es zweckmässig,
die erzielte Betonqualität am Bauteil und nicht an separat hergestellten
Prüfkörpern zu bestimmen.
Mit der Prüfung der Luftpermeabilität steht eine zerstörungsfreie Prüfmethode zur Qualitätskontrolle des Betons zur Verfügung.
Ziel des Projektes ist es eine zuverlässige Prozedur für die Durchführung
der Luftpermeabilitätsmessungen und Beurteilungskriterien der Messresultaten zu erarbeiten.
Capo progetto
Tiziano Teruzzi
tiziano.teruzzi@supsi.ch
Ente finanziatore
Ufficio federale delle strade
- USTRA
DACD – IMC
Anno d’inizio
2007
Partner esterni
Technische Forschung und
Beratung für Zement und Beton,
Wildegg (CH); Eidgenössische
Materialprüfungs- und Forschungsantalt, Dübendorf (CH);
Laboratoire de Maintenance,
Construction et Sécurité
des ouvrages, Lausanne (CH).
1
2
3
4
5
6
7
8
MOBSTRAT – Timber MOBilisation STRATegies for Swiss forests
MOBSTRAT aims at understanding whether mobilising more timber
is possible and which consequences it would bring. Based on three
case studies (the Swiss Cantons Aargau, Grisons and Ticino), it performs
simulations of forest management scenarios and assesses them through
stakeholders involvement and multi-criteria decision making techniques.
Explicitly taking into account the main socio-economic and environmental effects will facilitate choice and later implementation of a new
forest management scenario.
Capo progetto
Francesca Cellina
francesca.cellina@supsi.ch
Ente finanziatore
ricerca scientifica – FNS
DACD – ISAAC
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
Swiss Federal Institute
for Forest, Snow and Landscape
Research WSL (CH)
1
2
3
4
5
6
7
8
Hydrogeological investigation of the Nubian Sandstone Aquifer
System in Northern Chad
Environmental isotopes, water chemistry and GPS measurements
were used to develop a conceptual model of the dynamics of the Nubian
Sandstone Aquifer System (NSAS) in Northern Chad. This transboundary
aquifer is key water resource also for Sudan, Egypt and Lybia., and crucial
for nomadic population living in the area. Acquired data enable the design
a simple semi-quantitative conceptual model on the character of the fossil
groundwater and give significant insights on the development of the system in terms of exploitation.
Capo progetto
Sebastian Pera
sebastian.pera@supsi.ch
DACD – IST
Partner esterni
Université de N’Djamena (TD);
Université de Neuchâtel (CH);
MInistry of urban and rural
hydraulics of Chad (TD); United
Nations Institute for Training
and Research UNITAR.
Ente finanziatore
Conferenza dei Rettori delle
Scuole Universitarie Professionali Svizzere - KFH
Anno d’inizio
2012
1
2
3
4
5
6
7
8
39
Experimental investigations of high rate fracture
in concrete and rocks
Currently the central challenge in the field of dynamic of materials is the
development of robust and reliable fracture criterion that can be utilised
to predict fracture of concrete and rock materials undergoing impact or
explosive high-rate loads. The main obstacle for development of such
a criterion is insufficient amount and quality of experimental results on
high-rate fracture of concrete and rock materials. Planned joint research
by Swiss and Russian partners is concentrated on implementation of new
experiments with concrete and rocks loaded using Swiss (Modified Hopkinson bars) and Russian (magnetic pulse installation) equipment able
of crating intense short high-rate loads.
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD - DynaMat
Partner esterni
Institute for Problems in Mechanical Engineering - Russian
Ente finanziatore
- SEFRI
Anno d’inizio
2010
1
2
3
4
5
6
7
8
Swiss2Grid – Gestione della rete elettrica basata su un approccio
decentralizzato con algoritmi
Il progetto prevede l’ottimizzazione della gestione dei carichi sulla rete
elettrica locale tramite un algoritmo, che prende decisioni in modo
decentralizzato sulla base di poche informazioni locali nei singoli nodi
e nelle case, e l’analisi del suo impatto sulla stabilità della rete. Questo
permette di ridurre o eliminare i requisiti di comunicazione realizzando
un sistema robusto e di facile installazione e gestione. L’algoritmo di
gestione realizzato è in seguito installato in venti case pilota nella regione
di Mendrisio, verificando sul campo la validità di questo approccio.
Capo progetto
Davide Rivola
davide.rivola@supsi.ch
DACD – ISAAC
Partner esterni
BFH (CH); BacherEnergie SA
(CH); Protoscar SA (CH).
Ente finanziatore
Ufficio federale dell’energia –
UFE; Swiss Electric Research –
SER; Azienda Elettrica Ticinese
– AET; Azienda Industriale di
Mendrisio – AIM.
Anno d’inizio
2010
1
2
3
4
5
6
7
8
Sistemi Integrati Test Dinamici
Il progetto aveva come obbiettivo lo sviluppo di un nuovo sistema
di prova in dinamica rapida per la determinazione delle caratteristiche
meccaniche delle lamiere in acciaio altoresistenziale ad alta velocità
di deformazione. Il nuovo laboratorio è ora installato presso gli stabilimenti
produttivi del gruppo FIAT a Mirafiori-Torino.
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD - DynaMat
DTI
Partner esterni
Centro Ricerche Fiat (IT)
40
Ente finanziatore
FIAT Group Automobiles S.p.A
Anno d’inizio
2009
1
2
3
4
5
6
7
8
Dynamic fracture of rocks under high rate mechanical
and electric breakdown induced loads
The project was focused on studies of behaviour and specifically fracture
of rock materials subjected to dynamic high-rate loading conditions. The
study gave a possibility for better understanding of mechanism underlying
fracture and pre-fracture processes undergoing intensive dynamic deformation. The experiments on rock materials fractured by electric discharges
close to the interface between a rock and a dielectric liquid media were performed. These studies may have different important industry applications.
One of possible practical examples is to start an oil well that is not producing
oil due to a paraffin plug.
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD - DynaMat
Partner esterni
Institute for Problems in Mechanical Engineering - Russian
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2013
1
2
3
4
5
6
7
8
Dynamic behaviour of materials for industrial applications
The main objective of the project was the collaboration between two
advanced laboratories (the DynaMat Laboratory and Laboratory
of Dynamic Testing of Materials) specialized in the dynamic behavior
of materials. The expertise and the facilities available in the two labs are
complementary and these are the strong basis to construct a bilateral
collaboration and integration of respective competences. This project
was addressed to exchange experience and to develop new protocols
for dynamic testing of materials.
Capo progetto
Ezio Cadoni
DACD - DynaMat
Partner esterni
Research Institute
of Mechanics, State University
of Nizhny Novgorod (RU)
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2009
1
2
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8
41
Sistemi energetici
42
2
2
La crescita dei costi dell’energia, il progressivo passaggio da condizioni di monopolio a una situazione di libero mercato
e le problematiche di natura ambientale
(v. cambiamenti climatici, inquinamento atmosferico, rischi di incidente, scorie
radioattive) di un sistema di produzione
centralizzato basato sull’utilizzo di fonti non rinnovabili provenienti dall’estero
richiedono lo sviluppo di sistemi energetici
scalabili e più efficienti.
Oltre all’utilizzo delle risorse locali si tratta
della messa in rete di sistemi di produzione
decentralizzati che possono variare dalla
scala di un edificio abitativo o di un centro
industriale fino a quella di un quartiere
cittadino o addirittura di un agglomerato
urbano. Essenzialmente si tratta di sviluppare dei poli energetici (hub energetici) nei
quali diversi vettori concorrono alla produzione di energia elettrica e termica, e dove
l’energia trasformata viene utilizzata nella
maggior misura possibile, tenendo conto
anche delle caratteristiche locali (attività
industriali, tipologie costruttive, …).
3,4 mio
periodo 2009-2013
18
2009-2013
14
43
G-box, in situ measure of the thermal performances
of a transparent façade
The main objective of the project is the development of a transportable calorimeter for the measurement of the solar heat gain factor of a transparent
façade element. Unlike banks of a fixed measurement (laboratory tests),
the device is temporarily mounted on existing facades to measure their actual
behaviour (single skin, double skin, opaque glass facades) and their potential
for solar protection.
The apparatus and protocol of measurements are available for the assessment
of existing buildings, with the aim of reducing the significant energy consumption related to air conditioning.
Capo progetto
Daniel Pahud
daniel.pahud@supsi.ch
www.supsi.ch/isaac
Team di ricerca
Marco Belliardi
DACD – ISAAC
Partner esterni
Laboratoire d’Energie, d’Environnement et d’Architecture;
Haute Ecole du Paysage,
d’Ingénierie et d’Architecture;
Haute Ecole Spécialisée de
Suisse Occidentale; LEEA–HEPIA–HESSO (CH).
Ente finanziatore
Ufficio federale dell’energia
– UFE, Programma edifici
Settembre 2009, 46 mesi
1
44
2
3
4
5
6
7
8
Contemporary architectural style is characterized by an extensive use of glass in construction. It may be a complete transparent
building envelope (single skin, double skin),
or large transparent openings (bay windows,
glass sky).
From the thermal point of view glass is still
a week element. In Winter the transmission
heat losses are always larger than that of an
opaque wall. In Summer the passive solar
gains are often causing overheating.
g-box is the development of a monitoring
device designed to measure in situ the thermal
performances of construction elements that
are transparent or translucent.
In the framework of this SFOE (Swiss Federal
Office of Energy) project, two devices having
each two calorimetric boxes were built in the
hepia workshops. They allow for the simultaneous measure of two glazing, enabling
thus the assessment of the effect of a solar
protection or any intervention aiming at
reducing solar gains. One of the device has
been delivered and installed at SUPSI and
the other one has been used in Geneva for
two years.
A calibration procedure for the temperature
sensors has been elaborated to improve
the accuracy of the thermal power measure
before a monitoring campaign. On the other
hand the night measurements allow for the
calibration of the heat transfer coefficient
of the glazing by doing a heat balance of a box.
Measurements on five types of envelopes
and with different types of solar protections
were realized. The measurements allow us
to gain a deep knowledge of the physical processes involved, and particularly the thermal
ones. Two major difficulties were highlighted
through the analysis of the measurements
and their uncertainties. The first one is related
G-Box apparatus in function.
to the temperature measurement accuracy.
An important factor is the reference temperature of the thermocouple contacts on
the datalogger, which has to be as uniform
as possible. This can be easily improved with
a simple intervention. The other difficulty
is related to the part of the box in contact
with the glazing. If the night heat balance
makes it possible to calibrate the box heat
losses through the glazing, the secondary
heat gains resulting from the heating of the
glass in contact with the box border are not
taken into account. Specific experiments have
still to be done to identify, quantify and correct
these unwanted effects.
Measurement analysis lead to assess an
over estimated g-factor. The overestimation is dependent on the type of glazing
and the measurement conditions. The larger
differences were observed with the BIPV
modules. It has to be noticed that the measurement conditions were particularly
difficult. Large and fast variations of room air
temperature have created transitory phenomena for the g-box. On the contrary the
best measurements were obtained in the
lecture room A204 in Trevano. The air room
temperature was rather stable in this case.
G-factor measurements of the glazing
in room A204, without solar protection,
provide a mean daily value of 0.38 +/- 0.03
with box 1. This value in compatible with
that of the manufacturer who gives a punctual value of 0.38. The measures allow to
follow the evolution of the g-factor during
the day, as well as the overall g-factor
resulting from the use of an external solar
protection. Dynamic effect of shadows,
such as a lateral pillar or the strip position
of a venetian blind, can be highlighted by
the g-box. G-factor measurements require a
sunny day. A scatter of the results is observed from
a beautiful day to another. It is thus necessary
to have the possibility to extend the measurement period over a series of sunny days
in order to limit the aleatory uncertainties. This
latter is generally caused by the various
climatic and ambience conditions. The observed scatter and calculated uncertainties
lead to an error margin of typically 0.03
to 0.06 in absolute value of the g-factor,
corresponding to a confidence interval of 95%.
The g-value overestimation, caused by a
phenomenon non taken into account
in the thermal model of a box, may create
a systematic error larger that the above
given uncertainty. This is the reason why
specific studies are still necessary to improve
the measurement procedure and analysis.
The g-box device developed in this project
has very good characteristics and presents
a good potential of improvement. Furthermore the continuous measures allow
to establish a daily heat balance of the
solar gains related to a glazing and its solar
protection. This open a new perspective that
would allow to take into account the influence of the user or the blind control.
Pubblicazioni
Pahud D., Gallinelli P., Crivellin
D., Margot S., Camponovo R. et
Belliardi M. (2013) G-box.
Mesure in situ des performances
énergétiques de façades transparentes et translucides. Rapport
final, Office Fédéral de l’Energie,
Bern, Switzerland.
Principle layout
of the G-Box apparatus.
45
Solar brick: innovative photovoltaic and thermal insulating
building materials
The goal of this project was to develop a photovoltaic and thermal insulating
building material (Structurally Integrated Solar Building Element “SISBE”)
and to plan and construct a prototype installation including the mentioned
material. The economic and technical feasibility were central and have been
complemented by many laboratory tests and simulations before install it on a
real building. SUPSI/ISAAC was the main partners for the research and development and for the system engineering. Further research partners were Pramac SA, which provide at the beginning of the project photovoltaic modules
and Alex Gemperle AG which provided engineering support when needed
and which offers a complete roof for the final installation in Sins.
Capo progetto
Francesco Frontini
francesco.frontini@supsi.ch
www.supsi.ch/isaac
Team di ricerca
Gabi Friesen
Thomas Friesen
Roman Rudel
DACD – ISAAC
Partner esterni
Designergy SA (CH);
Alex Gemperle AG (CH).
Ente finanziatore
Commissione per la tecnologia
e l’innovazione – CTI
1
46
2
3
4
5
6
7
8
At present day there is a huge potential
in the building sector to diminish the energy
demand of the existing building stock, first
of all by reducing the heat losses of the envelop
by reducing the heat transfer coefficient
(U-value) of the building constructions. In
particular the roof, together with the windows area, are responsible for the main heat
losses during the cold seasons. Secondly, if
we would like to reduce the energy balance of
a building we can produce the energy needed
by the building itself thanks to the installation
of onsite Photovoltaic PV (or Thermal) systems. Presently Building Added PV (BAPV)
applications are in most of cases a common
solution to install PV on buildings specially
in retrofit solutions while different international research programs since many years
encourage and support solutions that favor
the complete integration of photovoltaic devices as an architectural element: Building
Integrated Photovoltaic (BIPV).
How to provide the building sector with
only “one piece system”, including all building coverings (e.g.roof) and a PV system,
and install it in one step reducing also the
used material is the ambitious goal DESIGNERGY and SUPSI addressed with this
project.
Indeed the Solar Brick project focuses on the
development of a photovoltaic and thermal
insulating building material (called Structurally Integrated Solar Building Element “SISBE”)
and in parallel to plan and construct a prototype installation including the mentioned
material. The economic and technical feasibility were central and have been complemented by many laboratory tests within
the Swiss PV Module Test Centre and simulations before installing it on a real building.
The picture shows a special
rain penetration test developed
by ISAAC within the project to
assess the watertightness of the
SolarBrick System.
The project Solar Brick mainly consisted
of three outcomes:
◆ to provide the industry partner Designergy with a new photovoltaic (PV) construction material that can be industrially
produced by Designergy in future.
◆to develop and to build a prototype roof featuring nine SISBEs.
◆ to develop an industrial production/lamination process of the SISBE sandwich.
In order to achieve the best results special
test have been developed in order to verify
the reliability of the BIPV system. In particular
durability and humidity test were carried out
by means of thermal cycles coupled also with
humidity cycles when needed. In particular
different small prototypes were tested in the
climatic Chamber in order to evaluate
the different behavior of the PV module and
the thermal insulation when exposed
to humidity and thermal stresses. The water
tightness of the whole BIPV roof system has be
assessed by means of a prototype installation
at ISAAC where nine SISBE where mounted on
a wood structure to simulate a real roof.
Furthermore performance measurements
have been carried out in order to compare
the new idea with conventional photovoltaic roof system that are normally back
ventilated.
At the end of the project a pilot roof was
mounted in Sins. The roof consist of 48 BIPV
modules: 24 facing East and 24 facing West.
The project demonstrates that the advantages of this new concept are multiple:
• reduce the investment cost of roof
and PV system
• reduce pay-back time of the PV system
• reduce in a longer term pay-back
the whole roof
• provide a tailor made thermal insulation
in a roof
After 21 project months the project came
up with an innovative BIPV solar element,
that can be installed both on new and existing
buildings replacing the conventional roof
and thermal insulation. Different module
dimensions and PV technologies are possible in order to answer costumers needs.
Pubblicazioni
Frontini, F., Friesen, G. Friesen,
T., Polo, C. (2014), Experimental
testing under real conditions of
different solar building skins when
using multifunctional BIPV systems,
Energy Procedia.
Frontini, F., Friesen, G. Friesen,
T., Polo, C. (2013), Experience
on the behavior of different BiPV
solution: electrical and thermal
performance of roof and façade
mounted micromorph, 28th
EUPVSEC 2013.
Frontini F., Friesen, T. (2012)
Building Integrated Photovoltaic:
challenges for manufacturers
and designers, Energy Forum 2012.
Different test were performed at ISAAC PV lab.
The PV module was exposed to light soaking
in order to assess the durability of the system.
The photo shows the prototype
roof installed at Sins.
47
InPhoCUS - Inflated Photovoltaic Ultra-light mirror concentrators
The goal of this project was to realize a commercially cost competitive
innovative Concentrating PhotoVoltaic (CPV) system. The project covered
the design, construction and performance testing of the innovative system. The concentrator is equipped with unconventional pneumatic multilayer polymeric film mirrors, has an innovative fiber reinforced concrete
structure and an original tilting mechanism to track the sun. The solar receiver
is equipped with triple-junction PV GaInP/GaInAs/Ge cells. The innovative
CPV solar collector is completely profitable for electric energy production
plants both for the sun belt region and for southern European countries.
Capo progetto
Maurizio Barbato
maurizio.barbato@supsi.ch
www.supsi.ch/icimsi
Team di ricerca
Gabi Friesen
Antonio Gaetano
Davide Montorfano
Mauro Pravettoni
Simone Zavattoni
DTI – ICIMSI
DACD – ISAAC
Partner esterni
Airlight Energy Manufacturing,
Biasca (CH); ETHZ (CH).
Ente finanziatore
Ottobre 2010, 24 mesi
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5
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8
Airlight CPV system view.
The sun is irradiating our planet with a specific power of 1’353 W/m2 and, even thought
part of this energy is re-irradiated back or
absorbed before reaching the ground, we
have that 1 km2 of desert, located in the so
called sun-belt, receives each year a quantity
of energy equivalent to that of 1.5 millions
barrels of crude oil. On that piece of land, by
using Concentrated Solar Power (CSP) we
could extract 250 GWh of electricity per year.
It is worth to consider that the sun energy
can be efficiently harvested not only on the
sun-belt region, i.e. the strongly irradiated
region that in our hemisphere is below the
37th parallel, but, in a philosophy of distributed production, also in regions above
that parallel, making profitable use of solar
irradiation for generating electrical power.
Among technical solutions suitable for
that, photovoltaic (PV) is one of the more
interesting. Nevertheless, the efficiency of
this technology has well known limitations:
for direct solar irradiation on flat PV panels,
the efficiency of sun energy conversion to
electric power is below 18%. A substantial
improvement of this efficiency is obtained
by the Concentrating Photovoltaic (CPV)
technology. CPV systems convert electromagnetic energy into electrical energy,
as done by conventional PV systems, but
make use of an optical apparatus to focus
a larger amount of solar energy onto
the PV cells.
increase their efficiency when the electromagnetic energy intensity hitting their
surface is increased. This means that, using
the same land and less PV cells, CPVs can be
used to produce, more efficiently, the same
amount of electrical energy of a conventional PV farm (see Fig. 1). CPV systems can also
be attractive from the sustainability point of
view. In fact, producing more concentrators
with a reduced need of PV cells to obtain the
same amount of electrical energy means also
to reduce the use of rare and costly materials
and the emissions of heavy metals during the
PV cells manufacturing process.
A first classification of CPV systems can be
done by their concentration intensity:
With respect to conventional PV, the CPV
technology offers a series of major advantages. If we imagine to concentrate the same
quantity of sun energy gathered by a given
surface, concentration optics are less expensive than PV cells. Furthermore, PV solar cells
The technical solution proposed in the
InPhoCUS project was initially a medium
concentration CPV system, but, thanks to the
technical development performed along the
project, a high concentration system was developed with a concentration factor exceeding 400x (i.e., a concentration of 400 suns).
• low concentration: from 2 to 10 suns
• medium concentration: from 10 to 100
suns;
• high concentration: more than 100 suns.
The first class of CPV use conventional
silicon PV cells without cooling and tracking
systems. The medium concentration CPV
systems could require special PV cells and
need cells cooling and sun tracking. The high
concentration CPVs are the most challenging; they make use of multi-junction PV
cells, complex optics and tracking systems,
efficient and high-capacity heat sinks which
have to deal with temperature related performances and thermal damage prevention.
The project consortium included Airlight
Energy Manufacturing, a Swiss company
with HQ in Biasca, the Institute of Energy
Technology of ETHZ, the ICIMSI and ISAAC
Institutes of SUPSI. The InPhoCUS project
result is a full scale Concentrating PhotoVoltaic collector prototype, i.e., a trough 50 m
long and with 10.5 m aperture (see Fig. 2).
It is build with a fiber-reinforced concrete
structure and has unconventional pneumatic
multilayer polymeric mirrors. These innovative primary optics are realized with an aluminized polymeric film that is contained inside
an inflated cushion formed by a back layer
of silicon-fiber glass fabric and a transparent ETFE (Ethylene-Tetra-Fluoro-Ethylene)
layer. The aluminized polymeric mirror can
be shaped to optimize the shape of the
concentrated radiation focus on the solar
receiver. In fact, using four polymeric film
layers and an appropriate management of
the pressure differences among them, the
inflatable mirror shape can, piecewise, well
approximate a parabolic cylinder. This optical
system is a patent of Airlight Energy. The collector tilting mechanism is integrated in the
trough concrete structure to lower costs and
energy consumption. A secondary-tracking
optics, necessary to achieve the sun energy
high concentration, is directly mounted on
the receiver that is safely located inside
the cushion. The receiver is equipped with
high efficiency triple-junction PV GaInP/
GaInAs/Ge cells that can achieve solar to
electrical energy conversion efficiency above
40%. A sophisticate water-cooling system,
based on impinging submerged jets, was
designed to cool the PV cells and keep stable
their high energy conversion efficiency.
Pubblicazioni
Montorfano, D., Gaetano, A.,
Barbato, M.C., Ambrosetti G. &
Pedretti, A. CPV Cells Cooling
System based on Submerged Jet
Impingement: CFD Modeling and
Experimental Validation, 10th
International Conference on
Concentrator Photovoltaics
Systems (CPV-10), April 7-9,
Albuquerque, New Mexico,
USA, 2014.
Pravettoni, M., Barbato, M.,
Cooper, T., Pedretti, A., Ambrosetti, G. & Steinfeld, A.
InPhoCUS (Inflated Photovoltaic
Ultra-light Mirror Concentrators):
First Results Of The Project And
Future Perspectives,
AIP Conference Proceedings.
11/2011; 1407(1):154-157.
Schematic lateral view of the
innovative Airlight CPV system.
Schematic comparison between
flat PV and CPV: use of PV
cells surface, electric energy
production and solar energy
conversion efficiency.
Airlight CPV system:
Biasca test site view.
49
Construct PV – Constructing buildings with customizable size
PV modules integrated in the opaque part of the building skin
Construct-PV will develop and demonstrate customizable, efficient,
multifunctional and low cost PV for opaque surfaces of buildings. Construct-PV defines an integrated approach that streamlines the value
chain by introducing BIM and CAD/CAM tools, already investigated by
SUPSI, that enables customizable mass production by providing all the
actors in the value chain with access to the same information. Two large
scale demonstration sites will allow architects to have the liberty
to design solutions integrated with large districts.
Capo progetto
Francesco Frontini
Ente finanziatore
European Commission 7th
Framework Programme
DACD – ISAAC
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Ed. Züblin AG (DE); D’Appolonia
S.p.A. (IT); Fraunhofer Institute
(DE); Technische Universität
Dresden (DE); Tegola Canadese
SPA (IT); UNStudio (NL); Proigmenes Erevnitikes & Diahiristikes
Efarmoges (EL), ENEA (IT).
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e-mobiliTI – un approccio partecipativo per la diffusione
della mobilità elettrica individuale in Ticino
Sebbene esista un grande potenziale per sostituire l’automobile tradizionale, la diffusione dei veicoli elettrici è oggi ostacolata da barriere
tecnologico/infrastrutturali e comportamentali.
Il progetto e-mobiliTI mira a individuare i fattori socio-culturali
e infrastrutturali con cui supportare la transizione verso nuovi modelli
di mobilità: alcune famiglie del Luganese saranno monitorate in tutti
i loro spostamenti e sperimenteranno nuove forme di mobilità: biciclette e veicoli elettrici, car e bike-sharing, trasporto pubblico.
Capo progetto
Francesca Cellina
francesca.cellina@supsi.ch
DACD – ISAAC
DTI – ISIN/ IDSIA
DSAS
Partner esterni
Citta di Lugano (CH);
Infovel (CH).
Ente finanziatore
Fondo per la ricerca SUPSI
Anno d’inizio
2012
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GREEN KITCHEN – Energy efficiency, optimised resources use and
process innovation of home appliances and their domotic integration
The GREEN KITCHEN project implements a research program aimed at
developing and sharing crucial knowledge in the field of home appliances and their domotic integration in order to further advance technologies and eco-design strategies needed for drastically improving energy
efficiency in the household environment. The project brought together
scientific competences of three European Countries and develops into
5 research lines: solutions for heat recovery, resource sharing and waste
recovery technologies, solutions for refrigeration, control technologies
for cooking and refrigeration of food, domotic integration of energy
efficient appliances.
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Capo progetto
Maurizio Barbato
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Whirlpool R&D Srl, Cassinetta
di Biandronno (IT); Politecnico
di Milano (IT); Wroclaw University of Technology (PL).
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Virtual platform for design and optimization of compact
Heat Exchangers
The complexity of heat removal/transfer is linked to the interaction of
several factors. Heat exchange depends on: characteristics of used fluids;
geometry and dimensions of the heat exchanger; geometry and dimension of the heat transfer surface; working conditions such as temperature
pressure and flow rate; fluid flows characteristics; climatic and operative conditions. The goal of this project is to create a new and original
SW platform to design and optimize plate-fins heat exchangers. The
platform, is based on new ad hoc software tools and on existing commercial CAD CAE tools, will target heat exchanger design time optimization,
reduction of energy consumption, and maximization of performances.
Capo progetto
Jamal El Chaar
jamal.elchaar@supsi.ch
DTI – ICIMSI/ISTePS
Partner esterni
HYDAC Ltd. – Mezzovico
Branch (CH); STECO Srl (IT);
University of Trieste (IT).
Ente finanziatore
EUREKA Eurostars Programme
Anno d’inizio
2013
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Performance Plus - Tools for Enhanced Photovoltaic System
Performance
For a continued decrease of levelised costs of energy from photovoltaics,
the prices of components have to be further decreased while performance, functionality, reliability and lifetime on the component and system
level need to be increased. In an integrated view, PV system performance
emerges from, but is not limited to the performance of the components.
The Performance Plus project focuses on the PV system rather than on the
component level.
The tools will serve to optimize and enhance the performance, reliability
and lifetime of commercial PV systems beyond the state of the art.
Capo progetto
Gianluca Corbellini
gianluca.corbellini@supsi.ch
Ente finanziatore
Framework Programme
DACD – ISAAC
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
3E (BE); Alitec (IT); Interuniversitair Micro-Electronica Centrum
UYW (BE); Katholieke Universiteit Leuven (BE);
Carl Von Ossietykz Universitaet
Oldenburg (DE); Austrian Institute of Technology (AT).
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SCALENANO – Development and scale-up of nanostructured based
materials and processes for low cost high efficiency chalcogenide
based photovoltaics
SCALENANO will exploit the potential of chalcogenide based thin film
photovoltaic (PV) technologies for the development and scaleup of new
processes based on nanostructured materials for the production of cost
efficient modules compatible with mass production requirements. The
project aims at contributing to a further reduction of manufacturing
costs of PV solar modules, in line with the 20/20/20 target for 2020 established by the European Commission and the European Strategic Energy
Technology Plan (SET-Plan).
The project, which has a strong industrial focus, will concentrate on
non-vacuum (i.e. less-expensive) deposition processes and on the use
of earth-abundant materials.
Capo progetto
Alessandro Virtuani
alessandro.virtuani@supsi.ch
Ente finanziatore
Framework Programme
DACD – ISAAC
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
IREC (ES); EMPA (CH); IIT (IT);
University Luxemburg (LU);
University Nottingham (GB);
FUB University Berlin (DE);
HZB (DE); CEA (FR); NEXCIS
(FR); IMPT (GB); MERCK (DE);
SEMILAB (HU).
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SMART FLeX – Demonstration at industrial scale of the FLeXible manufacturing of SMART multifunctional photovoltaic building elements
SMART-FLeX project aims to address the identified needs for overcoming
the main barriers of BIPV market deployment by proposing the collaborative project with the following objective: to demonstrate the multi-functional glass/glass PV building element as plug & play AC device for safe
and easy installation into building electricity system. Demonstration of such
device will cover both levels: (i) demonstration of flexibility and adaptability
of manufacturing the customised design PV building elements, allowing
harmonious integration in buildings and (ii) demonstration of such BIPV
products in the building envelope.
Capo progetto
Francesco Frontini
Ente finanziatore
Framework Programme
DACD – ISAAC
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
ProTech – Perspektyviniu Technologiju Taikomuju Institutas
(LT); Via Solis UAB (DE); Mondragon Assembly Sociedad Cooperativa (ES); Glassbel EU UAB (LT);
Creative Amadeo GmbH (DE);
Sunbeam GmbH (DE).
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SmartGrids – Un approccio integrato
Il campo delle SmartGrids è in rapida evoluzione e rappresenta un ambito di ricerca molto promettente. Diversi istituti alla SUPSI dispongono
di competenze e una base comune. Il progetto era finalizzato alla creazione
di competenze interdisciplinari nel campo della pianificazione, gestione
e commercializzazione dell’energia da fonti rinnovabili e decentralizzate
delle SmartGrids. Il progetto permette una fase di preparazione e apre
nuove prospettive di ricerca per i diversi istituti SUPSI coinvolti.
Capo progetto
Roman Rudel
roman.rudel@suspi.ch
DACD – ISAAC
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2010
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SolAir-2 – Innovative solar collectors for efficient and cost-effective
solar thermal power generation
The SolAir-2 continues the research and developments activities in the
Concentrated Solar Power field. Starting from the results obtained from
the previous SolAir project, the idea is to explore and consolidate the technology for the air receiver. The receiver is a critical component for a solar
collector and from its efficiency depends the efficiency of the entire solar
power plant. The project will develop and test specific solutions for this
component exploiting the favorable characteristics of the Airlight Energy
Solar Concentrator.
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Capo progetto
Maurizio Barbato
Ente finanziatore
– UFE
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
(CH); Institute of Energy Technology – ETHZ (CH).
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SolAir-3
The SolAir-3 project is a continuation of previous Concentrated Solar
Power research activities. This project will explore high temperature solar
receiver designs, investigate new heat-transfer fluids (HTF), study new
concepts for the receiver and plant piping thermal insulation and deepen the knowledge about modeling and performance control of thermal
energy storage systems. The SolAir-3 project will also include the study
of the systems integration, the whole plant dynamical behavior and
the year-round CSP plant performance.
Capo progetto
Maurizio Barbato
Ente finanziatore
– UFE
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Biasca (CH); ETHZ (CH).
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Sustainable Renovation of Historical Buildings
Per prevenire e ridurre l’uso indiscriminate di sistemi solari (quail solare termico e Fotovoltaico) e per investire correttamente nell’integrazione di queste tecnologie negli edifice è necessario bilanciare attentamente i requisiti
tecnici (orientamento, installazione,…) e quello estetico/architettonici.
La prima parte della ricerca è stata focalizzata allo sviluppo e definizione
di linee-guida tecnico/architettoniche per l’integrazione di sistemi solari
attivi negli edifici, ed in particolare negli edifici storici con un certo pregio
architettonico (ma non protetti).
La procedura identificata è stato poi applicata ad un caso reale di studio,
il centro storico di Bellinzona.
Capo progetto
Francesco Frontini
DACD – ISAAC
Partner esterni
ETHZ (CH); EPFL (CH).
Ente finanziatore
Kompetenzzentrum für
Energie und Mobilität – CCEM;
– UFE.
Anno d’inizio
2010
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Prodotti e processi
innovativi
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Asse 3– Prodotti e processi innovativi
La competizione globale ed un crescente
interesse verso uno sviluppo sostenibile
generano una spinta all’innovazione che
interessa tutti gli Stakeholder del mondo
produttivo. La sostenibilità amplia l’orizzonte
dell’innovazione tecnologica, introducendo
la necessità di un approccio multidisciplinare
teso all’implementazione del nuovo
paradigma della produzione, la mass
customization, attraverso l’innovazione delle
tecnologie di produzione, dei materiali
e dei processi.
La sostenibilità come spinta all’innovazione
trova nella mass customization, il nuovo
paradigma produttivo, una possibile via di
integrazione con il tessuto produttivo.
Il passo successivo sarà l’evoluzione verso
il Competitive Sustainable Manufacturing
– CSM. Nel CSM si richiede uno sforzo
coordinato in tutti i processi del ciclo di vita
di un prodotto in un’ottica continua e
pervasiva di sostenibilità. La combinazione
di competenze relative a tecnologie,
materiali e processi permette di progettare
sistemi e prodotti che rispettano
le necessità anzidette.
21 mio
periodo 2009-2013
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2009-2013
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ADDFactor – Advanced Digital technologies and virtual engineering
for mini-Factories
ADDFactor aims at developing an innovative customised shoe manufacturing framework based on the creation of small-local-agile manufacturing units (mini-factories) enabling the distribution at local and district
scale of technologically advanced fabrication operations. Customization
of the shoe is addressed considering functional, bio-medical and safety-wellness related aspects (prevent injuries restoring optimal motion)
so as to guarantee comfortable, performing, safe and healthy products
for different applications (e.g. orthopedic, sport and leisure, fashion) and
different consumers.
Capo progetto
Emanuele Carpanzano
emanuele.carpanzano@supsi.ch
www.supsi.ch/isteps_en
Team di ricerca
Giuseppe Landolfi
Paolo Pedrazzoli
DTI – ISTePS
Partner esterni
Consorzio Synesis Materialise NV
(BE); AnyBody Technology A/S
(DK); Grey Mer Srl (IT); Instituto
de Biomecanica de Valencia
(ES); Consiglio Nazionale delle
Ricerche (IT); K.M.W.E. Precisie
Eindhoven BV (NL); New
Millenium Sports SL KELME (ES);
Officina Ortopedica Michelotti
SRL (IT); Peacocks Medical Group
Ltd (UK); PFI – Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens (DE);
RSscan Internationalz (BE);
Nederlandse Organisatie voor
Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek – TNO (NL);
Kupcu Prilagojeni Proizvodi DooUCS (SL); Vibran SpA (IT).
Ente finanziatore
European Commission
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ADDFactor exploits the mini-factories
concept focusing on need-driven products
in the target sectors (fashion, sport and
orthopaedic) and proposes a new production
framework that includes the development
and exploitation of new digital tools, industrial technologies for customer data acquisition
and elaboration as well as for customized
footwear products/components manufacturing to provide instant realization and
personalization services locally (i.e. in retail
environments or close to retails such as an
utilization site at district level). It is believed
that new technologies will empower the
current retailers if they are used with a proper
and easy-friendly approach.
In details, the relationship between the retailers and the manufacturing technologies
is an important issue that is considered and
characterized by a new production framework concept founded on central knowledge-based design and local distributed
manufacturing. The ADDFactor strategy
will manage the complexity of the design
phase allowing the retailer to provide
“biometric data” of the customers such as
their tacit requirements and “aesthetics tests”
as explicit demands, both necessary for an
effective individual personalization. The retailers need to have in their environment all
the technologies to capture the customer
biometric data. The ADDFactor framework
will allow the elaboration of the complex
data by an advanced design service through
an interdisciplinary experts group (e.g.
doctors of podiatric medicine, biomedical
engineers, industrial engineers, etc.). The
latter, is entirely represented by ADDFactor
partners who will develop all the technol-
ogies needed to manage both typologies of
data: the biometric info as input, necessary
to design the custom solutions, and the
technological parameters as output of design
phase, necessary to drive the machines (in
retails or near environments)
to fabricate advanced products whose quality is closely linked to the high level of knowledge coming from the experts. In the retail it
is also possible to allow final users to personalize the aesthetics of products, and these
demands are then sent and automatically
linked to the data necessary to manufacture
locally the products through an easy-friendly
configurator.
Due to the manufacturing complexity of
some footwear products, ADDFactor aims
at developing and prototyping two different
levels of manufacturing solutions which will
be placed at retail environment and at district
level, such as utilization site close - in time and
space - to retailers. When the products are
simple and/or reduced in terms of assembled
components (i.e. orthotics or modular fashion
elements: heels and plateau), the products
will be manufactured at retail facilities, where
small machines can be easily managed.
When the products are complex and also the
relative manufacturing procedures cannot be
scaled at local level (i.e. sport shoes and complete fashion shoes), the new machines will be
developed and integrated as a local branch
of traditional factory, where the other operations will be executed as complementary.
At the end, the retails will have all the acquisitions technologies necessary to collect
the data, and depending on the products will
be able to fabricate the complete product
(such as foot orthotics), finalize a custom
solution with the production of personalized
element (such as heel and plateau) assembling them on standard products; and when
the requests of aesthetical and functional
features are higher, in that case the data are
sent to the close mini-factory at district level,
where it is possible to have the entire personalized fashion shoes.
The following tools/systems need to be developed and/or adapted in order to implement
the described production environment:
◆ user framework for defining the core
functional aspects to be achieved and
their correlation with biomechanical
parameters and user needs
◆ integrated system for customer data
gathering
◆ 3D active foot model for advanced design
◆ advanced design and CAD/CAM tools
◆ product configurator and supply chain
management framework
◆ ultra-fast and auto-configurable machine at local level
◆ additive machines for advanced insoles
and fashion components
◆ flexible and auto-configurable production line
ADDFactor mini-factories vision.
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Beta Suisse – opportunità della digitalizzazione, modelli di business
e posizionamento nella filiera audiovisiva
La SSR SRG conserva centinaia di migliaia di video su formati analogici. Per
favorirne la preservazione e il riuso, ha investito molto per digitalizzare il
proprio materiale. L’azienda ritiene utile valutare le possibilità di valorizzare l’infrastruttura e le competenze sviluppate in un contesto imprenditoriale orientato al mercato. Ciò potrebbe anche portare benefici alla filiera
dell’audiovisivo, ritenuta prioritaria nella politica economica cantonale.
L’obiettivo è dunque valutare le opportunità legate all’idea imprenditoriale
proposta, ideare un modello di business adatto e capire le opportunità verso
la filiera e verso un centro di competenza in digitalizzazione audiovisiva.
Capo progetto
Giovanni Camponovo
giovanni.camponovo@supsi.ch
www.supsi.ch/dsas
Team di ricerca
Siegfried Alberton
Chiara Bernardi
Alessandro Siviero
Daniela Willi-Piezzi
DSAS
Partner esterni
Radiotelevisione svizzera RSI
(CH); Cantone Ticino, Ufficio
per lo sviluppo economico (CH).
Ente finanziatore
Radiotelevisione svizzera
Cantone Ticino
Maggio 2013, 18 mesi
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Per raggiungere gli obiettivi del progetto,
si è adottato un approccio in tre fasi:
1. analisi del settore e delle opportunità
di business, analizzando il settore nelle
sue componenti lato domanda (bisogni
dei clienti, segmentazione e attrattività
del mercato), lato offerta (filiera, attori
e proposte di valore) e trend che influenzano l’evoluzione del settore;
2. ideazione del modello di business adatto
alle opportunità e specificità del settore
e dell’azienda proponitrice, attraverso
workshop con l’azienda ed eventuali partner basati sul business model framework;
3. analisi del posizionamento e impatti nella
filiera, attraverso il coinvolgimento di un
gruppo d’accompagnamento e altri esponenti della filiera dell’audiovisivo locale.
In accordo con la committenza, lo studio è
stato delimitato al mercato svizzero e italiano (vagliando però attori di altre nazioni
con un’influenza su tale mercato) e focalizzato sulla componente visiva dell’audiovisivo
(video e film).
Per l’analisi del mercato di sbocco si sono
dapprima individuati, in base agli studi
europei TAPE e ENUMERATE sulle collezioni
di materiali audiovisivi in Europa, quattro
segmenti di clientela potenzialmente interessanti: archivi audiovisivi (archivi nazionali,
biblioteche, istituti scientifici e culturali etc.),
broadcaster, produttori audiovisivi e altre
organizzazioni (imprese ed enti). Per ogni
segmento si sono raccolti dati combinando
dati di studi precedenti (i.e. indagini IPMZ
su broadcaster regionali svizzeri, AAMOD
sugli archivi audiovisivi italiani, MEMORIAV
sugli archivi svizzeri), numerose interviste
semi-strutturate ad associazioni di categoria
e ad attori rappresentativi di ogni segmento
e due survey per i segmenti più eterogenei
(produttori e archivi). I dati raccolti ci hanno
permesso di stimare le dimensioni del mercato
e le criticità specifiche di ogni segmento. A
questo proposito si rilevano l’eterogeneità
dei formati analogici recensiti, la disponibilità
di infrastrutture e competenze di digitalizzazione presso broadcaster e produttori,
l’avvio di progetti di digitalizzazione presso
i detentori di collezioni audiovisive medio-grandi e la diffusa mancanza di chiari
modelli di business sulla valorizzazione
dei materiali. Questi fattori ci hanno spronato a fare un’originale riflessione sui possibili “non-clienti” (chi digitalizza tramite
partnership, internamente, manca di risorse
o non è consapevole del potenziale
di valorizzazione) e le leve su cui agire per
trasformarli in potenziali clienti.
A livello di filiera, è stato possibile elaborare
una mappatura della filiera in base ad un
modello ARA (attori, risorse e attività) divisa
in 3 livelli (fornitori di soluzioni, fornitori
di servizi, clienti) e in 4 tipologie di attività
(digitalizzazione, metadatazione, storage
e valorizzazione). Ciò ci ha permesso
di apprezzare l’elevata dinamicità della filiera:
diversi attori svolgono in parallelo più attività
(p.es. combinando servizi di digitalizzazione,
metadatazione, storage e valorizzazione), si
spostano verticalmente (da clienti a fornitori
di servizi, da fornitori di soluzioni a fornitori
di servizi e viceversa) e altri ancora si associano in varie forme di partenariato.
Tra i trend, spiccano le trasformazioni del
settore dovute allo sviluppo delle tecnologie
digitali (digitalizzazione nella produzione e
postproduzione audiovisivi, software semantici e sistemi di gestione dei contenuti audiovisivi, nuovi canali e piattaforme di diffusione,
nuove modalità di produzione e fruizione
dei contenuti etc.) e alla natura culturale del
settore (necessità di conservazione del patrimonio audiovisivo, rilevanza dello stato, progetti europei in ambito di digitalizzazione etc.)
che impattano in maniera positiva o negativa
sulle opportunità di business nel settore.
Combinando questi elementi sono state
identificate diverse opportunità: partnership
volte alla fornitura di capacità aggiuntive,
offerte di servizi di digitalizzazione di massa
altamente automatizzata focalizzati sui principali formati, offerta di servizi di consulenza
e digitalizzazione a fini conservativi, offerta di
servizi integrati (selezione, digitalizzazione,
meta datazione, storage) e offerta di servizi
di valorizzazione degli audiovisivi.
Il progetto è attualmente alla fine della fase 1.
I passaggi seguenti saranno quelli di confrontarsi con l’azienda e con la filiera per valutare
quali opportunità sono realizzabili in base
alle risorse e competenze disponibili/sviluppabili e alle volontà strategiche dei promotori
e dei possibili partner del progetto imprenditoriale, tenuto conto anche delle varie
iniziative – alcune con dei possibili potenziali
sinergici – messe attualmente in atto
dalla filiera dell’audiovisivo.
Ambiente e Trend
Fornitori
Azienda
Clienti
Partner
Concorrenti
Modello di analisi di un settore economico.
Rappresentazione dinamica della filiera.
59
BLOODEXTRACTOR – Dispositivo per l’estrazione standardizzata e
ottimizzata del sangue residuo del cordone ombelicale
Il sangue residuo del cordone ombelicale e della placenta costituisce
una discreta fonte di cellule staminali emopoietiche adulte. Tali cellule vengono efficacemente impiegate nella cura di diverse patologie quali la leucemia linfocitica acuta. Il metodo attualmente seguito per la raccolta del
sangue residuo è soggettivo e dipende fortemente dall’abilità ed esperienza
del personale medico. Scopo del presente progetto è quello di sviluppare
e realizzare un dispositivo medicale monouso in grado, mediante un proprio
automatismo di aspirazione, di massimizzare il volume di sangue prelevato
e offrire maggior uniformità sui prelievi.
Capo progetto
Igor Stefanini
igor.stefanini@supsi.ch
www.supsi.ch/isea
Team di ricerca
Walter Amaro
Davide Andreani
Jean-Marc Jobin
Raffaele Ponti
Roberto Robortella
Agatino Christian Tavilla
DTI – ISEA/ICIMSI
Partner esterni
Swiss Stem Cell Bank SA (CH);
Microplast SA (CH); Ospedale
Regionale di Lugano (CH); Ente
Ospedaliero Cantonale (CH).
Ente finanziatore
Aprile 2012, 41 mesi
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Il procedimento attualmente impiegato per
il recupero del sangue di cordone post-parto
non consente di massimizzarne la raccolta
ed è soggetto alla qualità della manipolazione effettuata.
Talvolta i prelievi di sangue cordonale non
raggiungono la quantità minima ammissibile
per un bancaggio (60 ml) e, quindi, per l’utilizzo futuro delle cellule staminali, ivi contenute,
in ambito terapeutico. Dall’analisi statistica
su 3100 unità di sangue raccolto risulta, infatti, che volumi < 60ml forniscono una quantità
di cellule staminali sufficiente solo per i pazienti con peso fino a circa 24 Kg, escludendo così
la maggior parte dei pazienti adulti.
I pazienti con circa 40Kg di peso necessitano di unità da 60-120 ml mentre per quelli
da 67 Kg servono unità da più di 120 ml.
Il dispositivo medicale monouso in questione,
concepito per rendere il processo di estrazione di sangue cordonale più efficiente e normalizzato deve essere sviluppato e realizzato
nel pieno rispetto di tutte le normative svizzere, europee e di Fact-Netcord. Esso inoltre,
deve risultare di facile utilizzo e, grazie al
proprio funzionamento semi-automatizzato, garantire nel contempo, una riduzione
dell’incertezza dovuta al fattore umano, dei
campioni più uniformi e il minor numero
possibile di campioni a volume insufficiente.
Obiettivi scientifici
L’obiettivo scientifico principale è quello
di elaborare delle strategie, dei metodi e delle
tecnologie (meccaniche, elettriche o altre)
che permettano una standardizzazione
e normalizzazione del processo di estrazione e raccolta di cellule staminali ematopoietiche dal sangue di cordone ombelicale. Si
considera la nuova procedura, unitamente
60
al dispositivo medicale sviluppato ad hoc,
come la naturale evoluzione dell’attuale
pratica manuale e, come tale, ci si aspetta
un sensibile miglioramento in termini di
ergonomia, efficienza, ripetibilità, uniformità e sicurezza.
Per arrivare a questo risultato bisogna comprendere le relazioni esistenti tra i differenti
parametri in gioco (volume di sangue di cordone ombelicale, tempo, ipopressione d’aspirazione, materiali e geometrie utilizzati, ecc)
con lo scopo di individuare la combinazione
più interessante e costruire attorno ad essa
un processo on-line ottimizzato in grado,
per esempio, di adattare la curva di aspirazione alle caratteristiche fisiche della partoriente e del nascituro.
I concetti e gli strumenti che saranno utilizzati
per arrivare a questo obiettivo sono:
1. l’utilizzo di un modello che descriva
la movimentazione del sangue
di cordone ombelicale in funzione dell’ipopressione applicata ai vasi sanguigni
che lo contengono nonché l’effetto della
struttura meccanico-plastica del kit impiegato sulla quantità di cellule staminali
ematopoietiche recuperate,
2. lo studio del sistema d’attuazione ottimale
impiegato nel kit per l’estrazione e raccolta del sangue cordonale (attuazione
idraulica, ad aria compressa, elettromagnetico, ecc.),
3. l’utilizzo di un controllo robusto che possa
adattarsi alle diverse condizioni d’utilizzo
in cui il nuovo dispositivo medicale può venirsi a trovare di volta in volta (ad esempio
il volume del sangue di cordone ombelicale)
4. l’adattamento e l’ottimizzazione del
processo impiegato per l’estrazione e la
raccolta del sangue di cordone ombelicale per il recupero delle cellule staminali
ematopoietiche effettuato autonomamente dal dispositivo medicale.
Obiettivi tecnici
Il primo obiettivo tecnico è quello di realizzare
un prototipo del dispositivo per l’estrazione
e raccolta di cellule staminali ematopoietiche
dal sangue di cordone ombelicale capace di
normalizzare rendere più efficiente la procedura attualmente impiegata in accordo con
le condizioni seguenti:
◆ riduzione del tempo dedicato alla procedura del 80% da parte dello staff medico
(ginecologico ed ostetrico) presente in
sala parto
◆ miglioramento dell’efficacia del processo
di prelievo quantificabile in un aumento
del 50% del volume del sangue di cordone ombelicale recuperato e quindi
del numero delle relative cellule staminali
ematopoietiche
Il secondo obiettivo tecnico consiste nella
concezione di un dispositivo medicale molto semplice nel suo utilizzo. Dal momento
che verrà impiegato da personale con una
formazione nel campo delle scienze del vivente (medicina, biologia, ecc), è imperativo
che l’utilizzo del nuovo dispositivo non richieda, da parte dell’operatore, l’impostazione
di molti parametri funzionali prima di poter
essere utilizzato per il prelievo.
Questo obiettivo comporta quindi la ricerca
di soluzioni ergonomiche tali da ridurre al minimo il tempo di messa in servizio ed utilizzo e,
possibilmente, prevenire l’introduzione di dati
errati da parte dell’utilizzatore.
Pubblicazioni
Robortella, R., Tavilla, A. C.,
Keller, M., Stefanini, I., Rizzo,
C., Albertini, V., Franconi, P.,
Moccetti, T. (2013) BLOODEXTRACTOR - Umbilical cord blood
extractor for the standardized and
optimized extraction of blood, CTI
Medtech Event 2013, Berna.
Robortella, R., Tavilla, A. C.,
Gardenghi, R., Stefanini, I., Tallone, T., Albertini, V., Panella, S.,
Moccetti, T. (2012) BLOODEXTRACTOR - Umbilical cord blood
extractor for the standardized and
optimized extraction of blood, CTI
Medtech Event 2012, Lucerna.
Stefanini, I. (2012) BLOODEXCTRACTOR - Standardizzazione del prelievo di sangue cordonale / BLOODEXCTRACTOR.
Standardizing the collection of cord
blood, Cardiocentro Cluster for
Life Sciences Lugano Switzerland
(Annual Report 2010-2011).
Banco prova e simulazione per caratterizzazione
del medical device.
Principio di funzionamento del medical device.
61
CTC – Local flexible manufacturing of green personalized furniture
Close To the Customer in time, space and cost
The CTC project aims at supporting European Industry to adapt to global
competitive pressures by developing methods and innovative enabling
technologies towards a local flexible manufacturing of green personalized
products close to the customer in terms of features offered, place of fabrication, time to deliver, and cost. This vision is implemented and demonstrated within a European industrial sector of excellence: the furniture
sector. The ultimate implementation envisions a “green factory behind
a glass pane” directly in the Shopping Mall, where the customer witnesses
the manufacturing of its personalized furniture.
Capo progetto
Donatella Corti
donatella.corti@supsi.ch
www.supsi.ch/isteps_en/
Team di ricerca
Andrea Barni
Tommaso Luvini
Paolo Pedrazzoli
DTI – ISTePS
Partner esterni
SCM Group SpA (IT); Synesis
(IT); Mc Nally & Finlay Limited
(IE); Politecnico di Milano (IT);
Missler Software (FR); Technology Transfer Systems Srl (IT);
Veragouth SA (CH); InnovaWood ASBL (BE); Fachhochschule
Rosenheim (DE).
Ente finanziatore
European Commission
Giugno 2013, 36 mesi
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CTC promotes a new production paradigm
based on local flexible manufacturing
of green personalized furniture that could
support European companies to become
more agile and to create value by means
of personalized products. The CTC project
will contribute to the achievement of best
in class performance making available advanced design and production technologies
that also support a considerable improvement of the woodworking operations from
a green impact perspective. The concept
fostered by CTC aims at supporting the
furniture industry in a shift towards a new
production environment able to merge
customer integration in product design with
a fast, flexible and cost effective manufacturing facility.
The achievement of the envisioned results
is based on the development of the 5 following pillars.
1. Development of a Formalized Design
Approach (and related software technologies) to empower “design to manufacturing in one step” (which must also take
into consideration the design finalization
done by the customer himself). The development of a formalized furniture design
approach refers to the tools and engineering methods to make the design seamlessly compatible with the manufacturing
phase (fostering a design approach standardization), and must not be mistaken for
the imposition of a common design style:
distinctiveness of styles must be preserved
as a key added valued.
2. Development of a standardized mini-factory Production System Model that can
be easily and quickly instantiated in local
green factories, and whose processes
and machines can be driven directly
by the finalized design mentioned in the
first Pillar. This model represents the factory “to be” blueprints, its logistic structure
and short JIT supply chain management
approach. It can be regarded as the basis
for a “factory franchising” concept, where
the manufacturing system can be then
instantiated locally with minimal production design effort. Within the furniture
sector, the demonstration will focus on
bedrooms and living rooms base design,
personalization and production.
3. Implementation of the local “Context
Aware” Factory (which is the instantiation
of the “production system model” afore
mentioned in the second Pillar), with
short supply chain and sales in the factory
(the green small factory is ideally behind
a glass pane directly in the shopping mall)
of sustainable personalized furniture. This
product is finalized thanks to the interaction with the customer that happens
at the sales point. The “Context Aware”
Factory is an instance of the “Production
System Model”, meaning that the factory
is built according to blueprints, production management approaches and technologies specified in the second Pillar.
4. Development of the CTC woodwork
machining system, capable to empower
the “Close to the Customer” concept
by new flexible and sustainable manufacturing capability. Main target is the
development of a next generation woodworking system with high flexibility, safety
standards and easiness of use (diverse
locations point to heterogeneous operator skills) with production low cost and
environmental low impact, in particular
for very small batches and JIT production,
towards very fast delivery to the customer.
The system will be usable by not-skilled
workers empowered by advanced HMI
control and automatic machine set-up
for different production batches,
and will then run continuously as in flowlike production. As the factory is meant
to be instantiated “close to the customer”,
the machining system must specifically
tackle issues such as dust extraction and
noise control.
5. Development the CTC Green Label, in
order to bring to the customer awareness
of the production process peculiarity
and advantages, based on ISO 14955 extension to woodworking machines and on
the FSC (Forest Stewardship Council) certificate label. This activity will be producing
consistent knowledge to support the EC
strategy on Product Footprint. The label,
taking advantage also from the development of a proper assessment model, is
meant to be recognizable and unified,
but still articulated and capable to highlight local peculiarity.
Expected benefits from the CTC project have
a huge impact on the European economy
considering the high number of involved
actors in the wood furniture sector. Implementation of the CTC results will have a major
impact for both customers and manufacturers. The creation of a franchising network, for
example, could reshape the traditional supply
chain and lead to benefits not only in economic terms, but also from the sustainability
perspective. From the single factory point of
view, the CTC project makes available advanced design and production technologies
that also supports a great sustainability improvement of the woodworking operations.
Schematic representation
of the CTC formalized
design approach.
63
DiFac-CH – DIgital FACtory for Human Oriented Production System
IMS DiFac, involving a Korean an European and a Swiss consortium, aims
to improve company competitiveness and flexibility thanks to the development of an innovative Collaborative Manufacturing Environment
(CME) covering 4 key elements: Product, Processes, Resources and Human aspects (PPR+H). DiFac-CH supports the development of next generation information and knowledge management solutions by enhancing
the data quality and the functionalities of traditional Enterprise Resource
Planning (ERP), thanks to the integration of Semantic Web, Discrete Event
Simulation and RFID. DiFac-CH promotes bidirectional information flow
for improving knowledge management and supporting decision making.
Capo progetto
Luca Canetta
luca.canetta@supsi.ch
www.supsi.ch/isteps
Team di ricerca
Andrea Baldassarri
Luca Gamma
Matteo Lanini
Lorenzo Sommaruga
DTI – ICIMSI/ISIN/ISEA
Partner esterni
CEMEX Technology Development
Centre (CH); ProConcept SA (CH);
Ecole Polytechnique Federale
de Lausanne (CH);Korean and
European research consortiums
in the framework of the overall
IMS DIFAC project..
Ente finanziatore
Novembre 2007, 24 mesi
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DiFac-CH aims to foster the collaboration
among the knowledge workers in order
to improve company productivity and shorten new product development process.
A new information management system
will be developed in order to facilitate
knowledge creation, management and
sharing as well as to promote collaborative
practices. The system will cover the entire
product life cycle and will be pervasive, touching many company departments and involving all types of decisions (operative, tactic,
strategic). A key aspect is the development
of new methodologies and tools for ensuring
a better quality of information and their reliable updating in real time as well as fostering
workers involvement for both creation and
use of knowledge. DiFac-CH proposes
a methodological framework (Figure 1), based
on three main activities:
◆ Develop an integrated and pervasive information and knowledge management
system that supports knowledge collaborative creation, management and sharing;
◆ Develop a new ERP-human interface
for improving production efficiency and
allowing flow-shop operators to send
to the ERP feedbacks without effort about
manufacturing processes;
◆ Develop an RFID architecture and integrate it with standard ERP in order to improve information quality, allow real-time
updating and avoid errors concerning
the various transactional processes.
Semantic Web based tool: The SMARTBRICKS tool, developed by CEMEX Research
Group and SUPSI, integrates Business Process management (BPM) and Knowledge
Management (KM) concepts. SMARTBRI-
64
Figure 1:
DiFac-CH Project Methodological
Framework (Flores, 2007)
CKS enables CEMEX employees to share,
develop and reuse BPM contents usually
embedded in workers as tacit knowledge
by developing and testing the AWI Semantic Web based tool. The main selected
bricks for the CEMEX prototype: BPM Wiki,
Training, Methodologies, Best Practices,
Business Process Architecture (BPA), Process
Change Management (PCM) and Research Project. Ontologies are implemented in
AWI keeping the compatibility with the data
structure characterising the PPR+H hub
(Figure 2). In AWI some classes are specialized and new classes are introduced in order
to also take into account the dimension
linked with BPM and more generally management information, both explicit (mainly
transactional) and implicit. Visualisation
tools are provided for showing the relationships among the various classes (Figure 3).
New ERP-human simulation interface:
The performance and utility of ERP
software can significantly improve thanks
to automatic capture of shop floor data.
The project investigates which information
have to be exchanged between ERP and
shop floor workers and define the structure
of a new interface that will allow an enhanced communication, in order to monitoring
in real time the shop floor performance
to better manage the production processes.
The structure of the visualisation, meant
to be used for showing this information to
the workers, has been developed in order
to implement a bi-directional ERP-human
interface.
A suitable commercial simulation software
has been identified in order to support
the decision making on the basis of the data
collected by the ERP. The user friendliness
and the availability of visualisation tools
were two important decision criteria with
the objective of supporting the simulation
expert not only to correctly interpret
the simulation results but also to transform
them into useful knowledge for optimizing
the system under analysis.
RFID technology integration with the ERP:
A seamless integration of RFID systems can
significantly affect the overall design and
operation of ERP systems. One of the main
challenges is the efficient management of
the information flow that can dramatically
grow due to the adoption of the RFID infrastructure. An integration layer is designed in
order to minimize the information exchange
with the ERP, which requires a very quickly
access to the essential data. The developed
middleware ensures a reliable and efficient
data acquisition and sharing with the ERP
system (Figure 4). In parallel, a business process analysis and reengineering is proposed in
order to identify if a more structured environment can be provided (process simplification and standardisation) and to define the
characteristics of the user interface allowing
to manage the different contexts in which a
reading takes place, thus to specify which
of the various potential “actions” is actually
undertaken.
The performance of the already installed RFID
infrastructure (tags and reader) has been
extensively inspected in a laboratory test-bed.
A simple visualisation software has been developed to easily show, how the environment
surrounding the tag and the reader can influence the reading performance. This allows
to determine if some modifications to the
physical infrastructure are required (Figure 5).
Figure 2:
Interacting with the semantic
world in the AWI
generic prototype.
Figure 2:
Interacting with
the semantic world in the AWI
generic prototype.
Pubblicazioni
Digital Factory for Human-oriented Production System, Springer
(2011) Edited by Canetta, L.,
Flores, M. and Redaelli, C.
Canetta, L., Salvadè, A., Schnegg, P. A., Müller, E., Lanini, M.:
RFID-ERP key data integration
challenges, Digital Factory for
Human-oriented Production
System, Springer (2011).
Lanini, M., Canetta, L., Casanova, M., Müller, E., P-Y Voirol:
Implementation of a prototype
of ERP-RFID interface for the
Swiss luxury manufacture, Digital
Factory for Human-oriented
Production System, Springer
(2011).
Sommaruga, L., Catenazzi,
N. and Baldassari, A.: Generic
environments for semantic web
applications, 6th Workshop on
Semantic Web Applications
and Perspectives (SWAP 2010),
Bressanone, Italy,
21-22 September 2010.
Canetta, L., Flores, M., Sommaruga, L., Pouly, M., Lanini, M.:
DiFac Results: The Landscape of
the Swiss project, Conference
of Korean Society of CAD/CAM
Engineers, Seul Korea, pp. 4757, February 2009. URI: www.
difac.ch/download2.php?id=32
Sommaruga, L., Catenazzi, N.,
Canetta, L., (2010) The Intelligent
web: tools for knowledge management and sharing, Proceedings
of 16th International Conference on Concurrent Enterprising
“Collaborative Environments
for Sustainable Innovation” (ICE
2010) Lugano – Switzerland,
21-23 June.
Flores, M. and Sommaruga,
L., (2009) SMARTBRICKS:
Developing an Intelligent Web tool
for Business Process Management,
15th International Conference on
Concurrent Enterprising, Leiden –
The Nederlands, 22-24 June.
Flores, M., Boër, C., Sommaruga,
L., Salvadè, A., Lanini, M.: The
Swiss Ims Digital Factory (DiFac)
Project; Implementing ICT Technologies For Sustainable Innovation,
IFAC Workshop on Manufacturing Modelling, Management
and Control, IFAC-MIM 2007,
pp. 71-75, November 14-16,
Budapest, Hungary, 2007.
Figure 4:
Generic RFID
infrastructure and RFID-ERP
integration.
65
ELYSA – ELectrically Conductive Fire SAfe Polymers
The objective of this project is to obtain new environmentally sustainable
and commercially viable fire safe, electrically conductive bio-based polyurethanes materials to substitute halogen containing polymers, e.g. soft
Polyvinyl chloride (PVC), in demanding applications. ELYSA addresses
the technical markets of, for example, clean rooms, data centres and heavy
duty applications such as industrial plants and oil platforms. The consortium aims to realize halogen-free UL94-V0 (no burning) polymeric materials with electrical resistivity ≤ 1000 Ω·cm exploiting synergisms among
additives, material structure and process.
In a number of applications (e.g. clean
rooms, data centres, industrial plants, nuclear plants and oil platforms), the risk of fires
and explosion due to electronic discharge
lead the stakeholders to use fire safe polymeric materials modified with electrically
conductive fillers.
Capo progetto
Andrea Castrovinci
andrea.castrovinci@supsi.ch
www.supsi.ch/icimsi
Fire-safe (UL94 V0) electrically conductive
polymeric compounds provide static dissipative, ESD protection, EMI/RFI shielding and
find applications in the electric and electronic
markets as well as in ATEX environment such
as piping, flooring, industrial plants, etc.
Team di ricerca
Michele Banfi
Rosane Dos Santos
Moreno Loris
Giulio Scocchi
Partner esterni
Swiss Industrial Promotion sa
(CH)
Ente finanziatore
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To achieve good balance among fire performance, electrical conductivity and mechanical
properties soft (flexible) Polyvinyl Chloride
(PVC) and halogen flame retarded polymers
loaded with conductive fillers have been
widely used, so far. However, in the last years
halogen containing polymers, including
PVC, have been subject to a hostile attitude
of environmental and consumer organisations. Directives and legislations are leading
to the elimination of some halides compounds from commercial goods. For example, the combination of the WEEE (2006)
and RoHS (2002) directives has lead to the
elimination of two effective classes of flame
retardant, i.e. polybrominated biphenyls
(PBB) and polybrominated diphenyls ethers
(PBDE), from electrical and electronic
equipments.
Additionally, the European Parliament, in
its adopted report, is calling on the Commission to prepare a long-term strategy to
make it more difficult or at the very least
more expensive, for PVC producers to place
their products on EU markets. Even if no
important restriction to PVC has been released
by governments world-wide, private companies such as Apple, Sony Ericsson, Nokia, HP,
Acer, Samsung, Dell, Lenovo, Toshiba, Sony,
Panasonic, etc. are progressively eliminating
PVC from their products.
Stakeholder are therefore under pressure to
develop new efficient and effective halogen-free polymers, providing a balanced set
of properties, combining fire safety, electrical
conductivity and mechanical characteristic,
at a given price-range. This still represent
a challenge in many technical sectors, where
an effective substitute of PVC has not
been found, yet. Beside the market attitude
to reduce the use of halogen containing
polymers, a positive trend related to the bio
based polymers can be observed. In an effort to move away from petrochemical raw
materials, both the Western Europe, North
America, and Japan have developed guidelines that accord preferential treatment
to products procured by public institutions
that are classified as bio preferred and meet
minimum renewable raw material content
standards. Japan is also influencing the
growth in bio plastics. In 2002 the Japanese
government established the challenging
goal that by 2020, 20% of plastics used in that
country should come from renewable feedstocks, rather than traditional petrochemicals.
Furthermore, ‘greening’ and ‘sustainability’
have become embedded in the long-term
business strategies of major corporation’s
as well as small enterprises businesses.
Industrial experts project that by 2012
demand for bio-based durable goods will account for almost 40% of the global bio plastics
market. Currently TPEs are being targeted for
specialty development. Thermoplastic polyurethane (TPU), nylon 11, and copolyester
elastomers are leading this bio-based charge
in the 6.6 billion pounds (US$9.75 billion)
2008 global TPE market that will grow to 8.5
billion pounds by 2013 (US$15 billion). Volume growth will average 6% per year, with
dollar value growth at 7.5% per year. Higher
performance/value TPU systems account
for roughly 15% of the total volume. The
combination of safety and environmental
issues defines a new market, opening business opportunities,
in applications such as, for example, paving
and piping in demanding applications.
ELYSA materials during
flammability tests.
ELYSA concept.
67
FIBROSPHERE – Silk fibroin microsphere for bedsores effective
treatment
The FIBROSPHERE project aimed at developing new options to exploit
the value of silk production wastes, transforming them in high-value
medical and cosmetic devices for the effective treatment of skin diseases,
such as bedsores, dermatosis and psoriasis, overcoming currently available
commercial solutions. Research efforts resulted into three major results:
two integrated equipment for the processing of silk fibroin and one set
of pre-clinically tested medical devices for the treatment of skin diseases.
Capo progetto
Renzo Longhi
renzo.longhi@supsi.ch
www.supsi.ch/icimsi
Team di ricerca
Davide Carlo Andreani
Luca Geranio
Silvia Menato
Marzio Sorlini
Sara Vignati
DTI - ICIMSI/ISTePS
Partner esterni
Centro Tessile Serico (IT);
Micro-Macinazione SA (CH);
Nembri Industrie Tessili (IT);
Innovhub – Stazione Sperimentale per la Seta (IT); Università
degli Studi di Pavia (IT).
Ente finanziatore
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The project FIBROSPHERE is meant to
develop an innovative production process
meant to manufacture effective natural
medical devices for the treatment of bedsores, dermatosis and psoriasis, starting
from properly produced silk yarn or from
silk textiles production wastes.
Currently commercialized treatments
for bedsores and similar skin diseases are all
formed by hydrogel, emulsions or comparable morphologies (recently alginate),
enabling a rapid reabsorption of the active
ingredient, combined with a component
meant to repair the wound from the environment (usually polyurethane).
A natural alternative for these solutions is
fibroin, that is the finest protein forming silk
yarn. Biocompatibility, biodegradability,
anti-immunogenicity and non-toxicity
make fibroin an extremely promising candidate for biomedical applications. Fibroin’s
own filming properties together with its
formulation in microstructures should allow
to accomplish the same functions as the
existing solution, though with improved
therapeutic effects. However, production
technologies for fibroin fail to produce fibroin
with a morphological structure suitable for
topical applications.
The final goal of the project is the development of an innovative set of production
technologies enabling a sustainable transformation of raw silk yarn and silk by-products into value-adding and high-performing
fibroin-based devices intended for the effective treatment of skin diseases bedsores.
Innovation concerns:
◆ the product: to produce more performing
than already on-the-market solutions for
the treatment of such invalidating diseases;
◆ the process: to develop new production
processes for transforming natural fibers
into aerosol aggregations;
◆ the supply chain: collecting and transforming silk production wastes from silk
manufacturing companies from Como
and Ticino to enable the exploitation of
this by-product.
Involved partners have had the opportunity
to transform a germinal, lab-scale proof of
concept into a concrete about-to-be-commercialized product. Research efforts resulted
into three major results: two integrated
equipment for the processing of silk fibroin
and one set of pre-clinically tested medical
devices for the treatment of skin diseases.
The research pathway has been carried out
through the development of lab-scale modules
allowing to process minimum volumes and
to fix procedures, prior to scale-up each stage
to form pre-industrial, fully functional and
validated prototype of the entire treatment.
Obtained results are briefly described below:
◆ A process intended for silk protein solubilization and ultrafiltration. The prototype
designed and developed at ICIMSI in
collaboration with the Italian partners
(a patent on the technology and on the
process has been filed on July 2013) has
been validated to effectively transform
silk fibers into an ultra-filtered aqueous
solution of fibroin intended for cosmetics
and pharmaceutical application. Market
studies performed within the project
highlighted this equipment as the unique
of its kind. Further tests are still carried
out with the recovered sericin, the second
protein forming silk that is currently
eliminated during the silk degumming
process, and the preliminary obtained
results are really promising;
◆ A process enabling micronization
of alkaline-attacked silk. The equipment
prototype has been tested and patented,
and is currently used for the production
of compounds for pre-clinical and clinical
tests (see point below). The monitored
performances are really interesting,
both technically (in terms of uniformity
of the produced compounds and repeatability of the process) and economically
(cost-effectiveness of the production
makes it suitable for mass commercial
medical devices);
◆ A pre-clinically tested set of compounds
based on a spray composition from
pressurized canisters, comprising fibroin
SEM inspection of silk fiber:
twin thread of fibroin, coated
by sericin protective cover.
co-micronized with an alginic acid salt,
a micronized calcium salt and a silver
and/or copper source intended for the
treatment of skin diseases, especially
bedsores. Fibroin properties, that were
the trigger of the initiative, are amplified
and integrated with those of (i) alginate,
a polymer with bio-adhesive properties
able to absorb exudates and to ensure
drainage and hydration of wound injuries,
and of (ii) (colloidal) silver (or copper),
assuring antibacterial effects.
Pubblicazioni
Chlapanidas, T., Faragò, S., Lucconi, G., Perteghella, S., Galuzzi,
M., Mantelli, M., Avanzini, M.A.,
Tosca, M.C., Marazzi, M., Vigo, D.,
Torre, M.L., Faustini, M. (2013)
Sericins exhibit ROS-scavenging,
anti-tyrosinase, anti-elastase,
and in vitro immunomodulatory
activities. International Journal of
Biological Macromolecules, 58
(2013), 47–56.
SEM inspection of microspheres
of ultrafiltered fibroin.
Solubilization and
ultrafiltration pilot plant.
69
FITS – Flexible Intermodal Transport Systems
FITS propone lo studio di soluzioni innovative nell’ambito del trasporto intermodale tramite un approccio sistemico che integri elementi eterogenei
e complementari alla rete di trasporti su strada e all’infrastruttura ferroviaria. L’approccio integrato al problema del traffico intermodale permette
di considerare i suoi vari componenti costitutivi - infrastruttura di carico
e scarico, architettura della rete logistica, modelli di business, soluzioni IT
di supporto, normative e politiche dei trasporti – in una visione di ampio
respiro, in grado di sviluppare e combinare scenari di soluzione che considerino
i fabbisogni e i vincoli legati ai contesti reali attraverso un’attività condivisa
e collegiale.
Nella società odierna, la gestione del trasporto merci sta diventando una problematica
di notevole rilevanza per le regioni maggiormente interessate dalle direttrici
di trasporto Europeo. La Svizzera e il Ticino,
sedi di un’importante svincolo dell’asse
Genova Rotterdam rappresentano un punto
nevralgico per il flusso delle merci in transito.
Basti pensare che nell’anno 2010 i mezzi pesanti che hanno attraversato le alpi attraverso
il Gottardo hanno superato le 900.000 unità
e che l’Europa prevede di raddoppiare entro
il 2020 la quota di merci trasportate con
modalità ferroviaria lungo l’asse Nord-Sud.
Parallelamente la confederazione ha modificato la costituzione ed introdotto nuove leggi
volte allo sviluppo del trasporto intermodale,
imponendo tra l’altro la riduzione dei transiti
stradali attraverso le alpi svizzere dagli attuali
1.180.000 (dati 2009) a soli 650.000 nel 2020.
Capo progetto
Mattei Gianpiero
gianpiero.mattei@supsi.ch
www.supsi.ch/isteps_en
Team di ricerca
Siegfried Alberton
Walter Amaro
Michele Banfi
Andrea Barni
Luca Canetta
Federico Corboud
Roberto Klaus
Claudio Pagnamenta
Giacomo Poretti
Andrea Emilio Rizzoli
Matteo Salani
DTI, DSAS e DACD
Partner esterni
Ufficio federale dei trasporti (CH);
Ufficio federale dello sviluppo
territoriale (CH); Cantone
Ticino (CH); Ente regionale per
lo sviluppo del Bellinzonese e
Valli (CH); Rapp Trans AG (CH);
Hupac SA (CH); RailValley (CH);
RailCare (CH); FFS (CH).
Ente finanziatore
Agosto 2012, 29 mesi
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In tale contesto il progetto FITS propone lo
studio di soluzioni innovative nell’ambito
del trasporto intermodale che favoriscano
il trasporto combinato. Nel trasporto intermodale le percorrenze principali si effettuano per ferrovia, vie navigabili o per mare,
mentre i percorsi iniziali e/o terminali sono
realizzati su strada. L’ambito del progetto
interessa tutti i processi che consentono
il trasferimento del percorso di semirimorchi e autocarri dalla strada alla ferrovia.
Un’analisi delle lacune presenti all’interno
della catena del trasporto intermodale condotta tramite studio della letteratura
e interviste con i partner industriali coinvolti
nel progetto ha permesso di identificare
le barriere attualmente più rilevanti all’interno della catena del trasporto intermodale.
In particolare le “barriere” che si frappongono all’adozione di questa modalità di trasporto per la merce, si possono raggruppare
in quattro diverse famiglie: organizzative,
infrastrutturali, operative ed economiche.
In Figura 1, le maggiori cause limitanti l’adozione del trasporto intermodale sono state
identificate e rapportate con il contesto in
cui FITS opera. La presenza di tali barriere
rappresenta un chiaro ostacolo all’adozione
dei programmi Nazionali ed Europei sulle
politiche dei trasporti ed è evidente la necessità di un approccio integrato e innovativo
su più livelli, che FITS intende affrontare
sviluppando gli obiettivi elencati di seguito.
1. Lo sviluppo di una rete collaborativa
di ricerca sul trasporto intermodale, che
agisca in maniera pragmatica e propositiva nei confronti delle esigenze di un
trasporto merci sostenibile. Essa sarà
costituita da entità provenienti da diversi
ambiti: università, partner industriali
e istituzionali.
2. Il concepimento di una metodologia
per la generazione e valutazione di scenari intermodali alternativi: le soluzioni
verranno sviluppate con approccio
sistemico e verranno valutate tenendo
simultaneamente in considerazione
tutti gli aspetti tecnologici, di business,
economici, ambientali e sociali legati al
successo del progetto e misurati considerando l’intero ciclo di vita della soluzione
proposta (Figura 2).
3. Il supporto ai partner istituzionali del
progetto per lo sviluppo di complementi
normativi e di pianificazione del territorio. La visione olistica applicata e il forte
coinvolgimento di tutti gli attori interes-
sati, tramite lo sviluppo della rete di collaborazione, permetterà di comprendere
quali complementi normativi possano
favorire l’adozione di una soluzione
adeguata e il raggiungimento di tutti
i benefici ad essa associati.
Tenendo in considerazione i vari fabbisogni,
le competenze del team di progetto e i fattori critici di successo dell’intermodalità, il
progetto ha sviluppato un concetto su base
GIS (Geographical Information System)
Intermodal Framework Decision Support
System (IFDSS), che prevede la realizzazione di una piattaforma a supporto dell’intermodalità, sulla quale in futuro potranno
nascere ed essere sviluppate ulteriori
funzionalità. Tale piattaforma permetterà
ai differenti utilizzatori di disporre di uno
strumento in grado di fornire una visione
sistemica e quantitativa dell’intermodalità,
combinando diverse visioni afferenti agli
ambiti delle tecnologie e processi per il
carico/scarico, della configurazione dell’assetto della rete logistica, dell’Infrastruttura
ferroviaria, dei modelli di business, dell’infrastruttura informatica a supporto, e delle
potenziali implicazioni politico legislative
(Figura 3).
La piattaforma che allo stato attuale risponde solo ad una parte dei fabbisogni degli
stakeholder di progetto è stata tuttavia
sviluppata tramite un’architettura basata
su modelli concettuali e matematici scalabili
ed aperti ad integrazioni e sviluppi futuri.
Figura 1:
rappresentazione schematica di alcune delle funzionalità offerte del prototipo della piattaforma sviluppata nel
progetto (IFDSS); essa, costituisce il punto di partenza
per lo sviluppo di un sistema di supporto alle decisioni
dedicato al trasporto intermodale.
Figura 2:
il progetto è un esempio di lavoro di team che, integrando
competenze multidisciplinari, è stato in grado di analizzare e sviluppare metodi e strumenti dedicati all’analisi
dell’evoluzione del trasporto intermodale.
Figura 3:
Architettura del Intermodal Framework Decision Support
System (IFDSS) con la mappatura
del coinvolgimento dei vari istituti.
71
HCD 2.0 – Home Charge Device
The HCD 2.0 project, supported by the CTI, is a collaborative project
among Protoscar, a highly innovative company, active in the design
of electric cars since 1987, and SUPSI, with its institutes IDSIA, ISAAC,
ISEA, and the Luzern based company Evtec.
The objective of the HCD 2.0 project is to design, develop and realise a new
generation of “smart” chargers able to sense the status of the electric grid
load, by measuring the local voltage, and to schedule the recharge in order
to minimise costs for the user and the impact on the distribution grid.
In a field which is gearing itself up for the
massive electric mobility boom of the next
years, a lot of interest is building on EV
charging, charging station production, grid
stability, communication between vehicle,
charging station and the electricity grid. It is
for this reason that Protoscar, in order to
be ready with new innovative products for
the upcoming needs requested by future
electric mobility scenarios, has teamed up
with SUPSI to design a new home charging
station with a leading edge on competitors.
Capo progetto
Luca Maria Gambardella
luca.gambardella@supsi.ch
www.idsia.ch
Team di ricerca
Giancarlo Dozio
Fabio Foletti
Alessandro Giusti
Ronny Meoli
Davide Rivola
Roman Rudel
Matteo Salani
DTI – IDSIA/ISEA
DACD – ISAAC
Partner esterni
Protoscar SA (CH)
Ente finanziatore
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The key innovation of the new charging
station is represented by the smart Swiss2Grid algorithm which allows the charging
processes to be optimized in order to shift
peak loads and prevent grid problems,
while assuring maximal safety and reduced
electricity costs to the final user. Specific
modules of the overall Swiss2Grid algorithm will monitor and forecast the user’s
behavior, EV and electrical network status
and plan for optimal charging processes.
Besides the development of the algorithm,
new and improved electronic systems will
be developed to sensibly reduce system’s
consumption and production costs. Furthermore, the HCD 2.0 will be equipped with
power line and wireless communication
protocols in order to be able to exploit new
opportunities for services related to the
market of EV charging and also to give the
option for the integration in home automation controls for improved comfort and
even better optimization of the energy
efficiency.
The implementation of the intelligent
Swiss2Grid algorithm is a convincing solution to interface the HCD to the grid
and to overcome future problems brought
forward by mass electrification of mobility. Moreover, the S2G algorithm has the
advantage of being effective right now, and
not in a future where the majority of vehicles will be EVs. Even with a few or moderate
numbers of vehicles charging, a notable
and beneficial regulation and optimization
of the low-voltage electricity grid could
already be observed. This is courtesy of the
bottom-up approach, according to which
the grid regulation is performed from the
bottom (each “intelligent” household) to
the top (power plant, high voltage distribution grid): it is basically the opposite strategy
if compared with standard concepts used
by power utilities also for other applications,
where a “centralized intelligence” regulates
all the “dumb sub-units”.
The type of installation (home/work) of
HCD2.0 is also another key factor: it is
typically at home or at work that the car is
parked for a period of time long enough
to complete the charging process (for
example, at home the car is parked from
7pm to 7am, but full charging is already
completed within 5 hours), while at public
stations we want to have the car full as
soon as possible.
Thus, we have less possibility to shift the
charging loads at public infrastructure level.
The autonomous grid regulation supported
by the Swiss2Grid algorithm will be in most
cases performed at home or at the workplace, and HCD2.0 is the right product to
deliver this type of solution. We therefore
believe that there is a real need for this type
of product.
Pubblicazioni
Giusti, A., Salani, M., Di Caro, G.,
Rizzoli, A. E., Gambardella,
L. (2014) Restricted Neighborhood
Communication Improves Decentralized Demand-Side Load Management. IEEE Transactions on Smart
Grids, 5 (1). pp. 84-91.
The ultimate goal is to fully industrialize
the product, achieve IEC certification and
enter the market in the short term, possibly
becoming one of the international leaders
in this field, thanks to the technological
transfer acquired during the CTI project.
A mock-up of HCD2.0
73
HFTester – il rivoluzionario strumento a microonde
per l’analisi non invasiva di materiali
HFTester è un sistema elettronico innovativo di analisi non invasiva di
materiali basato sull’utilizzo di segnali a microonde. L’apparecchio elettronico è composto da una coppia di sensori, una centralina di generazione e
pre-analisi dei segnali ad alta frequenza e un software che integra specifici
algoritmi di analisi e provvede alla visualizzazione e stoccaggio dei risultati
delle analisi. Lo strumento, grazie alla sua versatilità, può essere applicato
ai più svariati campi di applicazione relativi all’analisi dei materiali. L’evoluzione del prodotto è stata adattata, tramite vari progetti, all’analisi di diversi
tipi di materiali quali per esempio: tabacco, calcestruzzo, inerti, etc.
Capo progetto
Andrea Salvade
andrea.salvade@supsi.ch
www.tthf.supsi.ch
Team di ricerca
Thomas Bartesaghi
Tommaso Pagani
Claudio Pagnamenta
Damiano Pellegrini
Samuel Poretti
Tiziano Teruzzi
DTI – ISEA
DACD – IMC
Partner esterni
MEET Sagl (CH); Ammann SA
(CH); Lombardi SA (CH);
Smartec SA (CH); Berner Fachhochschule (CH); Holcim SA
(CH); Consorzio Alptransit (CH);
Precicast SA (CH); Muttoni
e Beffa SA (CH); New Celio
Engineering Sagl (CH);
Huggenberger SA (CH).
Ente finanziatore
e l’innovazione – CTI; Fondazione Lombardi.
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Introduzione
Dal 1999 il laboratorio TTHF (Telecom
Telemetria e Alta Frequenza) della SUPSI,
congiuntamente con l’azienda MEET sagl
di Coldrerio ha sviluppato, e segue tuttora
la sua continua evoluzione, un prodotto
in grado di analizzare vari tipi di materiali in
modo non invasivo utilizzando un innovativo sistema basato sull’utilizzo dei segnali
elettromagnetici a microonde.
Lo strumento di misura, chiamato HFTester
e commercializzato con il marchio registrato Wavetester™, permette l’analisi non
invasiva in tempo reale di svariati tipi di
materiale. Il medesimo principio di misura
può essere utilizzato anche nel settore
delle indagini medicali.
Principio di funzionamento e descrizione
tecnica del prodotto
Il principio di funzionamento è basato sulla
proprietà che ogni materiale ha di interagire con i campi elettromagnetici, influenzando così la propagazione di microonde
al suo interno e alterandone le caratteristiche quali ampiezza, fase, velocità.
Questo tipo di interazione varia da materiale
a materiale, in funzione della propria composizione e soprattutto in funzione del suo
tenore di acqua. Lo strumento è quindi in
grado di “leggere” questa sorta di impronta
digitale che lo caratterizza o di diversificare
materiali dello stesso tipo che presentano
caratteristiche diverse.
Il punto di forza dello strumento è la possibilità di effettuare una misura precisa
e in tempo reale senza alcun contatto tra
i sensori e l’oggetto in analisi.
La Figura 1 mostra lo schema a blocchi
del sistema sviluppato. La centralina elet-
tronica provvede alla generazione, acquisizione e condizionamento dei segnali ad
alta frequenza necessari per la misura. I dati
grezzi sono poi trasferiti, attraverso una
connessione di rete, ad un PC che li elabora
tramite algoritmi specifici fino ad ottenere
il risultato delle misure che viene stoccato e
visualizzato a schermo per l’utente.
I sensori, che possono essere di varia forma
e dimensione, provvedono alla conversione
del segnale elettrico ad alta frequenza in un
segnale elettromagnetico. La misura viene
effettuata ponendo il materiale tra i due sensori senza la necessità di un contatto fisico.
Evoluzione del prodotto e campi di applicazione
Il progetto principale (HF-TESTER finanziato da CTI) che ha portato allo sviluppo di
questa piattaforma verteva sulla necessità
di quantificare il contenuto di acqua nelle
balle di tabacco in modo rapido, non invasivo e completo. La Figura 2 mostra il portale
di acquisizione realizzato per la misura
in linea dell’umidità delle balle di tabacco. Il
materiale, scorrendo attraverso di esso tramite dei nastri trasportatori, viene analizzato
in profondità evincendo così il suo tenore
di acqua come pure l’eventuale presenza di
punti singolari di marcescenza al suo interno. Gli ottimi risultati di tale progetto hanno
portato alla realizzazione di un prodotto
commerciale oggi largamente utilizzato in
questo settore.
La versatilità dello strumento ha scaturito
nuove applicazioni che però hanno forzatamente necessitato, pur mantenendo lo
stesso principio di funzionamento, diversi
adattamenti della strumentazione.
Di seguito alcune evoluzioni dello strumento tramite specifici progetti:
HF-BetonTester: Sviluppo del sistema base
per la misura del contenuto di acqua materiali inerti per la produzione di calcestruzzo.
L’attuale strumentazione derivata dal progetto viene utilizzata con successo in svariate
centrali di produzione di calcestruzzo tra i
quali i cantieri Alptransit di Bodio e di Sigirino
e la quasi totalità delle centrali di betonaggio
Holcim in Ticino.
HF-BetonMIX: Ulteriore sviluppo dello strumento in collaborazione con il dipartimento DACD in modo tale da consentire una
misurazione precisa del contenuto di acqua
nelle miscele di calcestruzzo direttamente
all’interno dei miscelatori industriali con il fine
di definire la corretta miscela desiderata
e la relativa omogenità.
HF-AMMAN: applicazione del sistema di
misura alle centrali di produzione di asfalto,
per la detezione del contenuto di acqua
nei materiali inerti necessari per confezionare, dopo una corretta essicazione,
il prodotto finale.
HF-Ceramica: applicazione del sistema
di misura per la detezione del contenuto
di acqua in forme ceramiche usati per la
produzione in fonderia di oggetti metallici.
Pubblicazioni
Wood moisture detection: applicazione
del sistema di misura per la detezione del
contenuto di acqua durante il processo
di essiccazione del legno da costruzione.
Solite (Soil Liquefaction Test): Sviluppo
di un sistema portatile per la detezione
del contenuto di acqua nel sottosuolo
per la prevenzione del fenomeno di liquefazione del terreno.
Salvadè, A. & Bartesaghi,
T. (2004) Wavetester – die
nichtinvasive «Schnüffelnase»
für Feuchtigkeit. Technische
Rundschau (Binkert Medien).
Tutti questi progetti hanno portato ad una
vasta gamma di varianti dello strumento
in grado di soddisfare le più specifiche applicazioni industriali.
Il laboratorio TTHF è attualmente coinvolto
nell’ulteriore sviluppo di uno strumento per
applicazioni radar e di imaging tomografica
a microonde in campo medicale.
Salvadè, A., (2001) Microwave
tester, nuovo sistema di controllo
per materiali sviluppato alla SUPSI.
Metrocubo (ANPEL MILANO).
Monleone, R., Pastorino, M.,
Poretti; S., Randazzo A., Massimini; A.& Salvadè, A. (2012)
Microwave Materials Characterization Chapter of a Book Chapter
Title: “Nondestructive Evaluations by Using a Prototype of a
Microwave Tomograph” 2012
(INTECH - Open science).
Salvadè, A.& Bartesaghi,
T. (2004). Mikrowellen Messsystem für die Feuchtebestimmung
in Bauwerkstoffen. Feuchtetag
(Berlin DGZfP).
Salvadè, A., Bartesaghi,
T. & Pellegrini.(2005). Système
à micro-ondes non invasif pour
la mesure de la quantité d’eau dans
les agrégats et dans le béton –
2005.
Salvadè, A., Bartesaghi, T., Pellegrini, D., Poretti, S. & Monleone,
R. (2006). New NDT for the meas.
of the water in the materials: concrete and aggregates, Proceedings
fib Betontag.
Salvadè, A., Poretti, S. & Monleone, R. (2010) Ceramic moulds
production process time optimization using innovative contactless
microwave moisture measurement
method. EICF.
Maffongelli, M., Monleone,
R., Pastorino, M., Poretti,
S.& Randazzo, A. (2007)
A non-invasive microwave method
for the inspection of wood beams.
ICONIC.
Fig.1:
schema a blocchi
del sistema di misura
Fig: 2:
setup di misura
per il tabacco
Fig. 3:
setup per la misura
degli inerti Schema a blocchi
del sistema di misura.
75
HPMEDM – High Performance Measuring and Micro Electrical
Discharge Machining
HPMEDM designs, develops and validates an innovative production system
for evaluating and improving micro-EDM machine tools performances.
HPMEDM implementation is based on two main pillars: integrating
in line an inspection system to detect the position of free-form workpiece
surface and developing an innovative CNC to correct machining
operation and to implement a QC (Quality Control)-production loop
with high performance and reduced machining time.
The project objectives consist in solving
some important technological challenges
to get to the realization of a new generation of high performance, integrated,
processing and measuring machines.
Such an ambitious final goal is primarily
motivated by the user demands that show
a propensity to invest in new production
systems only against real and measurable
benefits in terms of obtained accuracy
and reduced machining times.
Capo progetto
Marco Silvestri
marco.silvestri@supsi.ch
www.supsi.ch/isteps
Team di ricerca
Michele Banfi
Mikael Bianchi
Giorgio Rigamonti
DTI – ISTePS/ISEA
Partner esterni
Partner industriale riservato
Ente finanziatore
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The objectives can be summarized as follows:
1. Integration: creating a totally integrated
machining system by means of EDM
and automated workpiece measurement
based on 3D scanning technologies. This
introduces important competitive advantages both in terms of plant cost reduction and in terms of machining time and
cost reduction, eliminating the need for
additional machines or stations for in line
quality control and statistical process
control with three main purposes: check
the incoming semi-finished workpiece
to improve the suppliers management,
know in detail its characteristics to
recalculate the working processes to be
performed, verify the EDM machining
result directly on machine.
The inspection system can reach such a
level of integration through the implementation of a high bandwidth communication channel between the modules,
able to transmit the huge amount of data
generated by 3D scanning.
2. Intelligent manufacturing: the large
amount of data gathered from the
inspection system will be treated by a
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feature extraction process, in order to
monitor the critical parameters of the
manufacturing phases prior to the EDM
machining (e.g.: casting and coating)
to check the work quality of the machine
itself and to assist decisions. The final
goal of this monitoring is to help all manufacturing phases to operate at their full
potential. In other words, HPMEDM will
include tools for early problem detection,
trying to prevent problems, rather than
correcting them after they have occurred.
3. Higher accuracy: can be obtained by
means of a highly performing control,
using control concepts like state-space
control, LQR-control and enhanced
feedforward techniques.
These will affect several 3D machining
issues, including trajectory generator,
machine dynamics and precision.
The new control system will be characterized by the reduced sample time and
the increased amount of information
transferred among modules. It has to be
noticed that in the main application field
considered this goal can be translated as
obtaining better efficiency, cutting costs
and reducing pollution.
A key tool to enhance machine accuracy
will consist in including a sufficiently detailed modelling of the EDM process and
of the axis dynamics, in order to enable
efficient feed-forward control approach.
4. Adaptive machining: the machine will be
able to modify the part-program and
to adapt it to the geometrical variations
of each semi-finished workpiece without the need of a full cycle through the
CAM software (measurement – CAM
– program generation). This is expected
to be really important cost savings for
the manufacturing system and higher
productivity of the process.
The goal is not merely the result of production and inspection systems integration, but requires an innovative development of software tools for automatic
tuning, using parametric and probably
non-parametric identification to estimate the process critical parameters and
to optimally adjust them.
Examples of adaptability to special tasks
are: Reducing the complexity of the
workpiece holder and therefore costs,
design time and production time
of the fixture; Improving the accuracy of
the machining when laser and EDM are
used on the same machine for ceramic
coated workpieces;
5. Modular implementation: on both
hardware and software sides. The competitiveness in the global market also
depends on the ability to adapt and reuse
developed modules to meet the always
different needs of the customer. This
objective can be achieved only by developing a platform continuously able to
integrate the best devices that over time
come to market by creating appropriate
mechanical, electronic and software
interfaces. Current industrial partner’s
technology is already based on a modular
concept. Within the project, this architecture will be fully revised to meet the
needs dictated by the new integration
concept and to open the way for
a generation of machines that arises as an
innovative benchmark against competitors in the fields of application described.
Correction feedback loop.
The SARIX MACHline
machining centre
HW and SW of the SARIX’s
new EDM control unit.
Turbine blade on a camera
measuring machine.
77
MAN-MADE – MANufacturing through ergonoMic and safe Anthropocentric aDaptive workplacEs for context aware factories in EUROPE
MAN-MADE aims at defining new socially sustainable workplaces where
workers are at the centre of the factory, on the one hand, in terms of workplace adaptation to skills, expertise and characteristics of each single worker and, on the other hand, in terms of capability to make the most out of
worker’s knowledge and potentials across all age groups and different
roles, simultaneously fostering enhanced worker’s safety. MAN-MADE
promotes the vision of an effective integration of this anthropocentric
factory within the social environment and encourages the provision
of extended services to workers. Two pilot implementations in the transportation industry and in the white-goods are foreseen.
Capo progetto
Andrea Bettoni
andrea.bettoni@supsi.ch
www.supsi.ch/isteps_en.html
Team di ricerca
Marino Alge
Marco Cinus
Paolo Pedrazzoli
DTI – ISTePS
Partner esterni
Whirlpool Europe Srl (IT);
AlstomTransporte SA (ES);
Instituto de Biomecanica de
Valencia (ES); Consorzio Synesis (IT); Technology Transfer
System Srl (IT); Instituto Tecnologico y de Estudios Superiores
de Monterrey (MEX); Framos
Gmbh (DE).
Ente finanziatore
European Commission
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The MAN-MADE project aims at defining
new socially sustainable workplaces where
the human dimension is a key cornerstone.
The promoted anthropocentric workplace
takes into consideration the main human-centric factors governing production:
◆ Efficiency (workflows and processes,
machinery performance, ergonomics)
◆ Occupational Health and Safety (OHS)
and OHS Risk management
◆ Effective use of knowledge
Evolving characteristics of each single worker in terms of age, expertise, attitudes and
health conditions, imply an ever changing
profile of skills and tasks, that need to be
considered in terms of work organization
and workplace adaptation as well as to
make the most out of worker’s knowledge
and potentials.
The effective integration of the worker-aware factory in its social environment
needs to be dynamically analyzed evaluating constraints and opportunities, linked
with specific stakeholders and local conditions. The implementation of strategies for
these factories need to be defined in terms
of organization of work (i.e. remote work,
flexibility, interoperability), production
planning and relocation, management of
incentives and facilitations for the workforce (transport, shopping), vocational
training and lifelong learning.
In order to address these challenges,
MAN-MADE will develop new concepts and
solutions both for existing and new production plants in order to enhance flexible, safe
and smart production where adequate levels
of automation are applied, while main-
taining a level of employment with highly
satisfied and skilled workers.
This concept will be implemented addressing
4 main objectives:
1. Know the worker / factory / context
◆ Know the worker: continuous
gathering of the worker information
including health, anthropometric
data, functional capacities, resident
knowledge, information relevant
to the identification of the optimal
working conditions
◆ Know the factory: development of a
formalized approach for representing
the factory with all the factors that influence the human centered anthropocentric perspective of MAN-MADE
◆ Know the context: identification,
formalization and use of economic,
social and environmental factors
potentially influencing decisions and
strategies of the factory concerning
accessibility, inclusiveness and efficiency.
2. Design and Deploy the anthropocentric,
ergonomic and safe workplace, and the
related enabling technologies needed
to empower the workplace actual
instantiation in the selected demo sectors. The worker-adaptive workplace
will be capable to elicit specific knowledge and make it available to larger
group of users.
3. Plan the production and Organize the
work: development of worker-aware
and context-aware workflows design
and process planning tools, based on a
dynamic worker-centric task allocation,
resource allocation, and matchmaking,
also triggering personalized lifelong
training programs based on the actual
evolution of each worker’s profile.
4. Produce with context-aware factories
integrated in their social environment.
The project proposes an innovative point
of view through which a factory and its
workers are seen: instead of adopting a
classic third-person perspective, where
workers are just static elements of a complex, hierarchical representation of the production environment, MAN-MADE puts the
person at the center of the stage, looking
through his eyes, from a first person point
of view, at the activities, interactions and
relationships in which he is involved. The
adoption of this approach is fundamental to
effectively enable a shift of paradigm from
the labor-centric to the anthropocentric
manufacturing environment, in which the
worker is no more conceived simply as
someone doing a job somewhere, but as a
person, leveraging his competencies and
skills to provide an active contribution to
the society where he lives.
MAN-MADE results will indeed have a huge
impact on the productivity rate due to an
enhanced use of human resources and
reduction of accidents. The MAN-MADE
project will contribute to the achievement of
best in class performance, making available
advanced anthropocentric workplace technologies that also support a considerable
improvement of worker integration in the
social environment.
The MAN-MADE impact is also guaranteed
by the influence and relevance of the two
pilot implementations in the transportation
industry (Alstom, with more than 92.000
workers worldwide) and in the white-goods
sector (Whirlpool, with more than 14.000
workers).
Pubblicazioni
Bettoni, A., Cinus, M., Sorlini,
M., May, G. & Taisch, M. (2014)
Anthropocentric Workplaces of the
Future Approached Through a New
Holistic Vision. In: Proceedings
of the APMS 2014 International
Conference, Ajaccio, France.
(to be published)
May, G., Maghazei, O., Taisch,
M., Bettoni, A. Cinus, M.,
Matarazzo, A. (2014) Toward
Human-centric Factories:
Requirements and design aspects
of a worker-centric job allocator.
In: Proceedings of the APMS
2014 International Conference,
Ajaccio, France.
(to be published).
MAN-MADE will ensure that tomorrow’s
factories will be a much better working
environment, thus encouraging skilled
human resources to work in manufacturing.
Man-Made vision.
79
SAM – Sustainability Assessment and advisory in Mould&die
Most innovative manufacturing companies are today adopting sustainability as a reference pattern to re-define business processes and
relationships with stakeholder, as a driver to reduce their product lifecycle
impacts and to identify interesting innovation opportunities.
SAM aims at developing and providing to the (especially Swiss) mould&die
industry a new methodology and new tools to innovatively assess current sustainability performances and advise on most effective innovation
patterns for sustainability enhancement in new product design in order to
proactively answer to increasingly demanding customers and regulations.
Capo progetto
Marzio Sorlini
marzio.sorlini@supsi.ch
www.supsi.ch/isteps
Team di ricerca
Marino Alge
Alessandro De Carolis
Luca Diviani
Alessandro Fontana
Paolo Matarrese
DTI – ISTePS/ICIMSI
Partner esterni
Interroll SA (CH); Premec SA
(CH); Workablecom SA (CH).
Ente finanziatore
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The overall project goal concerns the development of tools enabling the improvement of sustainability performances of
the mould&die industry. To achieve such a
generic and high-level target, two technical
objectives are pursued within the project:
◆ enabling sustainability assessment for
both moulds and moulded products
◆ enabling sustainability advisory especially
in the new mould design phase, with the
goal to support the identification of the
best performing solutions and choices.
Such scientific objectives are meant to be
achieved through the two project deliverables described below.
The Sustainability assessment platform is a
practical tool enabling the assessment of
mould and moulded products sustainability
performances with the following features:
◆ focus on both mould and moulded product.
A robust and complete assessment performances analysis has to deal with both the
mould and the moulded product impacts
in their respective lifecycle. Currently available tools usually focus only on a subset
of product lifecycle steps or, in any case,
on a single product lifecycle, while other
elements interacting with the product
itself are taken into account only indirectly,
resulting into approximate estimation of
the sustainability performances;
◆ all the three dimensions of sustainability
have to be considered. The final report
profiling the sustainability performances
of the mould / moulded product has to
provide an array of numbers representing
the solution performances in terms of
environmental, social and economical
impacts;
◆ the tool has to rely on a robust data reference model: sustainability performances
of the target product have to be calculated
starting from the real solution lifecycle.
Data collection methodologies have also to
be registered with the goal to enable its
application to other sectors and/or production processes;
◆ calculated sustainability profiles have to
be stored in a proper database with the
goal to allow future data comparison and
benchmarking activities;
◆ calculations have to rely on external
“certified” databases (existing solutions
mainly focus on environmental performances, but they can be complemented
with other calculations. Most interesting
databases on the market are Ecoinvent, a LCI – Life Cycle Inventory – and
LCIA – Life Cycle Impact Assessment
– database; and US Life Cycle Inventory
Database, an open database managed by
the National Renewable Energy Laboratory – NREL). The developed tool has
to access these databases and perform
calculations relying on the there-stored
parameters, complemented with sector-specific indications.
The Sustainability advisory software. Once a
company has a clear picture of the sustainability performances of its products portfolio,
continuous improvement steps are currently
left to the experience of technicians, experts
or consultants. Two are the questions these
actors have to answer to: which is the
product element or the lifecycle step where
my product(s) underperforms on a given
sustainability dimension/indicator? How
should I improve my performance?
Two software modules of the sustainability
advisory platform (the DIAGNOSIS and the
SIMULATION) are meant to provide effective responses to these questions.
The DIAGNOSIS tool is meant to enable the
user investigating in detail which are the
steps and/or the elements (e.g.: the material) responsible of the performances of the
product on each of the indicators. This tool
enables and eases the identification of the
problem sources, and also supports the user
in focusing on the most “heavy” elements
and in finding investments or solutions
improving the performances, as it:
◆ provides an “advanced” and customizable
investigation functionality, where each
of the indicators is calculated for each
lifecycle step, customized queries can
be performed in order to determine the
performances on a given sustainability
dimension of a given group of moulds
and/or moulded products or product
category, …
◆ covers all the sustainability dimensions.
The user has also to be able to define
the “strategic point of view” he wants
to adopt in the analysis, namely a sort of
“marker” or “highlighter” emphasizing a
specific topic or aspect
◆ allows comparisons and rankings.
The next step is improvement: existing
technologies or solutions have to be redefined or re-approached in order to assure
a gain with respect to the current status.
SAM develops a smart SIMULATION tool
meant to provide indications on mould
optimization opportunities based on a
Knowledge-Based System populated with
FEM simulations results.
Pubblicazioni
Bettoni, A., Corti, D., Canetta, L.,
Pedrazzoli, P., Taisch, M. (2011)
Integrated product and supply
chain design: bridging the gap
towards networked environment
for effective implementation of
a sustainable mass customized
solution. In: German-Italian
Conference on the Interdependencies between New Product
Development and Supply Chain
Management GIC-Prodesc
2011, Milan, Italy.
Bettoni, A., Corti, D., Fontana,
A., and Zebardast, M., Pedrazzoli, P. (2012) Sustainable Mass
Customization Assessment. In:
Poler, R., Carniero M. L., Jasinski,
T., Zolghadri, M., Pedrazzoli, P.,
(eds.) Intelligent Non-hierarchical Manufacturing Networks.
John Wiley & Sons, Hoboken,
NJ, pp. 249-275.
ISBN 978-1-84821-481-1
Bettoni, A., Rovere, D., Canetta,
L., Pedrazzoli, P. (2012) Towards
Sustainability Assessment: Reference Data Model for Integrated
Product, Process, Supply Chain
Design. In: 18th International
ICE Conference on Engineering,
Technology and Innovation
ICE 2012, 18-20 June 2012,
Munich, Germany.
Bettoni, A., Corti, D., Canetta, L.,
Pedrazzoli, P., Taisch, M. (2013)
Integrated product and supply
chain design: bridging the gap
towards networked environment
for effective implementation of
a sustainable mass customized
solution. International Journal of
Engineering, Science and Technology, 5 (2). pp. 65-78.
Assessing the sustainability performances
during the design of the mould, the manufacturing system and the supply chain.
Pedrazzoli, P., Alge, M., Bettoni,
A., Canetta, L. (2013) Modeling
and simulation tool for sustainable MC supply chain design and
assessment. In: Emmanouilidis,
C., Taisch, M., Kiritsis, D., (eds.)
Advances in Production Management Systems. Competitive
Manufacturing for Innovative
Products and Services. IFIP Advances in Information and Communication Technology (397).
Springer Berlin Heidelberg,
Berlin, Germany, pp. 342-349.
ISBN 978-3-642-40351-4
SAM platform – the Editor module.
81
SMC – Sustainable Mass-Customization
The project vision is to define and research a new production paradigm:
Sustainable Mass-Customization. To achieve such an objective, SMC promotes: (i) the creation of a stable interdisciplinary research team at SUPSI,
focused on Sustainability, Mass Customization and their interactions aimed
to gain critical mass in terms of resources and competencies; (ii) the development of multiple industrial case-studies as a founding tangible pillar of
the RTD work; (iii) the study of factory design, evaluation and management,
in the wake of the transition to Mass Customized production; (iv) the measurement of sustainability of a Mass Customization implementation in the
multi-dimensional space of sustainable solutions.
Capo progetto
Paolo Pedrazzoli
paolo.pedrazzoli@supsi.ch
www.supsi.ch/isteps
Team di ricerca
Chiara Bernardi
Andrea Bettoni
Marta Boffi
Alessandro Fontana
Alessandro Siviero
DSAS
Ente finanziatore
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The project objective is to foster and
strengthen the primacy of Swiss Manufacturing by researching and defining a new
production paradigm: Sustainable Mass-Customization. Mass Customization is here
addressed and developed as one of the main
driving forces behind the future success of
sustainability. Nowadays, companies still fail
to profit from mass-customization (FP7-Remplanet, 2008) because of two main factors:
1.there is no real networked environment, based
on a common strategy, meant to empower mass customization along the entire
value chain, nor specific methodologies
and tools to handle MC implementation: current industrial MC solutions are
developed with non specific tools and
are focused on single companies, thus
far behind from the implementation and
exploitation of the concept of multi-site
multi-nation factory.
2.the evaluation of Mass Customization
implementation must move beyond the mere
assessment of economic aspects, steering
towards the integration of Environmental and Social consequences into the assessment of the value chain (the customer
value perception is following the same
evolutionary path). The contemporary
evaluation of Economical, Environmental
and Social aspects defines the space
of Sustainable solutions.
The vision of SMC addresses these two
factors by:
1.Defining methodologies and tools capable
to manage growing complexity of design,
production and logistics, imposed by MC
82
implementation in a networked environment,
from the need to assess processes and
reduce errors, to the need to respect precise customer specifications according
to strict schedules.
2.Defining the assessment model needed to
evaluate MC implementation impact in a
multi-dimensional space of solutions, based
on sustainability indexes, and not only on
economical indexes.
The first result of the SMC projects lies in the
creation of an interdisciplinary research group
constituted by researchers, both inside SUPSI
and outside, bringing their heterogeneous
competences to form a vast and multi-perspective knowledge on the topic. Within
SUPSI, the project promoted the creation of
a group of researchers from DTI–ICIMSI
and DSAS. Important contributions came
also form the academic relationships established with Politecnico di Milano and ’Ecole
Central de Nantes.
It is notable that this research group was
able to write the proposal of the European
Project S-MC-S (Sustainable Mass Customization – Mass Customization for Sustainability), later approved and funded within
the FP7 Framework Programme.
A second result is the framework for the development of SMC design tools meant to enable
the definition of a predefined Stable Solution
Space (SSS) that described the customizable
product, its modular production system and
the supply chain delivering it. Key factor for
the actual implementation of the paradigm
is the possibility to evaluate the sustainability
impact of such SSS from the design phase.
In order to support this process a framework
have been defined empowered by:
1.A system architecture (Fig. 1) that describes
the existing interaction between the design
tools for product, production system and
supply chain definition and the other software components that allow the calculation of sustainability impacts.
2.A Shared Data Model (SDM), capable to
represent the mass customized SSS and
to enable the evaluation of its sustainability and mass customization level by: (i)
allowing communication between design
tools through the definition of a common
language for the SSS data; (ii) supporting
the data gathering process for the indicators calculation; (iii) describe the SSS for all
the possible product variants offered to the
customer.
The SMC Assessment Model is aimed to
measure the sustainability and mass customization performances of the defined SSS.
The Assessment Model is constituted by:
1.An holistic frame work that embodies the evaluation model on the product, production system
and supply chain in a lifecycle perspective.
The framework supports the sustainability
and mass customization indicators computation during the SSS design phase.
2.A set of 35 sustainability indicators related
to the environmental, economic and
social aspects and a set of 13 mass customization indicators, derived from
literature research and further developments towards the creation of an harmonized and coherent mix.
Eventually, the project results were tested
in real industrial cases, under the supervision
of DSAS, at two companies that have a share
of mass customized products: Reda and
Piacenza. Through interviews, data were
collected leading to the computation of several and opportunely selected assessment
indicators: Global Warming Potential (GWP)
and Energy Depletion (ED) for the environmental area; Unitary Production Variable
Cost (UPVC), Unitary Expected Gross Profit
(UEGP) and Research Development Investment Intensity (RDII) for the economic area;
Local Supply (LS), Child Labour (CL)
and Employment Opportunity (EO) for the
social area. This validation allowed to test the
calculation formula and to identify strengths
and weaknesses of the model and its applicability in real contexts.
Pubblicazioni
Boer, C., Pedrazzoli, P., Bettoni,
A., Sorlini, M. (2013) Mass
Customization and Sustainability:
An assessment framework and industrial implementation. Springer.
ISBN 978-1-4471-5115-9
Canetta, L., Pedrazzoli, P.,
Sorlini, M., Bettoni, A., Boer, C.,
Corti, D. (2011) Customization
and Manufacturing Sustainability:
General considerations and footwear investigation. In: Bridging
Mass Customization & Open
Innovation 2011 World Conference on Mass Customization,
Personalization, and Co-Creation, 16-19 November 2011,
San Fancisco, CA.
Canetta, L., Corti, D., Boer, C.,
Taisch, M., (2012) Sustainable
Product-Process-Network. In:
Poler, R., Carniero M. L., Jasinski, T., Zolghadri, M., Pedrazzoli,
P., (eds.) Intelligent Non-hierarchical Manufacturing
Networks. John Wiley & Sons,
Hoboken, NJ, pp. 125-145.
ISBN 978-1-84821-481-1
Corti, D., Taisch, M., Pourabdollahian, G., Bettoni, A.,
Pedrazzoli, P., Canetta, L.
(2011) Proposal of a Reference
Framework to integrate Sustainability and Mass Customization
in a production paradigm. In: Bridging Mass Customization &
Open Innovation 2011 World
Conference on Mass Customization, Personalization, and
Co-Creation, 16-19 November
2011, San Fancisco, CA.
Taisch, M., Bettoni, A., Canetta,
L., Corti, D., Pedrazzoli, P. (2011)
Sustainability and mass customization: can they be integrated in a
new production paradigm? Empirical test of a reference framework.
In: Proceedings of the 18th
International Annual EurOMA
Conference EurOMA 2011,
3-6 July 2011, Cambridge, UK.
System Architecture.
Zebardast, M., Corti, D.,
Pourabdollahian, G., Taisch,
M., Fontana, A. (2012) Mass
Customization Assessment:
Development of Key Performance
Indicators. In: Performance
Management Association
Conference PMA 2012,
11-13 July 2012, Cambridge, UK.
UML Class Diagram of the Shared Data Model.
83
VIVES – Vivere Bene vestendo Meglio
Vestire è un gesto quotidiano. Per persone che presentano deficit prassici
o disprassie e che devono essere vestiti da altri, l’abbigliamento rappresenta
un importante aspetto di riconoscimento identitario e di benessere. La
valutazione dell’efficacia e dell’efficienza di capi disegnati per specifiche
difficoltà (allettati con arti spastici, incontinenza di urgenza) favorisce,
come emerso da un primo studio esplorativo, la qualità di vita e il benessere psico-fisico delle persone stesse (meno dolore nell’essere vestiti)
e quello dei loro curanti (meno dolori alla schiena e meno stress), migliorando l’assetto conoscitivo e relazionale. Si vuole verificare su ampia scala
la bontà di questi capi prototipi e creare una linea di abbigliamento innovativa e commercializzabile.
Capo progetto
Rita Pezzati
rita.pezzati@supsi.ch
www.supsi.ch/dsan
Team di ricerca
Mariangela Ardia
Emanuele Carpanzano
Stefano Cavalli
Joséphine Marrocco
Silvia Menato
DTI – ISTEPS
DSAN – CCA
Partner esterni
Associazione Fabbricanti e
Operatori Ramo Abbigliamento
del Cantone Ticino (CH);
Casa per Anziani della Riviera
Valli (CH); Consultati SA (CH).
Ente finanziatore
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L’aspetto identitario legato agli indumenti
riveste un ruolo importante a tutte le età,
anche nelle età avanzate. Nel caso degli
ospiti di case per anziani il vestire si lega
anche all’incontro relazionale durante le
cure. Quando la persona non è più in grado
di vestirsi da sola la praticità tende ad avere
il sopravvento, impedendo alla persona
anziana di continuare a mantenere un
riconoscimento di sé attraverso il suo modo
di vestire.
Negli ultimi decenni si è fatto molto per
ridurre le “barriere” architettoniche (marciapiedi, rampe, letti elettrici, sollevatori, domotica, etc.), VIVES si propone di completare questa offerta facilitando la quotidiana
attività del vestirsi, migliorando la qualità di
vita degli anziani.
Il progetto VIVES, prima fase pilota conclusa nel 2011, intende offrire alle persone che
presentano dei limiti fisici la possibilità di
indossare e/o di farsi vestire con indumenti
che rispondono ai loro deficit, rispettando
nel contempo l’aspetto identitario.
Il progetto si prefigge di:
◆ migliorare la qualità di vita dei residenti;
◆ migliorare la relazione tra personale
curante e ospiti (per es. focalizzata sull’espressione di una sua volontà e non delle
sue incapacità);
◆ incrementare efficienza ed efficacia
nell’uso delle risorse umane e materiali
a livello organizzativo, di tempistica
e logistica all’interno della casa anziani;
◆ sensibilizzare gli attori coinvolti sull’importanza del vestire;
◆ creare una linea di capi di abbigliamento
innovativa e con concrete possibilità di
commercializzazione.
Il progetto prevede la sperimentazione di
tre prototipi di abiti appositamente creati
per situazioni di difficoltà specifiche in 5
case anziani di dimensione superiore agli
80 posti letto per un totale di 100-150
persone, rappresentative delle tre casistiche identificate. VIVES prevede tre ambiti
di intervento principali:
◆ sensibilizzazione ai temi sviluppati dal
progetto di: direzioni e operatori delle case
per anziani attive nel progetto, persone
anziane residenti e nel limite del possibile
delle loro famiglie;
◆ la valutazione dell’efficacia e dell’efficienza
dell’utilizzo dei capi-prototipo all’interno
delle case per anziani rispetto ai bisogni
specifici identificati;
◆ l’identificazione di soluzioni adeguate
rispetto alle esigenze dell’utente (chi
utilizza il vestito) o del curante (praticità,
resistenza al lavaggio, etc.), ma anche
del processo di produzione industriale
e di commercializzazione.
Nella fase pilota 2010-2011 sono stati sviluppati tre modelli concepiti per situazioni differenziate. Di seguito nella tabella le tre principali
casistiche e i relativi benefici identificati:
◆ persone senza difficoltà cognitive ma
con importanti limiti alle articolazioni
o che presentano un emiplegia hanno
beneficiato di una promozione del potersi
di nuovo vestire e svestire da sole, con un
impatto diretto sulla dignità, autonomia
personale e nel tempo dedicato dal personale alle cure;
◆ persone che soffrono d’incontinenza d’urgenza correlata alla perdita dei movimenti
fini hanno visto un aumento dell’autonomia
e della dignità non dovendo più indossare
delle protezioni igieniche. Vi è di conse-
guenza un risparmio economico (protezioni) e una prevenzione delle complicazione al livello della cute (arrossamenti,
infetti, etc.);
◆ persone allettate o persone che presentano una posizione fetale con una rigidità
dei membri superiori e inferiori possono
essere vestite e svestite senza sforzi da entrambe le parti in tempi brevi e con un solo
curante e con la netta percezione di una
diminuzione importante del dolore della
persona anziana, come segnalato nello
studio pilota.
Tutti i modelli sono inoltre predisposti con
“tasche” per facilitare iniezioni (per es. persone diabetiche insulino–dipendente). Questo
permette di iniettare l’insulina senza svestire
la persona pur rispettando lo schema dei
punti di iniezione. La privacy della persona
viene così ulteriormente rispettata.
Pubblicazioni
Pezzati, R., Crivelli, C.R.,
Sargenti C., Marrocco, J., Ardia,
M., Jelmini M. 2010. Rapporto
SUPSI-DSAN, Vivere bene,
vestendo Meglio.
Alcune foto dei modelli prodotti
nella fase pilota realizzata
nel 2010-2011.
85
white’R – white room based on Reconfigurable robotic island
for optoelectronics
white’R aims to guarantee a long term leadership and competitiveness
for EU in HVA optoelectronic industry thanks to new automatic production
processes. The project will provide as outcome an integrated solution
consisting of two physical demonstrators of a production island, executing
in a fully automatic way assembly, disassembly and repairing of non standard HVA optoelectronic components, reducing their production time and
costs. These white rooms will feature a reconfigurable architecture and
functionalities based on Plug-and-Produce modules, as also intelligence
and knowledge for recognizing the products and their related processes
and for dynamically optimizing the behaviour.
Capo progetto
Anna Valente
anna.valente@supsi.ch
www.supsi.ch/isteps
Team di ricerca
Ivan Brugnetti
Marco Colla
Matteo Confalonieri
Sasa Dobrilovic
DTI – ISTePS
Partner esterni
Prima Power S.p.A (IT); Politecnico di Milano (IT); University of
Patras (GR); IRIDA Labs (GR);
AntOptima (CH); Software
Synesis (IT); GLOBOTICS (CH);
NSL Solar Limited – NSL (UK);
FRAMOS Solutions (DE); Prima
Electro S.p.A (IT); IRIS (IT);
OPI photonics IT.
Ente finanziatore
European Commission
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Photonic is one of the key enabling technologies which can boost the European competitive leverage worldwide with new high
value added products (Figure 1). The young
optoelectronic industry has critical mass and
already impacts for more than the 10% on
the European economy, employing 290 000
people and guarantees a stable double digit
growth in current and coming years.
Europe is playing a leading role in R&D
(>1,000 research organization active) and is
still able to face Far East and American competitors in manufacturing.
white’R is a necessary action to translate
this R&D excellence into future leadership
in manufacturing high value added optoelectronic devices. The path is still long and
tough: despite its fast growth the current
market is highly fragmented in small lot sizes,
fast changing conditions and high variety
of products, due to the existence of multiple
proprietary techniques and intellectual
property barriers, together with complex
device physics and advanced materials.
Moreover, procedures that are common
in other high-technology industries such
as process engineering, design for manufacturing, design for test, standardization,
outsourcing and automation remain largely
absent in optoelectronic industry thus
slowing scale up and expansion. The targeted objectives of the white’R Project are
the design, configuration and building of a
white-room robotic island for (dis)assembly
of hva optoelectronic components along
enriched with a software suite supporting
the white room configuration process and
software infrastructure driving and optimizing the behavior of white’r island over time
(Figure 2). This new efficient reconfigurable
white’R reconfigurable
robotic island.
manufacturing concept is the key factor to
gain an industrial European leadership in
this fast growing sector, critical factors for
success and scientific goals of white’R are:
• highly flexible automation to reduce
manufacturing cost, since manual packaging accounts for 60 to 80 percent
of the cost of a optoelectronic component (compared with 20 to 30 percent
in the semiconductor industry);
• highly reconfigurable and reusable
production modules to prevent the risk
of dedicated equipment obsolescence
related to the fast changing technological
scenario (if the product architecture/
technology changes the equipment can
still be re-used for the newer one);
• easy plug/unplug of machinery components to enhance, through disassembly/
upgrade/reassembly, the reusability
of the system for different products as
long as in the same wide sector (optoelectronics components);
• standardizing optoelectronic package
configuration (product architecture and
processing equipment) in order to have
the highest level of independency from
the individual product process solution.
white’R production island aims to make a
move away from the manual assembly processes that have characterized the industry
for decades to high-accuracy, high-yield,
automated methods.
The new manufacturing concept is based
on the combination of fully automated, self
contained, “white room” modules whose
components - robots, end effectors, transport, handling and tooling systems - are
conceived as “Plug&Produce” mechatronic
sub-modules properly configured coherently with the production requirements.
The technical objectives of white’R system are:
◆ 50% reduction of cost compared to
current productions system, thanks to the
automation of packaging operation and
to the overall better saturation of the line;
◆ 75% set-up and ramp-up time reduction
by self adaptive reconfigurability;
◆ All components of the production system
reusable re-assembled and upgraded
in a new different system (e.g. to shift the
production from photonic components
to any other optoelectronic device);
◆ Creation of a EU/International standard
for optoelectronic package configuration
in order to enhance equipment reusability.
The achievement of the objectives will be
demonstrated by two different physical
demonstrators where the same white’R
island will be reconfigured to be used in
two different real industrial environments:
the first one that of the production of
equipment for laser processing and the
second one that of the production of solar
energy systems (Figure 3). The white’R
pilot systems will realize both assembly and
repairing tasks, thus covering most of the
photonic products’ lifecycles while concurrently optimizing the usage of white’R P&P
modules in order to ensure cutting edge
performance thresholds (Figure 4).
white’R industrial demonstrators’
products.
Factory of the Future challenges.
white’R product and island
coupled lifecycles.
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ARENA – Abrasion REsisant NAnostructured thermoplastic
elastomers for roller cots
ARENA addresses the market of high quality cotton yarn spinning mills.
Any spinning frames must use the so called “roller cot” to transform the
cotton bales into the yarns. ARENA aims at design a new generation of
drafting spinning roller cots for the production of high quality cotton
yarn. ARENA aims at entering the wide market of roller cots developing
a new generation of roller cots, based on novel tailor-made thermoplastic elastomeric (TPE) materials and the respective new manufacturing process.
Capo progetto
Andrea Castrovini
Ente finanziatore
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
GTK Timek Group (CH);
Swiss Industrial Promotion SA
(CH).
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BIOROBUR – Biogas robust reforming with combined catalytic
reformer and trap units
La conversione del biogas rappresenta un’interessante opportunità per
la produzione di idrogeno. I sistemi di conversione attualmente allo studio prevedono un processo in più fasi e sono caratterizzati da un rapido
degrado dei componenti causato dall’accumulo di composti carboniosi.
Il progetto ha come obiettivo la realizzazione di un prototipo per la
produzione di idrogeno direttamente dal biogas, abbattendo in questo
modo i costi della conversione. A tal fine, verranno valutati diversi materiali e soluzioni per lo sviluppo dei componenti utilizzati per la catalisi,
la reazione e lo scambio di calore.
Capo progetto
Alberto Ortona
alberto.ortona@supsi.ch
Ente finanziatore
European Commission
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Politecnico di Torino (IT); Technische Universität Bergakademie
Freiberg (DE); IRCE – Centre
National de la Recherche Scientifique (FR); CPERI – Centre
for Research and Technology
(EL); ERBICOL SA, (CH).
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BIPCANP – Bipolar Plates made of Carbon Nanoreinforced Polymers
Il progetto è stato finalizzato al miglioramento della performance del
piatto bipolare in materiale composito utilizzato da MES per la produzione di celle a combustibile (PEM fuel cells). L’obiettivo è stato raggiunto grazie anche alla collaborazione di TIMCAL, che ha fornito assistenza
nella caratterizzazione del materiale. Il lavoro di ricerca sperimentale,
affiancato da attività di simulazione, ha portato allo sviluppo di un nuovo processo di produzione e a una nuova formulazione del composito,
oltre che allo sviluppo di software per la simulazione dei materiali e alla
pubblicazione di diversi articoli scientifici.
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Capo progetto
Alberto Ortona
Ente finanziatore
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
MES SA (CH);
TIMCAL SA (CH).
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BOND – Book On Demand
Il progetto BOND sarà la risposta alla nuova frontiera dell’industri a editoriale, l’obiettivo è quello di soddisfare le nuove richieste di mercato quali:
Capo progetto
Mauro Di Domenico
mauro.didomenico@supsi.ch
Ente finanziatore
- produzione di piccole serie
- riduzione di costi nella logistica e nello stoccaggio
- riduzione di carta in esubero
DTI – ISEA
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
Balti AG (CH); NagraID (CH);
IPEK (CH); TECNAU SRL (IT).
Il progetto si concentra in prevalenza sullo sviluppo di tag specifici
dimensionati e caratterizzati per poter essere integrati facilmente nelle
linee di produzione BOND che lavorano ad una velocità di 800-1000
libri per ora.
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CEREXPRO – Ceramic Heat Exchangers with Enhanced Materials
Properties
Il progetto mira a produrre dei nuovi componenti ceramici di bruciatore
“decorati” con degli archetti anch’essi ceramici che servono a produrre
un flusso turbolento nella zona anulare del bruciatore medesimo. Tale
obbiettivo è stato raggiunto utilizzando una tecnologia tessile consolidata che permette di ottenere dei componenti di alto valore tecnologico a
costi competitivi. L’idea è diventata una domanda di brevetto attualmente in valutazione all’ European Patent Office.
Capo progetto
Alberto Ortona
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
Politecnico di Torino (IT);
Technische Universität Bergakademie Freiberg (DE); ERBICOL
SA (CH); IFTH – Institut Francais
du textile et de l’habillement
(FR); Warmeprozesstechnik
(DE); AICHELIN Heat Treatment
Systems (DE).
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ENERGY CH-IT – Distretto per le tecnologie e i materiali per
l’efficienza energetica dell’Insubria
Il progetto intende migliorare l’efficienza energetica e la competitività
delle piccole e medie imprese (PMI) lombarde e ticinesi, attraverso lo
sviluppo e la diffusione di soluzioni metodologiche e tecnologiche per la
gestione energetica nei processi industriali e la progettazione e manutenzione degli edifici. Il progetto è in linea con la strategia comunitaria
e svizzera in materia di efficienza energetica con particolare attenzione
per imprese che occupano da 10 a 100 dipendenti. I risultati permettono
l’integrazione degli aspetti relativi all’efficienza energetica con le attività
di produzione industriale.
Capo progetto
Renzo Longhi
Renzo.longhi@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
CCiAA Como (IT); Politecnico
di Milano (IT); Veragouth SA
Bedano (CH).
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CMC4CSP – Development of SiC-based sandwich structured ceramic
matrix composites for concentrating solar thermal power applications
Lo scopo principale del progetto consiste nel progettare e realizzare un
collettore innovativo per la tecnologia CSP (Concentrated Solar Power)
utilizzando una struttura sandwich in materiale ceramico (carburo
di silicio) con l’obiettivo di aumentare la temperatura d’esercizio e quindi
l’efficienza totale del sistema rispetto agli impianti che utilizzano
collettori tradizionali. Lo scopo ultimo del programma KORANET, che
finanzia il progetto tramite il Fondo nazionale, è di favorire la collaborazione tra istituti di ricerca europei e coreani.
Capo progetto
Alberto Ortona
Ente finanziatore
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
DLR – Deutsches Zentrum
für Luft- und Raumfahrt (DE);
YU – Yeungnam University (KR).
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DSS – Doppio Specchio di Sicurezza
Si intende realizzare un Doppio Specchio di Sicurezza (DSS) attraverso un processo produttivo economico e flessibile (incollaggio degli
specchi), sviluppando delle colle a caldo rinforzate (colle a caldo micro/
nanocomposite). DSS dovrà essere certificato secondo la norma DIN
52338, eguagliando le prestazioni dei doppi vetri stratificati di sicurezza,
ad oggi realizzati con un costoso processo produttivo interponendo film
polimerici ad alte prestazioni tra i due specchi.
Capo progetto
Andrea Castrovinci, PhD
Ente finanziatore
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Partner Industriale Riservato
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EDISON – Electroluminescent DevIce for the profeSiOnal signalizatioN
La sicurezza ricopre un ruolo sempre più importante in tutti gli ambiti, in
particolar modo in quello stradale dove la segnalazione luminosa risulta
essere il principale mezzo di prevenzione per gli incidenti.
Con questo progetto si vuole sviluppare un dispositivo per la segnalazione luminosa professionale composto da un nastro luminoso (operante secondo il principio dell’elettroluminescenza), dal sistema di
alimentazione e controllo e dal kit per l’installazione.
La morfologia del nastro ed il processo di produzione in continuo conferiscono al prodotto caratteristiche che lo rendono competitivo sia
tecnicamente sia economicamente.
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Capo progetto
Daniele Crivelli
daniele.crivelli@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
ADV Technomig SA (CH);
Adaxys SA (CH).
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EXPLORE – Extended Exploitation of European Research Projects’
Knowledge and Results
The main goal of EXPLORE is to unleash the full potential of the very
rich knowledge portfolio accumulated through the development of
horizontal technologies that has been supported over time by the EC
R&D programmes. This is obtained by promoting its use in developing
advanced products and services to address manufacturing industries’
challenges and needs. EXPLORE will promote and support the exploitation of R&D results, mainly by gathering resources to disseminate (models, case studies, demonstrators) and prepare commercial exploitation;
cross-fertilisation, education and standardisation.
Capo progetto
Emanuele Carpanzano
Ente finanziatore
European Commission
DTI – ISTePS
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores do Porto
(PT); Fundacion Tecnalia Research & Innovation (ES); Consiglio
Nazionale delle Ricerche (IT);
Fraunhofer-Gesellschaft zur Forderung der angewandten (DE).
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EYESENS – Implantable System for Continuous and Direct Intraocular Pres-
sure Measurements to Improve the Medical Management of Glaucoma
The goal of the EYESENS project is the design and development of an
implantable medical device, which can precisely, directly and continuously monitor the patient’s intraocular pressure (IOP).
The implantable medical device consists of a pressure sensor and an
application-specific integrated circuit (ASIC), which provides the telemetry and the sensor readout electronics.
The size of the system, in particular the size of the ASIC, needs to be
reduced by approximately 55% when compared to the present devices
in the market.
The miniaturized device will in fact be compatible with standard micro-surgical procedures used during crystalline replacement in patients
affected by cataracts.
Capo progetto
Diego Barrettino
diego.barrettino@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISEA
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
Oculox Technology SAGL (CH);
Ecole Polytechnique Federale de
Lausanne (CH); Hybrid SA (CH).
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Factory-ECOMATION – Factory ECO-friendly and energy efficient
technologies and adaptive autoMATION solutions
According to the International Energy Agency, manufacturing is responsible for approximately 37% of global primary energy consumption
being the largest energy consumer and CO2 producer thus making
improvement of energy/resource efficiency key to reduce environmental impact. To this end, an overall optimization of the whole concept of
Factory has to be pursued, introducing a new holistic vision of production environment. Factory-ECOMATION aims at enabling European
manufacturing industries to overachieve Europe 2020 program targets
through development of breakthrough innovations for cost-effective,
highly productive, energy-efficient and near-zero-emissions production systems.
Capo progetto
Paolo Pedrazzoli
Ente finanziatore
European Commission
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Consiglio Nazionale delle
Ricerche (IT); IKEA Swedwood
(SE); Scm Group (IT); Spirax
Sarco (UK); Brembo SpA (IT);
Instituto Tecnologico y de
Estudios Superiores de Monterrey – ITESM (MEX).
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CleanCustomTools – Clean Custom Tools for Wood-Based Advanced
Materials
CleanCustomTool develops a new “knowledge-based” methodology for
tool design and realization, towards a modern generation of advanced
cutting tools specifically optimized for manufacturing of wooden & composite materials, able to compete on the global market with an higher
level of sustainability, cleanness and eco-efficiency.
Capo progetto
Renzo Longhi
Renzo.longhi@supsi.ch
DTI – ICIMSI
Partner esterni
Podium Swiss SA Cadenazzo
(CH)
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2009
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RFID Reader
Progettazione, realizzazione, collaudo di evaluations-plattforms per la
lettura di tag RFID appositamente sviluppati per un impiego nel settore
delle lavanderie. La specifica applicazione richiede infatti l’utilizzo di appositi sistemi di lettura adattati alle diverse condizioni come per esempio il numero di etichette per secondo, letture in condizioni di presenza
di oggetti metallici (scaffali) e la corretta lettura anche per etichette
posizionate in diverse angolazioni rispetto al lettore.
Capo progetto
Matteo Lanini
matteo.lanini@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISEA
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Fernfachhochschule Schweiz
Brig (CH); Heinzmann SA (CH);
Nagra ID (CH).
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HELM – High-frequency electro-magnetic technologies for advanced
processing of ceramic matrix composites and graphite expansion vehicles
Il progetto HELM si pone come obbiettivo lo sviluppo di processi innovativi basati sull’utilizzo delle microonde per la produzione di materiali
ceramici avanzati e di grafite espansa. Si stima che l’implementazione
di tali processi potrà portare a un minor consumo energetico e al contempo a un miglioramento dell’impatto ambientale e delle proprietà dei
materiali. Il progetto comprende sia una parte sperimentale, relativa allo
sviluppo dei forni a microonde e all’analisi dei materiali, che una parte
di simulazione, dedicata allo studio dei meccanismi chimici e fisici alla
base del processo di produzione.
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Capo progetto
Alberto Ortona
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
INSTM – Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza
e Tecnologia dei Materiali (IT);
WG – Warrant Group SRL (IT);
Fundacion Tecnalia Research &
Innovation (ES); (Archer Technicoat Ltd (UK); ERBICOL SA (CH).
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HPCSENS – High-Precision Capacitive Ultra-Low Moisture Sensor
for Industrial Applications
The project comprises the design and development of a high-precision
and high-resolution capacitive ultra-low moisture sensor for industrial
applications that allows big energy savings.
Laboratory instruments available today do not permit fast moisture measurements, which could be exploited for the optimization and management of the processing steps of polymer industry.
In order to fill this technological gap, the in-line capacitive ultra-low
moisture sensor developed during the project was designed and developed
to reduce the energy consumption during the drying process, guarantee
product quality by precisely controlling the moisture content of polymers,
and minimize the waste of raw material.
Capo progetto
Diego Barrettino
diego.barrettino@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISEA
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
Bry-Air Prokon SAGL, Balerna
(CH)
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MADMAX – Advanced Material Textile for Reinforced Structures for
Complex Lightweight Applications
The needs concerning composites structure is increasing. Limits
to their development are: high cost production, long and labor-intensive production, quality issues, lack of versatile and flexible process,
tailored properties difficult to achieve with current technologies, low
qualified skillness. MADMAX consortium have the ultimate goal of: (i)
transform traditional industry through new processes, high-added value products and new business models; (ii) fostering scale-intensive and
specialised suppliers industry; (iii) promoting Science-based Industry
Capo progetto
Andrea Castrovinci
Ente finanziatore
European Commission
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Kringlan composites AG (CH)
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MITRASPRING – Dispositivo micro-invasivo per il rimodellamento e
la riduzione del rigurgito mitralico
Questo progetto vuole studiare la fattibilità di un dispositivo miniaturizzato in grado di compensare il cedimento, fisiologico o patologico, dell’anello periferico della valvola mitrale, e migliorare, in tal modo, l’efficienza
cardiaca. Nella sua concezione base Mitraspring consiste in una molla
precaricata da impiantare, in uno o più esemplari via cateterismo della
vena femorale, sull’anello mitralico. Una volta rilasciato il dispositivo,
l’effetto elastico della molla richiama a sé i lembi ripristinando, totalmente
o in parte, il cedimento iniziale.
Capo progetto
Igor Stefanini
Ente finanziatore
Fondazione Cardiocentro
Ticino – FCCT
DTI – ISEA
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Ticino– FCCT (CH)
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MWMed – studio di fattibilità per la detezione di tumore al seno
attraverso un sistema a microonde
Lo studio di fattibilità mira all’analisi e la verifica di principio per lo sviluppo
di un’innovativa tecnica di indagine tomografica a microonde focalizzata
sulla detezione precoce di tumori al seno.
Lo studio è stato condotto con l’intento di studiare le migliori tecniche di
indagine a microonde come pure la creazione di una banca dati creata
con misure di laboratorio su tessuti reali con il fine di creare un modello di simulazione elettromagnetica che consentirà in futuro lo sviluppo
di tutto il sistema di misura.
Capo progetto
Manuela Maffongelli
manuela.maffongelli@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISEA
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
Centro di senologia della
Svizzera Italiana (CH); Istituto
cantonale di Patologia (CH).
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My-WEAR – Customized Green, Safe, Healthy and Smart Work and
Sports Wear
The My-WEAR project develops a new generation of customised,
green, safe, healthy and smart work-wear and sports-wear products
for elderly, obese, diabetics and disabled. Therefore an innovative data
integration platform gathering consumers data is developed for customisation and extended services providing comfort, safety and health
related functionalities. Moreover, a textile intrinsic communication layer
is designed to provide garments and shoes sensing and monitoring
capabilities. Furthermore, adaptive footwear production processes are
developed, based on flexible robot cells. New recyclable components
are developed, as well as LCA and eco-design tools for greener consumer products.
Capo progetto
Paolo Pedrazzoli
Ente finanziatore
European Commission
DTI – ISTePS
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
Base Protection Srl (IT);
Consiglio Nazionale delle Ricerche (IT); KLOCKNER DESMA
ShoeMachinery GmbH (DE);
Ohmatex ApS (DK); Centro Tecnologico das Industrias Textil
e do Vestuario de Portugal (PT);
Synesis (IT).
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Pathfinder – European research and innovation agenda for future
simulation and forecasting technologies
The Pathfinder project investigates the role of simulation and forecasting technologies (S&FT) as a lever to increase manufacturing performance and proposes the development of a roadmap capable to point
out key challenges for their future development. Starting from a review
of the state-of-the art in research and practice, research priorities that
should drive the development of next generation S&FT are identified.
The creation of a knowledge network that could act as a meeting point
for experts, users and solution producers is also promoted.
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Capo progetto
Donatella Corti
donatella.corti@supsi.ch
Ente finanziatore
European Commission
DTI – ISTePS
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Technology Transfer Systems
Srl – TTS (IT); Delcam PLC (UK);
Holonix Srl (IT);
Technologie Initiative Smartfactory KL e.V. (DE); University
of Patras (GR); Politecnico
di Milano (IT).
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PharmaID
Studio, progettazione, realizzazione, collaudo di tags RFID passivi per
il settore farmaceutico (logistica, monitoraggio delle scorte e anticontraffazione) producibile in miliardi di pezzi.
Obiettivi del progetto:
- prevenire la contraffazione di medicamenti
- certificare l’integrità di medicamenti e monitorare la loro ev. permanenza in condizioni critiche
- tracciare medicamenti in tutta la loro catena di distribuzione.
Capo progetto
Ricardo Monleone
ricardo.monleone@supsi.ch
DTI – ISEA
Partner esterni
Cerbios SA (CH); ADA-Project
(IT); Nexse (IT); Università della
sapienza Roma (IT).
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2010
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Pi.Lo.Ti. – Piemonte Lombardia Ticino in rete
Il notevole flusso commerciale instauratosi tra Italia e Svizzera risente
di un’integrazione fra le aree di confine parziale e fortemente squilibrata.
Il progetto Pi.Lo.Ti. mira a promuovere lo sviluppo di una rete di collaborazioni che unifichi i diversi e spesso complementari punti di forza delle due
economie confinanti tramite lo sviluppo di un network dei lavori professionali transfrontalieri come nucleo capace di testimoniare e stimolare
l’utilità della collaborazione transfrontaliera del lavoro.
Capo progetto
Andrea Francesco Barni
andrea.barni@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISTePS
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Camera di Commercio Industria e artigianato Verbano
Cusio Ossola (IT); Camera di
Commercio Industria e artigianato di Varese (IT); Tecnoparco
del Lago Maggiore (IT); Piffaretti-Olivieri trasporti (CH).
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POWERSTIM – Microgeneratore per l’auto-alimentazione
di pacemaker e neuro-stimolatori: studio di fattibilità
Studio di fattibilità per lo sviluppo e la realizzazione di un dispositivo medicale che permetta di prolungare l’autonomia dei pacemaker, tramite
conversione di parte dell’energia cinetica, proveniente dall’attività fisica
del paziente, in energia elettrica. Il semplice camminare, per almeno
1 ora e 30 minuti al giorno, permette di generare mediamente, metà
del fabbisogno energetico tipico di un pacemaker (2 Joule/giorno)
e quindi, raddoppiare di fatto l’autonomia dell’accumulatore integrato.
Capo progetto
Igor Stefanini
DTI – ISEA
Partner esterni
Ticino – FCCT (CH)
Ente finanziatore
Fondazione Leonardo;
Ticino – FCCT.
Anno d’inizio
2009
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PsPension11 – Un nuovo sistema informativo al supporto
dei processi per la gestione di fondi pensione LPP
PSPension11 rappresenta un prodotto informatico di gestione previdenziale in grado di fornire prestazioni a piccoli/medi istituti previdenziali come pure a fondazioni di dimensioni più consistenti. Si tratta della
prima soluzione web del settore, comprensiva di un sistema di workflow, elevato grado di usabilità, sicurezza ed integrazione con sistemi
informativi esterni e accesso da dispositivi mobili. Ciò crea inoltre un
centro di competenza LPP, in particolare per quanto concerne la definizione, il calcolo e la simulazione di piani assicurativi.
Capo progetto
Patrick Ceppi
patrick.ceppi@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISIN
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
Nakama Solutions AG (CH)
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PTA – Piattaforma Tecnologica Alpina
Il progetto strategico PTA (Piattaforma Tecnologica Alpina) trae la sua
origine da un’analisi dei punti di debolezza in ambito ICT nei territori transfrontalieri. La SUPSI in particolare si è occupata delle azioni tecniche
riguardanti la Piattaforma Tecnologica Virtualizzata (PTV) e Web-GIS.
PTA garantisce l’immediata utilità e fruibilità di servizi cartografici federati che rispondono ai problemi legati alle rappresentazioni cartografiche
su un continuum territoriale e di un sistema di rilevamento e analisi dati.
Capo progetto
Patrick Ceppi
patrick.ceppi@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISIN
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
USI (CH); Cantone Ticino (CH);
Regione Lombardia (IT);
Regione Piemonte (IT); Regione
Valle d’Aosta (IT); Provincia
autonoma di Bolzano (IT);
IREALP (IT).
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React2 – Radio Enabled Activity Control Kit
Il sistema, sviluppato con lo scopo di garantire alle persone con disabilità
una migliore interazione con l’ambiente che li circonda, è composto
da un’unità centrale e da etichette elettroniche da collocare all’interno
di locali pubblici (aule scolastiche) e privati (abitazioni) dove soggiornano ragazzi e adulti con disabilità. L’unità centrale è interfacciata con
i dispositivi già usati dalla Fondazione Informatica per la Promozione
della Persona Disabile e permette di avviare applicazioni didattiche o
attività ludiche.
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Capo progetto
Andrea Salvadè
andrea.salvade@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISEA
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
FIPPD-CID, Fondazione
Provvida Madre (CH); Cantone
Ticino (CH); Lions Club (CH);
Meet Sagl (CH).
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Realization of an adaptive control for a synchronous compact
permanent magnet synchronous motor
The main objective of this CTI project is the improvement of the precision
and of the performances in the linear permanent magnet synchronous
motors of Jenny Science AG. The control concept that has been developed
at SUPSI during a past collaboration has been further simplified with a
set-up operation and auto-tuning method. The physical parameters
have to be identified automatically, in order to optimize the control parameters. Furthermore the control performances have to be considerably
improved, especially for applications where constant speeds are required.
Capo progetto
Mikael Bianchi
mikael.bianchi@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISEA
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
Jenny Science AG (CH)
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REMPLANET – Resilient Multi-Plant Networks Model in nonhierarchical manufacturing networks
REMPLANET aims to develop methods, guidelines and tools for the
implementation of the Resilient Multi-Plant Networks Model in non-hierarchical manufacturing networks, characterised by non-centralised
decision making. A resilient organization effectively aligns its strategy,
operations, management systems, governance structure, and decision-support capabilities so that it can uncover and adjust to continually
changing risks. REMPLANET model and tools will focus on the integration of the customer driven innovation influence in the products and
manufacturing processes design and management.
Capo progetto
Luca Canetta
luca.canetta@supsi.ch
Ente finanziatore
European Commission
DTI
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
Polytechnic University of
Valencia (ES); IKERLAN Technological Research Centre (ES);
RWTH Aachen University (DE);
University of Liverpool (UK);
BIMATEC-Soraluce (DE); Festo
AG & Co. KG (DE).
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RIAMEC – Rianimatore meccanico per sale di cateterismo
In commercio troviamo alcuni sistemi automatici adibiti al massaggio
cardiaco che non consentono l’utilizzo sotto illuminazione a raggi X,
tipica situazione che si presenta negli interventi di cardiologia mininvasivi. Le masse metalliche in essi contenute si trovano sulla linea d’illuminazione dei raggi X ed impediscono una corretta visione del punto
d’intervento. Questo progetto ha permesso di realizzare un prototipo
preindustriale di un massaggiatore cardiaco in grado d’eseguire un massaggio automatizzato in assenza di mascheramento dei raggi X sulla
zona d’intervento.
Capo progetto
Igor Stefanini
Ente finanziatore
Ticino – FCCT
DTI – ISEA
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Ticino – FCCT (CH);
Fondazione Ticino Cuore (CH);
Federazione Cantonale Ticinese
Servizi Autoambulanze (CH).
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Right Shoes
RIGHT SHOES intende sviluppare un servizio del tutto nuovo per il settore calzaturiero, che permetta al cliente finale di acquistare attraverso
un portale internet dedicato un nuovo paio di scarpe che risulti il più adatto possibile alla misura del suo piede, scegliendo tra modelli proposti dai
marchi calzaturieri che aderiranno al servizio. Per poter fornire questo
servizio è necessario disporre di una corretta misura del piede, effettuare un corretto abbianamento piede – scarpa e assicurare la fruibilità
del servizio dai diversi attori coinvolti.
Capo progetto
Marzio Sorlini
Ente finanziatore
DTI – ISTePS
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
UTD – Unique Trend Developments SA (CH)
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SMARTEES – Multifunctional Components for Aggressive Environment in Space Applications
Lo scopo del progetto consiste nello sviluppo di strutture in materiali
compositi ceramici per applicazioni in campo aerospaziale, in particolare
per la produzione di sistemi di protezione termica riutilizzabili. A causa
delle condizioni ambientali particolarmente a cui sono sottoposti tali
sistemi, le strutture sviluppate nel corso del progetto saranno orientate
alla produzione di un componente multistrato in grado di garantire le
prestazioni richieste. L’obiettivo finale del progetto consiste nella realizzazione di un prototipo del sistema di protezione termica, che sarà testato
in condizioni di rientro atmosferico simulato.
Capo progetto
Alberto Ortona
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
Politecnico di Torino (IT);
TECNALIA-INAS (ES); ERBICOL
SA (CH); NCSRD – National
Center for Scientific Research
(EL); EADS (DE); AIT – Austrian
Institute of Technology (AT).
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S-MC-S – Sustainable Mass Customization – Mass Customization
for Sustainability
The S-MC-S project aims at supporting European manufacturing enterprises to adapt to global competitive pressures by developing methods
and innovative enabling technologies towards a personalized, customer
oriented and eco-efficient manufacturing, across a broad range of sectors.
To this end, S-MC-S vision is to define and research a new production
paradigm, Sustainable Mass-Customization, while also presenting Customization as one of the main driving forces behind the future success
of Sustainability.
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Capo progetto
Andrea Bettoni
andrea.bettoni@supsi.ch
Ente finanziatore
European Commission
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Co.Fi.Plast Srl (IT); Asociacion
de Investigacion de las Industrias
del Curtido y Anexas (ES);
Instituto Tecnologico y de Estudios Superiores de Monterrey
(MEX); Conceria INCAS SpA (IT);
Thema System Srl (IT).
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SoLiTe – Soil Liquefaction Test
Sistema di misura basato sulle microonde per la valutazione del rischio
di liquefazione di un terreno alluvionale per meglio valutare la realizzazione o il risanamento di infrastrutture architettoniche. Lo strumento portatile permette di stabilire in tempo reale la quantità e la distribuzione
dell’acqua nel sottosuolo nelle sue varie stratificazioni fino a una ventina
di metri come pure la misura del livello della falda acquifera.
Capo progetto
Damiano Pellegrini
damiano.pellegrini@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISEA
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Smartec SA (Gruppo Roctest)
(CH); Lombardi SA (CH).
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SOMMACT – Self Optimising Measuring Machine Tools
SOMMACT aims at supporting the transformation of the machine tool
industry to strengthen Europe’s ability to compete in terms of high added
value for the customer (as cost-based competition is not compatible
with the goal of maintaining the Community’s social and sustainability
standards) by promoting the development and validation of innovative
production hardware and control system founded on understanding,
evaluating and controlling production system performances.
Capo progetto
Giuseppe Landolfi
giuseppe.landolfi@supsi.ch
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
Alesamonti Srl (IT); Havlat GmbH
(DE); ISM 3D Srl (IT); Weiss
GmbH (DE); Istituto Nazionale
di Ricerca Metrologica (IT);
Technology Transfer SystemSrl
(IT); KOVOSVIT MAS a.s. (CZ);
Fidia SpA (IT); IBS Precision
Engineering (NL).
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THOR – Innovative thermal management concepts for thermal
protection of future space vehicles
Il progetto THOR ha come obiettivo lo sviluppo di TPS (Thermal Protection Systems) per applicazioni aerospaziali capaci di fornire una
protezione termica sia passiva (tramite l’utilizzo di compositi ceramici
contenenti fibre ad alta conducibilità) che attiva (tramite l’implementazione di componenti ceramici porosi che utilizzino dei fluidi per il raffreddamento). La fase di progettazione, che prevede un ampio utilizzo
di strumenti di modellazione e simulazione, sarà seguita dalla realizzazione del componente e dalla valutazione delle sue prestazioni in un
tunnel al plasma.
Capo progetto
Alberto Ortona
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – ICIMSI
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
DLR (DE); TECNALIA (ES); ERBICOL SA (CH); TUBITAK – Turkiye
Bilimsel ve Teknolojik Araştırma
Kurumu (TR); FGE – Fluid Gravity
Engineering Ldt (UK).
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WoolTI
Il progetto WoolTI intende sviluppare metodologie e strumenti sostenibili per riscoprire e rivitalizzare una delle più antiche espressioni della
cultura locale svizzera: la produzione e lavorazione della lana. Obiettivo
è la creazione di un Network Sostenibile per la lavorazione della lana che
supporti lo sviluppo processi produttivi innovativi a bilancio ambientale
positivo, la definizione di nuove strategie di business con ricadute dirette
sul territorio, e promuova nuove attività e nuovi percorsi lavorativi
con notevole impatto sociale in valle Verzasca, mantenendo sul territorio le giovani generazioni.
100
Capo progetto
Marzio Sorlini
Ente finanziatore
DTI - ICIMSI/ISTePS
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
ProVerzasca (CH); Regazzi SA
Gordola (CH); Sara SA Tenero
(CH); FTCACO (Federazione
Ticinese Consorzi Allevamento
Caprino e Ovino) Cugnasco
(CH); Comune di Sonogno (CH).
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Nuovi modelli
imprenditoriali per
lo sviluppo sostenibile
del territorio
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Asse 4– Nuovi modelli imprenditoriali per lo sviluppo sostenibile del territorio
Il processo di globalizzazione dei mercati
ha cominciato a modificare i sistemi
economici regionali a partire dagli anni ’90.
L’ondata di opportunità offerte dai paesi
di recente industrializzazione (Cina ed India
in particolare) ha generato pure una
riconfigurazione della divisione internazionale del lavoro dovuta ad una nuova
ridistribuzione delle attività produttive.
Questo fenomeno non tocca solo le grandi
multinazionali ma le imprese di piccole
dimensioni che aumentano il volume d’affari
eseguiti nei nuovi mercati.
L’internazionalizzazione delle attività
economiche sta entrando in un’ulteriore fase
che porterà ad un “riequilibrio internazionale
delle competenze”. Tre fenomeni stanno
emergendo in modo chiaro: primo, la
ricchezza generata nei mercati emergenti ha
stimolato la domanda interna al punto
in cui i nuovi mercati stanno diventando veri
consumatori e motori di crescita mondiale;
secondo, le attività economiche dominanti
stanno perdendo per sempre la caratteristica
di bilateralità tra paese industrializzato
e paese in via di sviluppo, per prendere una
forma complessa, alla ricerca d’opportunità
globali. Terzo, le imprese dei mercati
emergenti hanno spesso accumulato
capitale necessario per divenire giocatori
globali, pronti ad investire in nuove attività e
innovazione. La sfida competitiva è quindi
globale.
Le opportunità ad essa legate vanno colte
ponendo in essere strategie basate sui
moderni processi innovativi, caratterizzati da
multidimensionalità, interdisciplinarità,
interdipendenza, molteplicità di conoscenze,
di competenze, di effetti, di costi e di benefici
economici, sociali, ambientali e territoriali.
1,7 mio
Fondi acquisiti da terzi
per i progetti d’asse
nel periodo 2009-2013
24
assegnati all’asse
per il periodo 2009-2013
8
103
La sfida della complessità
L’aumento di complessità sta interessando sempre più ambiti e settori
e sta diventando una vera e propria sfida per chi è chiamato a operare, decidere e guidare sistemi organizzativi reali (imprese, progetti, enti governativi).
Il progetto ha esplorato in modo marcatamente interdisciplinare se e
quanto i moderni approcci di modellizzazione dei sistemi complessi possano essere applicati come concreto supporto decisionale nella gestione
dei sistemi organizzativi reali. Inoltre il progetto permetterà di identificare
e di mettere in rete le attuali competenze presenti in SUPSI (DSAS, DSAN,
DTI e FFHS)
La “scienza” della complessità è un’area di
studio ancora in pieno sviluppo, emersa negli
ultimi decenni dall’interazione fra diverse
discipline scientifiche: cibernetica, biologia,
fisica, matematica, informatica, ingegneria
dei sistemi, ecologia, economia, ecc. (Jackson,
2000) fornisce un’ottima panoramica storica. Per una panoramica divulgativa vedi
Gandolfi (1999).
Questo progetto intende applicare a casi
reali e confrontare fra loro tre diversi approcci di simulazione di sistemi complessi:
Capo progetto
Alberto Gandolfi
alberto.gandolfi@supsi.ch
www.supsi.ch/dsas
Team di ricerca
Willi Bernhard
Andrea Cavicchioli
Andrea Rizzoli
Matteo Salani
DTI – ISIN/ IDSIA
Partner esterni
Ente Ospedaliero cantonale EOC
Clinica Luganese (CH)
Ente finanziatore
1
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8
a. Discrete Event Simulation an acceleration
sensor
Data-Flow-Diagrams (DFD, invented
by Tom de Marco in 1960 for structured analysis) are used for the graphical
modelling of the behaviour of a complex
system. DFD’s have graphical elements,
which are connected together and form
a network representation of a system.
The DFD portrays the system in terms of
its component pieces with all interfaces
among the components indicated. Hence
DFD’s focus on the movement of data-objects between external entities and
processes and between processes and
data stores (Queues). The data-objects
can represent people, material, money
or information; they flow through
the DFD-network which gives them
a live-cycle.
The modelling concept allows to describe and analyse any kind of complex
system like industrial factories including people and manufacturing, traffic
systems with airplanes, pedestrians and
other vehicles or other systems including
assurance or banking with money flow,
document-flow etc.
Simulazione a eventi discreti del flusso
pazienti in un Pronto Soccorso.
Questa metodica di simulazione è stata
applicata al funzionamento di un Pronto
Soccorso in un ospedale acuto del Canton
Ticino.
b. Sistemi di ottimizzazione combinatoria
L’unica maniera per studiare i sistemi caratterizzati da complessità combinatoria
è rinunciare alla forza bruta (l’enumerazione di tutte le possibili soluzioni) ed
usare metodi della Ricerca Operativa
esatti od euristici.
Tali metodi permettono di modellizzare
problemi di ottimizzazione definendo
una funzione obiettivo che si vuole
massimizzare e un insieme di vincoli che
si vogliono rispettare. I vincoli possono
rappresentare dei vincoli fisici sui valori
che possono assumere le variabili di
controllo o di stato del sistema ma anche
dei vincoli sull’evoluzione spazio/temporale di queste variabili e delle relazioni
di dipendenza tra le variabili stesse.
applicata all’ottimizzazione dell’allocazione
di risorse (in particolare spazi) in una clinica
del Luganese
c. Systems Dynamics
Questo approccio si basa sulla metodica della dinamica dei sistemi (System
dynamics) e permette di modellizzare
e simulare sistemi, identificandone gli
elementi critici. Il focus è sul comportamento e sulla dinamica dei sistemi complessi, contraddistinte da reti di relazioni
causa-effetto non lineari. L’approccio
permette inoltre, con un procedimento
altamente partecipativo, di definire le relazioni e gli impatti sistemici fra i singoli elementi, permettendo di identificare
gli elementi critici, attivi e passivi all’interno del sistema, come pure di capire
meglio i cicli di feedback che si creano fra
gli elementi.
applicata alla dinamica sistemica che sottende il Piano Energetico cantonale (PEC),
al flusso di pazienti in un Pronto Soccorso
di un ospedale acuto del Canton Ticino
e alle problematiche di pianificazione del
settore Customer Service di un’azienda
industriale ticinese
Simulazione della dimanica
di un problema presso
un’industria svizzera
(settore Customer Service).
105
Gli stabilimenti industriali FFS di Bellinzona: Potenziali
di sviluppo in un’ottica di rilancio della politica industriale regionale
Lo studio, sollecitato dal comitato di sciopero, commissionato dal Consiglio
di Stato e favorito dagli sviluppi della Tavola rotonda presieduta dall’avvocato
Fritz Steinegger, ha messo in evidenza gli elementi conoscitivi in base
ai quali poter affrontare le scelte sul futuro sviluppo degli SI-Bel, individuando
notevoli potenziali di sviluppo e capacità innovative da sostenere attraverso
un processo di crescita delle competenze tecniche e commerciali. In questo
senso, lo studio va inteso come base di partenza per le discussioni sui futuri
scenari di sviluppo degli SI-Bel, in un periodo di profondi mutamenti del settore dei trasporti ferroviari su scala europea.
Capo progetto
Roman Rudel
roman.rudel@supsi.ch
www.supsi.ch/isaac
Team di ricerca
Siegfried Alberton
Federico Corboud
Spartaco Greppi
Andrea Huber
Christian Marazzi
Matteo Poretti
DACD – ISAAC
DSAS
Ente finanziatore
Cantone Ticino
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8
Lo studio, che analizza la recente situazione
degli Stabilimenti Industriali di Bellinzona
(SI-Bel) nel contesto del mercato dei trasporti in fase di radicale trasformazione,
permette di affermare come la scelta
di attuare un piano di profonda ristrutturazione che avrebbe portato alla chiusura
degli SI-Bel e al trasferimento delle attività
produttive oltre Gottardo, e nel settore
privato, non sia giustificabile, né sotto il profilo
strettamente aziendale (redditività, utili,
competitività, elevato valore aggiunto,
sinergie) né sotto quello strategico, in un
momento storico in cui la mobilità sostenibile
di merci e persone mostra crescenti potenzialità di sviluppo.
Gli SI-Bel risultano essere una realtà economica solida, con costi del personale stabili
ed in linea con i maggiori concorrenti, un peso
di capitale molto basso grazie agli importanti ammortamenti. L’impianto risulta per
questi motivi competitivo, assicurando
posti di lavoro fondamentali per un’intera
regione. Grazie alla presenza di un settore
di engineering vicino alle preoccupazioni
della produzione, gli SI-Bel hanno un ottimo
potenziale per creare un rapporto sinergico e virtuoso con il sistema formativo e il
settore della ricerca e sviluppo del Cantone. Dall’inizio della crisi nel 2008 ad oggi
l’attività degli SI-Bel è andata aumentando,
sono stati assunti nuovi collaboratori e la
produttività del lavoro non ha dato segni
di cedimento.
Non si possono nascondere alcune perplessità circa il livello dei costi della materie
prime, lo sviluppo tecnologico con gli
elettrotreni che richiederebbero agli SI-Bel
106
adattamenti strutturali e organizzativi per
la loro manutenzione. La criticità maggiore
riguarda, però, la questione strategica relativa alla definizione del ruolo della manutenzione per l’azienda madre e relativa alla
missione degli SI-Bel, quale centro di costo
o di profitto. In questo ambito pesa particolarmente la lunga storia di un operatore
monopolistico che difficilmente riesce
a cambiare il suo approccio al mercato ormai
liberalizzato e a cogliere le nuovo opportunità.
Gli SI-Bel possono posizionarsi strategicamente nel mercato, beneficiando di una
collocazione privilegiata sull’asse Nord-Sud.
Pensando ai futuri sviluppi del traffico ferroviario europeo e dei settori della manutenzione ad esso collegati, in particolare ai settori
delle infrastrutture, dei servizi, del materiale
rotabile e del controllo ferroviario, puntare
sugli SI-Bel potrebbe rivelarsi un fattore
economicamente e finanziariamente più che
sostenibile e in grado di contribuire al rilancio
dell’intera economia regionale.
Lo studio ha confermato come gli SI-Bel
abbiano un notevole potenziale di crescita.
Sarebbero comunque necessari alcuni interventi specifici, segnatamente un elevato
orientamento verso il cliente nel concepire
il servizio di manutenzione, investimenti
organici e puntuali e chiare decisioni strategiche relative alle competenze decisionali
e al ruolo della manutenzione.
A giudizio degli estensori del rapporto, le potenzialità delle officine emergerebbero con
particolare forza attraverso la creazione
di un centro di competenze che sappia favorire
e accompagnare il passaggio a forme di mobilità sostenibile, sempre più basata sul vettore
elettrico, fungere da laboratorio di nuove
figure professionali e da catalizzatore
di nuovi profili formativi.
Per concretizzare questo progetto occorre
riflettere su nuove forme di governance
nell’ambito della politica economica regionale che sappiano attingere alle esperienze
accumulate negli stabilimenti di Bellinzona
e valorizzare le potenzialità intrinseche ai
nuovi principi dello sviluppo locale e sostenibile, conciliando preoccupazioni di ordine
economico con quelle energetiche – ambientali e sociali.
In conclusione, il processo di liberalizzazione
del settore ferroviario, i cambiamenti normativi legati a tale processo, la crescente importanza delle trasformazioni tecnologiche
e l’apparizione di nuovi operatori in un mercato sempre più frammentato aprono nuove
opportunità di sviluppo che però sarebbe
difficile cogliere seguendo percorsi di analisi
confinati entro un approccio prettamente
aziendalistico, attento soltanto agli indicatori di performance di breve termine.
Manutenzione delle sale, FFS.
Previsione dello sviluppo delle ore
di lavorazione della manutenzione
pesante. Elaborazione SUPSI, 2009.
Manutenzione pesante, FFS.
107
Studio d’aggregazione dei comuni del Bellinzonese
A seguito dell’istanza per l’avvio di una procedura di aggregazione
promossa da 17 comuni del Bellinzonese, il Gran Consiglio ha nominato
una commissione incaricata di elaborare lo studio di aggregazione da
sottoporre alla popolazione in votazione consultiva. Lo studio ha come
obiettivo quello di elaborare una “Carta dei valori” (Modulo 1) su cui
poggiare soluzioni istituzionali (Modulo 2) valorizzando temi strategici
(Modulo 3). Questi lavori saranno completati dalla definizione di un
piano finanziario e delle opere.
Capo progetto
Siegfried Alberton
siegfried.alberton@supsi.ch
DSAS – CCinno3
Partner esterni
Fiduciaria Consavis SA (CH)
Ente finanziatore
Dipartimento delle Istituzioni,
Sezione enti locali; 17 comuni
partecipanti allo studio d’aggregazione.
Anno d’inizio
2013
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Il settore dell’audiovisivo nella Svizzera italiana
Il progetto mira a descrivere in modo dettagliato il settore audiovisivo
nella Svizzera italiana e identificarne i potenziali di sviluppo. Lo studio
si è proposto di svolgere un’analisi attenta del settore audiovisivo cantonale, considerando il contesto nazionale e internazionale entro cui opera,
valutandone l’offerta e rilevandone le prospettive per identificare le possibili
misure e azioni per aiutare il settore a costituirsi in filiera performante.
Capo progetto
Jean-Pierre Candeloro
jeanpierre.candeloro@supsi.ch
Ente finanziatore
Dipartimento delle finanze
e dell’economia
DACD – LCV
DSAS
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Università della Svizzera
italiana, Facoltà di scienze
della comunicazione (CH)
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L-Inn – Revisione della Legge per l’innovazione economica
A seguito della valutazione della Legge per l’innovazione economica
(L-Inn), il Dipartimento delle finanze e dell’economia ha deciso di approfondire lo scenario che tende a riposizionare la L-Inn all’interno di una legge
quadro di sostegno e promozione dello sviluppo economico. Attraverso
un metodo misto, laboratoriale e partecipativo (workshop), un gruppo
tecnico, accompagnato dal Centro competenze inno3, ha proposto gli
orientamenti, gli obiettivi, i campi di applicazione, le misure e la struttura
di governance della nuova legge.
108
Capo progetto
Siegfried Alberton
DSAS – CCinno3
Partner esterni
e dell’economia, Ufficio
per lo sviluppo economico
Ente finanziatore
e dell’economia, Ufficio per
lo sviluppo economico
Anno d’inizio
2012
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Gestione dell’innovazione alla RUAG Aviation: dalla strategia
all’implementazione in un’ottica di Open Innovation
Il Centro competenze inno3, unitamente all’area di Marketing & Sales
del Dipartimento scienze aziendali e sociali (DSAS), sta svolgendo con
RUAG RAFP un progetto di ricerca-azione seguendo l’approccio Open
innovation. L’obiettivo consiste nell’accompagnare RUAG nel delicato
processo di gestione strategica che permetterà all’azienda, attraverso
adeguate innovazioni nel modello di business, di identificare e cogliere le
opportunità, presenti e future, del settore dell’aviazione, militare e civile.
Capo progetto
Siegfried Alberton
DSAS – CCinno3
Ente finanziatore
RUAG RAFP
Anno d’inizio
2013
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Successione aziendale in Ticino – Un’indagine empirica
Negli ultimi anni il problema della trasmissione d’azienda è stato
al centro di molti studi di altrettanti centri di ricerca, evidenziandone l’attualità. Questo progetto affronta il tema in modo ampio, innovativo, multidisciplinare e legato al contesto territoriale del nostro Cantone. L’obiettivo è
dimensionare il fenomeno, capire il quadro in cui si inseriscono la successione
e la trasmissione d’impresa in Ticino. Lo studio costituisce il primo tassello
di una ricerca-azione che proseguirà con ulteriori ricerche, approfondimenti
e applicazioni.
Capo progetto
Ornella Piana
ornella.piana@supsi.ch
DSAS – CCinno3
Partner esterni
Gruppo Multi, Locarno (CH)
Ente finanziatore
Gruppo Multi, Locarno
Anno d’inizio
2011
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Processo di trasmissione d’impresa: test di un modello
per le PMI ticinesi
Il test del modello presso le PMI ticinesi costituisce il primo passo di un
percorso che mira ad affrontare la tematica in modo ampio, innovativo,
multidisciplinare e legato al contesto territoriale del nostro Cantone.
L’obiettivo del test è quello di mettere a punto un modello specificamente
orientato alle PMI ticinesi e alle loro caratteristiche, che consenta
di rilevare proattivamente e tempestivamente le problematiche insite
in un processo di trasmissione d’impresa, abilitandone il successo.
Capo progetto
Ornella Piana
ornella.piana@supsi.ch
Ente finanziatore
e dell’economia
DSAS – CCinno3
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Gruppo Multi, Locarno (CH);
Fiduciaria Mega, Lugano (CH).
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per la conoscenza
e la comunicazione
110
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Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza
e la comunicazione
La nascita di una società globale è stata
indotta anche dallo sviluppo di nuove
soluzione tecnologiche per lo scambio di
informazioni, di beni, di servizi e per lo
spostamento delle persone. I cambiamenti
risultanti sono di portata ampissima. La
necessità di aggregare competenze
tecniche, sociali e gestionali e le indubbie
conseguenze economiche ingenerate dai
sistemi relativi alla elaborazione e la
gestione dell’informazione e della conoscenza sono una realtà e una necessità
operativa per tutti. Nuove metodologie di
trattamento dell’informazione permettono
di sviluppare i sistemi di informazione e
le conoscenze estendendo le possibilità di
valutazione e decisione oltre che di comprensione del comportamento.
21 mio
Fondi acquisiti da terzi
per i progetti d’asse
nel periodo 2009-2013
164
assegnati all’asse
per il periodo 2009-2013
35
L’ulteriore sviluppo di una società “intelligente” è la prossima frontiera non solo in
molti campi scientifici ma soprattutto delle
applicazioni nelle più svariate attività
umane. Sempre di maggiore importanza
sono anche le caratteristiche di qualità
e usabilità nei confronti dei destinatari poiché
i sistemi di gestione dell’informazione
hanno assunto un carattere pervasivo e
una distribuzione in molti ambiti dell’attività
quotidiana.
111
WHATIF – Planning and Management of Rail Freight
Transportation Networks
The WHATIF project has developed an innovative decision support system to improve tactical and operational planning of combined transport
logistic operators. Intermodality is the way forward in the transportation business, as environmental and economic concerns make road-only
transport less attractive. Still, combined transport operators are facing
tough competition by road only transport in this transition period and they
are in great need of tools and methodologies to improve the performance
of their operations. The WHATIF project delivered a decision support tool
which enabled to improve the efficiency of train disposition.
Scheduling and routing train on a rail network is a complex task. International trains,
spanning many countries pose even more
problems, but each rail company operates
just a few of such trains. Imagine now all of
your trains are international long distance
trains, you have limited rolling stock, you
face a highly seasonal and variable demand,
your trains usually are assigned the lowest
priority by rail network operators, and you
have pictured a good representation of the
daily problems of a combined transport
intermodal operator.
Capo progetto
andrea@idsia.ch
www.idsia.ch
Team di ricerca
Janos Barta
Matteo Salani
Corrado Valeri
DTI – IDSIA
Partner esterni
Hupac Intermodal SA
Ente finanziatore
Marzo 2011, 24 mesi
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The objective of the WHATIF project, sponsored by the Commission for Technology
and Innovation of the Swiss Confederation,
and jointly developed by IDSIA, a research
institute based in Canton Ticino, and by
Hupac Intermodal SA, one of the leading
European companies, was to provide
a solution to the planning and management
problems which affect all rail freight transport companies.
WHATIF developed a suite of methods,
algorithms and efficient and user-friendly
implementations supporting managers
at various management levels: from strategic
planning, such as rolling stock circulation
problems, to operational management
problems, such as online train dispatching.
The approach to the problem was to decompose a system management problem
into two hierarchically structured problems: first a management problem is solved
offline on a longer horizon, using a feedforward scheme; the solution of the above
problem is then used as the reference value
112
(set- point) for the solution of an online
operational management problem, which
is solved on a shorter time horizon.
WHATIF DSS is structured in the following
elements:
◆ WHATIF Composer (WCO): a software
application that computes optimized train
circulation plan. WCO can be used for
strategic planning regarding the opportunity of opening new or closing existing
relationships and by modifiying
the schedule or the timetable. WCO solves
the rolling stock circulation problem;
◆ WHATIF Planner (WPL): a software application for the operational dispatching
of trains from terminal to terminal. WPL,
also using the WHATIF simulator briefly
described below, solves the train dispatching problem.
The WHATIF decision support system is
currently being deployed at Hupac Intermodal SA. The first feedback is encouraging,
as it allows managers to solve their task
in a more rapid and effective way. In particular, WHATIF is proving itself as a valuable
tool for the strategic planning of commercial
routes: testing whether a new connection
is economically and technically viable can
be done in a matter of minutes, against a
previous effort of many hours. WHATIF
is also demonstrating its validity as a support
tool for dispatching trains from the wide
network of terminals served by Hupac. The
train dispatcher can easily consult the DSS
to both easily access facts and figures on key
train indicators, and also ask the DSS
for support in making informed decisions.
Pubblicazioni
Barta, J., Rizzoli, A., Salani, M. &
Gambardella, L. (2012) Statistical
Modelling of Delays in a Rail Freight
Transportation Network. In:
Proceedings of the 2012 Winter
Simulation Conference.
Rizzoli, A., Salani, M., Valeri, C.,
Barta, J., Croci-Torti, S., Croci,
A., Barbone, A. & Gambardella,
L. (2012) WHATIF: A Decision
Support System for Planning and
Management of Rsail Freight
Networks. In: Proceedings of the
International Conference on
Harbor Maritime and Multimodal Logistics M&S, pp.128-133.
An illustration of the result of
WHATIF Composer over
a multi-terminal relationship
(BUS2-HAMB/HANN) over
a typical week: 12 trains are
served with the rotation
of 4 compositions.
The continental network of Hupac
Intermodal SA.
WHATIF Planner terminal view.
113
WAY – Wearable interfaces for hAnd function recoverY
WAY addresses the scientific problem of recovery of hand function after
amputation, or neurological disabilities like spinal cord injury, brachial
plexus injury, and stroke. The objective is to develop novel non-invasive
multi-source interfacing solutions and learning systems, and to investigate new control and multi-modal sensory feedback paradigms.
The ultimate goal of these efforts is to overcome the limited band-width in
actual Brain-Neural Communication Interfaces (BNCI) and to restore a
physiological bidirectional link between a hand assistive device (HAD) – like
a hand prosthesis or hand exoskeleton – and a patient, and to improve
the patient’s autonomy and quality of life.
Capo progetto
Juergen Schmidhuber
Juergen.schmidhuber@supsi.ch
www.idsia.ch
Team di ricerca
Rupesh Kumar Srivastava
Juxi Leitner
Matthew Luciw
Leo Pape
DTI – IDSIA
Partner esterni
Scuola Superiore Sant’Anna, Pisa
(IT); Umea Universitet, Umea
(SE); Eberhard Karls Universitat
Tubingen, Tubingen (DE);
Guttman Institut, Barcelona (ES);
Ossur hf., Reykjavik (IS).
Ente finanziatore
European Commission
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In the EU, the number of disabled people
with severely limited or no use of one
or both of their arms increases every year.
Every year, there are ~10,000 spinal cord
injuries and hand amputations, and there
are currently ~350,000 individuals with this
type of disability. The fundamental issue in
WAY is how to allow these patients to perform
tasks that are necessary for daily living
activities and that cannot yet be done with
the state of the art physical assistive devices.
There is a need to develop versatile prosthetic/orthotic limbs with intuitive motor
control and realistic sensory feedback.
The link between the HAD and a patient
will be achieved by means of a hardware/
software architecture based on a network
of different wearable distributed interfaces
working in synergy, orchestrated by a controller that interprets and fuses bio-signals
and hand sensor signals, exchanging action
and perception information between
the HAD and the patient.
Two systems: 1. Since transradial amputees
maintain some sensorimotor capabilities
in their residual limb (i.e., myoelectric activity and stump with sensibility), they will
exploit an EMG controller and vibrotactile
system applied on their stump to control
the prosthesis. 2. Conversely, since stroke,
cervical spinal cord injury, and brachial
plexus injury provoke permanent damage
to the upper limb sensorimotor capabilities (no myoelectric signals and arm/hand
with reduced or absent sensibility), higher
hierarchical level signals (EOG and EEG) will
be used to control the hand-exoskeleton;
sensory feedback will be provided by means
of multi-modal vibrotactile, electrotactile
systems on sensory-functional body parts.
Six objectives:
1. Myoelectric smart-sensor for dexterous
prostheses control. In amputees, an EMG
pattern due only to the lifting or maintaining
of the prosthesis can be misclassified into
a hand control movement, resulting in bad
controllability. To tackle this problem,
a control system including EMG and inertial
transducers (i.e. multi-axes position
and acceleration sensors) will be developed.
It combines residual limb’s myoelectric
and dynamic information (speed, posture,
acceleration) so to remove the load
and inertial effects of the robotic hand
on the amputee’s residual forearm.
2. Hybrid EEG-EOG interface for hand exoskeleton control. A non-invasive BNCI system that integrates brain activity (measured
by EEG) and eye movements (measured
by EOG) for detection and interpretation
of movement intent, will be developed
and used to control a multiple DoF hand
exoskeleton.
3. Miniaturized vibrotactile sensory substitution interface. Vibrotactile stimulation
is evoked by a mechanical vibration of the
skin at frequencies of 10–500 Hz. An afferent
sensory substitution system embedded
in the prosthetic socket of amputees will
be investigated, developed and clinically
evaluated. It contains miniaturized vibrating
elements able to convey modulated mechanical vibration on sensory target sites
in the stump.
4. Multi-modal sensory substitution interface for patients with hand dysfunction.
A method for transferring enriched feedback based on electrical stimulation and
recent advances in textile technologies for
unobtrusive monitoring of vital parameters and movements will be exploited. An
array of electrodes in a textile garment will be
employed. Several features of vibrotactile
or electrotactile stimuli can be modulated
and mixed to convey different kinds of
information over this sensory channel: a)
frequency (the main spectral component
of the periodic stimulus); b) intensity (the
strength of stimuli); c) timbre (the content of
harmonics in the spectral representation);
and d) duration, (the time length of the “on”
time of an elementary stimulation).
5. Multi-sensor fusion and Machine Learning. Machine learning algorithms will be
developed and used to fuse bio-signals and
control HADs, including deep feedforward
and recurrent neural networks that can
deal with dynamic temporal dependencies
in multi-model signals. Furthermore,
adaptive pre-processing methods will be
used to enhance the learning capacities of
algorithms on limited training data.
6. Assessment of performance of the patient. Are the performances of these systems
good enough to address real-life situations?
Which level of shared control between
the user’s brain and the machine is required
for an effective use of the HAD? Is it possible
to control the HAD appropriately while
carrying out other activities?
Pubblicazioni
M. D’Alonzo, S.Dosen,
C. Cipriani, D.Farina, HyVE Hybrid Vibro-Electrotactile Stimulation - is an Efficient Approach
to Multi-Channel Sensory
Feedback, IEEE Transaction on
Haptics, 2013.
Y. Hao, M. Controzzi, C. Cipriani,
D. B. Popovic, X. Yang, W. Chen,
X. Zheng, and M. C. Carrozza,
Controlling Hand-Assistive Devices:
Utilizing Electrooculography as a
Substitute for Vision, IEEE Robotics
and Automation Magazine,
vol. 20, no.1, pp. 40-52, 2013.
M.Cempini, S.M.M. De Rossi,
T. Lenzi, M. Cortese, F. Giovacchini, N. Vitiello, M.C. Carrozza,
Kinematics and design of a portable
and wearable exoskeleton for hand
rehabilitation, Proceedings
of the 2013 IEEE International
Conference on Rehabilitation
Robotics (ICORR), 2013.
H. Ngo, M. Luciw, V, Ngo, J.
Schmidhuber, Upper Confidence
Weighted Learning for Efficient
Exploration in Multiclass Prediction
with Binary Feedback, 23 International Conference on Artificial
Intelligence (IJCAI), Beijng,
China, August 3-9, 2013.
The DESC glove is a sensorized glove fitted on
the prothestic device, with the ability to sense
force exterted to objects and to deliver vibrotactile stimuli to the user. The first prototypes
were given to two amputees, whom were
asked to use it in their activities of daily living
for a period of ~1 month.
R.K. Srivastava, J. Masci,
S. Kazerounian, F. Gomez,
J. Schmidhuber, Compete
to Compute, Neural Information
Processing System Conference
(NIPS), Lake Tahoe, Nevada,
USA, December 5-10, 2013.
The grasp-and-lift task is fundamental
for any manipulative task that involves
stably holding an object in the hand.
As such, it is highly suitable for analyzing
the control in prosthetic users. In this
study we have performed well-defined
grasp-and-lift experiments in >10 subjects
while recording 32-channel EEG, surface
EMG from 5 pertinent muscles in the hand,
arm and shoulder, along with high-quality
kinematic and kinetic data. The participant’s
task was to reach for an object, grasp it
using the index finger and the thumb, lift
it to a certain height, hold it for a short
while, and replace it.
WAY scenarios and clinical motivation.
Amputees and patients with hand dysfunctions share the need of an intuitive
bidirectional interface for controlling the
artificial aid naturally.
115
TaToo – Tagging Tool based on a Semantic Discovery Framework
TaToo, which stands for “Tagging Tool based on a Semantic Discovery
Framework”, provides a way to share trusted and reliable information,
but also to allow easy discovery of information which is already available about environmental resources such as data sets and/or services
residing on different information nodes. TaToo has developed web-based
tools allowing o add information in the form of semantic annotations,
thus facilitating future usage and discovery, and kicking off a beneficial cycle
of information enrichment. The TaToo framework allows the integration
of semantics, taking into account the challenges of different domain ontologies in a multi-domain and multilingual context. TaToo provides three
complex and extensive validation scenarios.
Capo progetto
andrea.rizzoli@idsia.ch
www.idsia.ch
Team di ricerca
Sasa Nesic
Lorenzo Ruinelli
DTI – IDSIA
Partner esterni
AIT Austrian Institute of Technology GmbH (AT); Atos Spain
S.A. (ES); cismet GmbH (DE);
Telespazio (IT); Masaryk
University (CZ); Joint Research
Centre, Ispra (IT).
Ente finanziatore
European Commission
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The problem
The Earth is closely monitored by a thick
network of sensors, which operate at different scales and resolutions, from remote
sensing from satellites, down to in situ
micro sensors. Various initiatives, such as
GMES and INSPIRE, tried to organize
and structure the huge amount of data
that is constantly collected by sensors.
At the same time, scientists develop and
refine models which try to extrapolate
and predict the future trends of relevant
environmental variables, again over a variety of temporal and spatial scales.
The technological infrastructure that enables syntactic interoperability for environmental information discovery and retrieval
is nowadays available. A set of tools
and practices have also been developed
and tested to overcome obstacles coming
from technical heterogeneities of all sorts,
and including solutions that achieve the
technical interoperability of different middleware, published open interfaces, schema
mapping, etc.
What still remained an open issue was
the efficient discovery of environmental
information. Metainformation attached
to current environmental data repositories
have been collected, structured and stored
in forms that are meant for human users.
It is hard, if not impossible, to machine
process metainformation attached to current environmental data bases. As a result,
significant human intervention is required
for discovering environmental information: The process of locating appropriate
sources, querying and exploiting environmental data cannot be automated. Human
experts are required to undertake such
tasks. In short, what remains at stake is the
semantic interoperability of environmental
information infrastructures, which will allow machine processing of environmental
information repositories, and enable software agents to operate in a single information space for the environment.
TaToo aimed to set up a semantic web solution to close the discovery gap that prevents
a full and easy access to environmental
resources on the web. The project assumed
the following:
1.It was meaningless to create yet another
standard to facilitate access; existing standards must be used;
2.The burden of facilitating access to existing
resources cannot be solely delegated
to the owner. The user community must
play a proactive role.
3.Existing environmental resources shall
not require upgrades, re-deployment,
re-implementation. The proposed solution must have a low cost and deliver
a high impact.
The objective
Given the above premises, the TaToo project
worked to the development of tools allowing third parties to easily discover environmental resources (data and/or services
residing on different information nodes)
on the Web and to add valuable information
in the form of semantic annotations to these
resources, thus facilitating future usage and
discovery, and kicking off a beneficial cycle
of information enrichment. TaToo faced
the challenge of the integration of semantics,
as different domain ontologies needed to be
bridged in a multi-domain and multilingual
context.
The solution
TaToo has developed a middleware infrastructure to fill the gap between environmental resources and end-users (discovery
gap). This framework facilitates the life-cycle of environmental information from its
collection and persistent storage up to its
discovery and purpose-oriented exploitation.
Therefore TaToo’s objective is to help close
the discovery gap in the Single Environmental Information Space in Europe for the Environment by developing easy to use tools
within a semantic framework for discovery
and access to environmental resources in a
multilingual and multi-domain context.
TaToo provides three complex and extensive validation scenarios and therefore
foresees skilled or expert users as the primary target user group. TaToo validates
the usability of its developments (e.g.
TaToo’s framework and tools) through the
implementation of three different scenarios.
All three scenarios are embedded in highly
complex environmental domains and are
therefore mainly addressed to domain expert groups and communities as well as to
technically skilled users. The scenarios deal
with the following environmental domains:
Climate Change, Agro-Environmental
Modelling and Simulation, Anthropogenic
impact of pollutants.
Pubblicazioni
Athanasiadis, I. N., Rizzoli,
A. E., Donatelli, M., & Carlini,
L. (2011). Enriching environmental software model interfaces
through ontology-based tools.
International Journal of Advanced Systemic Studies,
4(1/2), 94–105. doi:10.1504/
IJASS.2011.042205
Avellino, G., Lobo, T. P., Schimak,
G., Rizzoli, A. E., & Dihé,
P. (2011). Applying semantics
in the environmental domain: The
TaToo project approach. In:
W. Pillmann, S. Schade, & P. Smits
(Eds.), Innovations in Sharing
Environmental Observation and
Information Proceedings of the
25th Enviroinfo Conference
“Environmental Informatics”
(pp. 848–855). Ispra (VA), Italy:
Shaker Verlag. Retrieved from
http://www.ec-gis.org/Workshops/EnviroInfo2011/
Nesic, S., Rizzoli, A., & Athanasiadis I.N.. (2011). Publishing and
Linking Semantically Annotated
Agro-environmental Resources to
LOD with AGROPub. In: Metadata and Semantic Research (Vol.
240, pp. 478–488). Retrieved
from http://link.springer.com/
chapter/10.1007%2F978-3642-24731-6_47?LI=true
Nesic, S., Rizzoli, A. E., Schimak,
G., Avelino, G., Kaufmann, A.,
& Donatelli, M. (2012). Semantic
annotation of environmental
resources: Does it really matter
to resource users ? In: R. Seppelt,
A. A. Voinov, S. Lange, & D.
Bankamp (Eds.), International
Environmental Modelling
and Software Society (iEMSs)
2012 International Congress
on Environmental Modelling and
Software Managing Resources
of a Limited Planet: Pathways
and Visions under Uncertainty,
Sixth Biennial Meeting, Leipzig,
Germany (pp. 2429–2436).
iEMSs, Manno, Switzerland.
The information enrichment flow
of the TaToo framework.
Nešić, Saša, Rizzoli, A. E. ., &
Athanasiadis, I. N. (2012). Publishing agro-environmental resources
as linked data. Int. J. Metadata,
Semantics and Ontologies,
7(1), 25–36.
Nešić, Sasa, Rizzoli, A. E.,
Athanasiadis, I., & Donatelli,
M. (2011). Publishing Agro-Environmental Data to a Semantically
Unified Environmental Information
Space: a Case Study. In: W.
Pillmann, S. Schade, & P. Sm its
(Eds.), Innovations in Sharing
Environmental Observation
and Information Proceedings
of the 25th Enviroinfo Conference “Environmental Informatics” (pp. 856–867). Ispra (VA),
Italy: Shaker Verlag. Retrieved
from http://www.ec-gis.org/
Workshops/EnviroInfo2011/
The TaToo architecture.
117
SmartH2O – an ICT Platform to leverage on Social Computing for the
efficient management of Water Consumption
The SmartH2O project aims at providing water utilities, the municipalities,
and citizens, with an ICT enabled platform to design, develop and implement better water demand management policies. SmartH2O builds
a bi-directional communication stream between citizens and the water
utility: in one direction, user behavioural data are collected through smart
meters and an online social participation application (social game); in the
other, awareness campaigns and price signals are delivered through
the same app to inform the users on how to save water and money.
SmartH2O is tested in two real-world situations in London and
in Canton Ticino.
Capo progetto
andrea@idsia.ch
www.idsia.ch
Team di ricerca
Bruno Storni
DTI – IDSIA
Partner esterni
University of Manchester (GB);
Set Mobile Srl (RO); European
Institute for Participatory Media
(DE); Thames Water Limited
(GB); SES Controlli (CH);
Moon-submarine (GB).
Ente finanziatore
European Commission
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8
The SmartH2O project develops an ICT
platform for improving the management
of urban and peri-urban water demand
thanks to the integrated use of smart
meters, social computation, and dynamic
water pricing, based on advanced models
of consumer behavior.
Information and communication technologies (ICT) can help transition to a more
sustainable water management, but
a purely technical solution cannot work
in the area of water supply, a complex
socio- technical system. Water consumers
are people whose behavior depends on a
variety of motivations and social and individual drivers and triggers. For this reason, it
is necessary to develop a framework able
to consider both the technical and the social
sides of the problem, and able to promote
the active engagement of the consumers with
the shared objective of saving water
and energy.
The SmartH2O project aims to provide
water utilities, municipalities and citizens,
with an ICT-enabled platform to design,
develop and implement better water management practices and policies, leading to
a reduction in water consumption, without
compromising the quality of life, and to an
increase in resource security.
The solution proposed by the SmartH2O
project is to develop an ICT platform that
will be able to:
◆ Understand and model the consumers’
current behaviour on the basis of historical and real-time water usage data;
◆ Predict how the consumer behaviour
can be influenced by various water demand management policies, from water
savings campaigns, to social awareness
The project logo for social media
campaigns, to dynamic water pricing
schemes;
◆ Raise the awareness of water consumers
on their current water usage habits and
their lifestyle implications and to stimulate
them to reduce water use.
The SmartH2O ICT infrastructure will thus
enable water managers to close the loop
between actual water consumption levels
and desired targets, using information
about how the consumers have adapted
their behavior to the new situation (e.g.
new regulations, new water prices, appeals
to water savings during droughts). This
feedback will then allow to aptly revise the
water demand management policies,
enabling to maximise the water and energy
saving goals.
Figure 1 describes the flow of information
and control by the proposed SmartH2O
project. The behavior of a water user is gathered by collecting data on its water consumption by means of smart meters and,
at the same time, by an online social participation application (the social game) where
qualitative information about the user
preferences and attitudes are collected.
This information is processed and the user
is “profiled” in order to produce a synthetic
user behavior model, which will be then fed
in an agent-based simulation model.
The platform is a “virtual world” that allows
water utilities to experiment various combinations of water demand management
policies (e.g. incentives and water pricing,
social awareness campaign) and assess their
potential impact on water users. The social
participation application will also enable
obtaining feedback from the users to calibrate and validate users’ behavior models.
Traditional econometric methods will also
be used to model consumer behavior
and experimental economics approaches
will help calibrate the econometric and
agent models. The SmartH2O platform will
then produce simulations of the expected
impacts of the proposed policies on the
users’ behavior, thus allowing the water
utilities to select the most effective water
demand management strategy.
The social participation application is then
also used to deploy policies in the real
world. The consumers will receive signals,
such as incentives to save water in specific
environmental conditions, or such as dynamic price information. Once the policies
are deployed, the SmartH2O platform
allows continuous monitoring of the users’
aggregate behavior, i.e. their water consumption, in order to suggest other actions
if the original policy loses effectiveness.
Pubblicazioni
Fraternali, P., Castelletti, A.,
Soncini-Sessa, R., Vaca Ruiz,
C., & Rizzoli, A. E. (2012).
Putting humans in the loop: Social
computing for Water Resources
Management. Environmental
Modelling & Software, 37,
68–77. doi:10.1016/j.envsoft.2012.03.002
Rizzoli, A. E., Castelletti, A.,
Cominola, A., Fraternali, P., Diniz
dos Santos, A., Storni B., Wissmann-Alves, R., Bertocchi, M.,
Novak, J. & Micheel, I. (2014).
The SmartH2O project and the role
of social computing in promoting
efficient residential water use:
a first analysis In: Daniel P. Ames,
Nigel W. T. Quinn, Andrea E. Rizzoli (Eds.) Proceedings of the 7th
International Congress
on Environmental Modelling
and Software, San Diego,
California, USA.
SmartH2O architecture
The information
flow in SmartH2O
119
SCAMPI – Service platform for soCial Aware Mobile and Pervasive
computIng
The Future Internet will offer a rich networking environment featuring
heterogeneous resources. SCAMPI’s goal is to enable users of the Future
Internet to break free of the limitations of their individual devices. To this
end, SCAMPI enables users to pool resources from various heterogeneous
devices and compose the desired services starting from basic building blocks
available in the network. The key idea is the opportunistic exploitation
of available computing resources as they become available.
SCAMPI investigates technical solutions for a service platform in mobile
and pervasive opportunistic networks. Such networks are formed by heterogeneous devices and lack centrally mandated connectivity.
Capo progetto
Daniele Puccinelli
daniele.puccinelli@supsi.ch
www.supsi.ch/isin
Team di ricerca
Alan Ferrari
Silvia Giordano
DTI – ISIN
Partner esterni
AALTO (FI); ETH (CH); Technicolor (FR); IIT-CNR (IT).
Ente finanziatore
European Commission
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The future Internet will be characterised
by a pervasive diffusion of devices with
heterogeneous capabilities and resources.
Users will carry personal mobile devices
(smartphones, PDAs, cameras) bundling
several wireless interfaces, supporting
computationally intensive tasks, and powerful tools to produce multimedia content.
Other types of devices with networking
capabilities will be also available in the
environment (sensors, fixed cameras, etc)
featuring more specialised resources. The
resulting networking environment, seen
as a whole, will thus be characterised by a
multitude of heterogeneous resources. The
goal of SCAMPI is to enable each user to
avail not only of the resources available on
its own device, but also to opportunistically
exploit the other resources of the environment, including those on the other users’
devices, in a trustable and secure way.
SCAMPI will thus enable users to compose
the functionality of the different resources
available in the network, enjoying much
richer functionality than what available on
their own device.
Mobile users carry ever increasingly powerful mobile devices that feature substantial
processing power and memory along with
a wide range of sensors. Moreover, these
de vices offer several wireless networking
interfaces to access network infrastructure,
to communicate directly with one another,
and to interact with a multitude of external
sensors. These capabilities can be used standalone but, more importantly, they may also
be harnessed to support resource sharing:
powerful smart devices can dynamically
instantiate ephemeral mobile clouds within
120
which they communicate spontaneously
and efficiently to tackle a problem at hand
– from cooperative sensing to content
sharing to distributed data mining. Indeed,
it is appealing to exploit the richness of
diverse social, contextual, content, software,
and hardware resources in these devices to
create distributed applications that extend
beyond the capabilities of any single device.
It is precisely this opportunity that we capture
in our design of a service delivery platform,
SCAMPI (Service platform for social-aware
mobile and pervasive computing).
The SCAMPI architecture builds on premises
set by opportunistic communications
research, which has enabled communication
between collocated devices in networks
characterized by intermittent connectivity.
This work is often also referred to as pocket
switched networking or opportunistic
networking. Rather than viewing
the population of devices as a mere communication platform, opportunistic computing
research views the cooperation of devices
as a significant execution platform for providing richer functionality by sharing and
composing distributed resources, so as to
unleash rich mobile services.
Existing solutions for distributed task execution on smartphones illustrate that their
powerful capabilities constitute an appealing
platform for distributed computing. However,
using a smartphone simply as a replacement
for a computing node overlooks the many
contextual properties that can be leveraged
in a personal mobile device. The rich collection of sensors in the users’ mobile phones
can enable novel classes of applications that
sense the node’s environment and provide
a unique view on the surrounding world.
While previous work has considered Internet-based clouds for the analysis
of the complex sensor information.
Pubblicazioni
V. Vasilopoulos, D. Puccinelli,
and M. Zuniga. Do We Really Need
A Priori Link Quality Estimation?
In Fifth Workshop on Real-World
Wireless Sensor Networks
(RealWSN ‘13), Lake Como, Italy,
Sep 2013.
D. Puccinelli and S. Giordano.
Connectivity and Energy Usage
in Low-Power Wireless:
an Experimental Study. In: 9th IEEE
International Workshop on
Sensor Networks and Systems
for Pervasive Computing
(PerSens ‘13), San Diego, CA, USA,
Mar 2013.
D. Puccinelli, M. Zuniga,
S. Giordano, and P. Marrón.
Broadcast-Free Collection Protocol.
In: 10th ACM Conference on
Embedded Networked Sensor
Systems (SenSys ‘12), Toronto,
Canada, November 2012.
A. Ferrari, D. Puccinelli, and
S. Giordano. Characterization of
the Impact of Resource Availability
on Opportunistic Computing.
In: ACM SIGCOMM Workshop
on Mobile Cloud Computing
(MCC), Helsinki, Finland,
Aug 2012.
SCAMPI enables mobile users
to go beyond the constraints
of their own devices.
M. Pitkänen, T. Kärkkäinen,
J. Ott, M. Conti, A. Passarella,
S. Giordano, D. Puccinelli,
F. Legendre, S. Trifunovic,
K. Hummel, M. May, N. Hedge,
and T. Spyropoulos. SCAMPI:
Service platform for soCial Aware
Mobile and Pervasive computing.
In: ACM SIGCOMM Workshop
on Mobile Cloud Computing
(MCC), Helsinki, Finland,
Aug 2012.
F. Fabbri, M. Zuniga, D. Puccinelli,
and P. Marrón. On The Optimal
Blacklisting Threshold for Link
Selection in Wireless Sensor
Networks. In: 9th European
Conference on Wireless Sensor
Networks (EWSN 2012),
Trento, Italy, Feb 2012.
S. Giordano and D. Puccinelli.
The Human Element as the Key
Enabler of Pervasiveness. In: 10th
IEEE IFIP Annual Mediterranean
Ad Hoc Networking Workshop
(Med-Hoc-Net 2011), Favignana
Island, Italy, Jun 2011.
D. Puccinelli, O. Gnawali,
S. Yoon, S. Santini, U. Colesanti,
S. Giordano, and L. Guibas.
The Impact of Network Topology
on Collection Performance. In: 8th
European Conference on Wireless Sensor Networks (EWSN ‘11),
Bonn, Germany, Feb 2011.
Opportunistic computing offers
scalability and adaptivity.
121
Parallel Streams - Hardware and software architecture for parallel
processing and rendering of high-definition audio signals.
The ParallelStreams project was centered on the evaluation, design
and validation of the core technologies required for the next generation
of digital audio systems. The project has been conducted in collaboration
with CH Precision Sàrl, a Swiss SME specialized in high-end audio components. Emergence of new high-quality audio standards set new challenges for the audio industry in terms of system performance, particularly
for low-level D/A conversion. As functionalities increase, so does the part
of software involved in those products and efficient, real-time, reusable,
embedded software architectures with support for parallel processing are of
greatest importance. In addition, user interaction is becoming a central selling
point of such products, as music consuming habits have drastically changed.
Capo progetto
Tiziano Leidi
tiziano.leidi@supsi.ch
www.supsi.ch/isteps
Team di ricerca
Diego Frei
Loris Grossi
Thierry Heeb
DTI – ISTePS
Partner esterni
CH Precision Sàrl (CH)
Ente finanziatore
Dicembre 2010, 30 Mmesi
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1. Introduction
The (high-end) audio industry is undergoing
major changes with the shift from physical
to de-materialized music and the apparition
of new audio formats (such as DSD or PCM
sampled at 24bits / 192kHz) which provide
better than CD quality. These represent
new challenges both in terms of system
architecture, audio performance and user
interface. While traditional audio systems
are mostly analog, tomorrow’s audio
system will be mainly digital, maintaining
the signal in the digital domain up to the
amplification stages. Functions that were
previously done in the analog domain (such
as cross-over filtering for the loudspeakers)
will be done in the digital domain. Maintaining the signal in the digital domain not
only preserves signal integrity within
the system, but allows to access audio data
from network connected devices or remote
storage or to perform signal enhancements
by DSP algorithms. In addition, system
control and music access from a graphical user
interface will become tomorrow’s standard.
Figure 1 shows the overall architecture
of a next generation high-end audio system.
SUPSI’s contribution to the ParallelStreams
project has mainly covered following
aspects: digital-to-analog converter (DAC)
architecture and simulation, audio digital
signal processing algorithms, hardware
platform evaluation, real-time software
architecture and system/music access control
over a deported graphical user interface.
The major results are highlighted in the following sections.
122
2. DAC architecture and simulation
New high resolution audio formats with 20 or
more bits of resolution require very high-precision, low noise DACs. Given that volume
control is also done in the digital domain
by digital attenuation, the low-level signal
performance of such converters is of primary
importance as average listening level will
be around -30dBFS. Jitter (e.g. time domain
errors) must also be reduced to infinitesimal
values to ensure performance. Currently
available converters fall in two categories:
low speed / high resolution or high speed / low
resolution. Noise analysis of different solutions have led to the choice of using multiple
low speed / high resolution converters in a
time domain multiplexed (TDM) architecture
with DSP based correction of gain and amplitude offset. Figure 2 shows the block diagram of the selected TDM DAC architecture
(DSP based correction not shown). For jitter
minimization, a software based digitally-controlled crystal oscillator (DCXO) solution has
been designed and implemented, providing
excellent long term accuracy without shortterm jitter.
3. Digital Signal Processing Algorithms:
Different high-performance DSP algorithms have been developed to support
the proposed DAC architecture and
to provide signal enhancements. These
algorithms have been packed into reusable
components for the resulting hardware/
software architecture. Components
for signal analysis and generation (SAG),
cross-over and equalization (XEOQ), phono
equalization (PhonoEQ), up-sampling (UP)
and modulation (MOD) have been
designed, implemented and validated.
In a first step, algorithms have been developed in a high-level simulation environment
(Mathematica) and then translated into C
language to provide a platform independent
implementation. Extensive simulations have
been run to assess computational complexity
and to define the most time consuming parts
of the algorithms. In a second step, low-level
(assembler) optimization of critical algorithm
parts was conducted to take advantage of
the platform’s resources (including hardware
accelerators), especially for components
operating at high sampling rates (around
6MHz) such as the UP or MOD components.
These optimizations have led to speed-up
factors of 3x to 10x compared to the base C
versions and real-time operation of the complete processing chains has been verified.
As an illustration of a typical DSP algorithm
developed during the ParallelStreams project, figure 3 shows a block diagram of the
MOD component.
4. Hardware Platform
Several hardware platforms have been
benchmarked as part of the project, including
the XMOS XMP64 symmetrical multi-processor platform based on 64 multi-threaded
xCore processors, an ATOM-ION platform
combining a low-power Intel CPU with a
programmable GPU and a platform based on
dual Analog Devices 4th generation SHARC
processors combined with an FPGA for
signal routing. The XMOS XMP64 was ruled
out quickly due to restrictions imposed on
pointer support by the dedicated compiler.
Even though preliminary performance evaluation for the ATOM-ION platform provided
interesting performance results, it was
rejected because of doubts concerning its
robustness and real-time behavior (latency).
Finally the SHARC / FPGA platform has been
selected, providing very high computational
capabilities, deterministic real-time behavior,
flexibility and ease of programming.
5. Software architecture
VDK, a free, preemptive multitasking kernel
provided by Analog Devices for SHARC processors, has been selected as the low-level
management system. It incorporates scheduling and resources allocation techniques
tailored specifically for the memory and timing
constraints of embedded programming.
VDK provides a hardware abstraction layer
that allows writing most of the application in
a platform independent, high-level language
(C or C++). Moreover, the VDK application
programming interface (API) is identical for
all SHARC processors, allowing the code to
be easily ported to different processors of the
same family.
Based on VDK, a multi-threaded, event-driven, real-time component based application
framework has been developed. The processing path (responsible to execute all real-time
digital signal processing algorithms) uses
a dedicated thread. It communicates with the
‘outside world’ by means of interrupts: input
and output channel ISRs, parameters ISR
(if some are available) and hardware accelerator ISRs (if one or more are used). Figure 4
describes the overall software architecture.
Robustness and real-time capabilities of the
proposed software architecture have been
validated on prototype hardware featuring
dual ADSP-21489 SHARC processors.
6. User interface: system control and
music access
Touch screen interfaces and network
connectivity are becoming the de-facto
standard for present and future entertainment systems and high-end audio systems
are no exceptions. Within the scope of
the ParallelStreams project, SUPSI developed two iPad applications: the TCP/IP
Control application and the UPnP Control
application. The first application provides
intelligent remote control functionalities for
a complete CH Precision system, while the
second provides access to the user’s music
library and streaming services using the
UPnP standard.
Pubblicazioni
Leidi T., Heeb T., Colla M., and
Thiran J-P. Event-driven real-time
audio processing with GPGPUs.
130th AES Convention. London,
UK. AES. (2011).
Thiran J-P. Event-driven Scheduling for Parallel Stream Processing.
6th International Symposium
on Parallel Computing in Electrical Engineering (PARELEC).
Luton, UK. IEEE. (2011).
Thiran J-P. Model-driven Development of Audio Processing Applications for Multi-core Processors.
128th AES Convention. London,
UK. AES. (2010).
7. Conclusions
The ParallelStreams project has allowed
for the evaluation, design and implementation of the core technological building
blocks of future high-end audio systems.
Emphasis has been set on a modular,
software based approach, allowing for easy
reuse of the core blocks in different products. Technology transfer to the industrial
partner has also been a key focus of the
project and several core building blocks
have already been integrated into current
CH Precision products.
Next generation
high-end
audio system.
123
MedBoneGI, is an integrated 3D medical imaging system for
the design of TKA custom specific cutting guides
The main goal of the project was the optimization of development process
of the patient specific knee cutting guides.
The Total Knee Arthroplasty (TKA) surgery by means of patient specific
cutting guides is an innovative and minimally invasive technique recently
introduced at Medacta International. This technique, allows the surgeons
to plan bones cuts in a pre-operative phase reducing the operation time of
other conventional techniques.
Process phases reviewed in the project are: secured upload of the patient
data; quality control of the datasets; 3D reconstruction of the bone patterns with minimal human intervention; knee cuts planning; design and
manufacturing of patient specific guides.
Capo progetto
Matteo Lanini
matteo.lanini@supsi.ch
www.supsi.ch/tthf
Team di ricerca
Samuele Dietler
Andrea Massimini
Andrea Salvadè
Oliver Villa
DTI – ISEA
Partner esterni
MEDACTA INTERNATIONAL
(CH)
Ente finanziatore
1
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This project consists in the development of
an innovative process to improve the production of a patient-specific bone cutting
guide used in TKA.
The technical challenges of the project are:
◆ Development of an algorithm for bones
recognition in 3D medical DICOM images
allowing the precise segmentation of the
bones shapes used by surgeons to plan TKA
resections and by Medacta for the design
of the cutting guides blocks.
◆ Development of secured web platform
for patient’s information exchange
between Medacta technical staff and
medical staff simplifying the pre-operative planning phase;
◆ Optimization and improvement of the
guide design.
An important strategic goal is the medical
imaging knowhow transfer to Medacta.
This enforce the process control overall
workflow for the manufacturing of the
patient-specific bone cutting guides.
Bone reconstruction imaging-algorithm
The TKA requires a precise definition of 3D
bone models in the knee surrounding
(femur-tibia-fibula-patella) to produce a
precise and well fitting guide, moreover it is required a reconstruction of the in the hip/ankle
regions (femur head / tibia-fibula).
At the beginning of the MedBoneGI project,
most of the reconstruction process required
a demanding manual labor provided by specialized technicians, consisting on: importing,
filtering and segmenting the 3D image
volumes. Although, a precise reconstruction
result, the time spent in adapting the parameters and assembling the incomplete 3D
rough models was considerable and subject
to further improvements.
The state-of-art analysis has shown that
many algorithms could partially resolves
the problem but none of them was well-suited considering the strong variability of the
images quality. The quality of the images is
influenced by many factors due to patient-or-machine, in examples, bone deformations, bone consistency, image quality,
image noise, image deformations due to
counter-lateral implants, etc…;
A repeatable and semi-automatic algorithm has been developed to efficiently solve
the reconstruction tasks. The proposed
solution allows the elaboration of a patient-case in background, by processing
the loaded dataset after the initial quality
control and producing all the required 3D
shapes for the cutting guide design.
This research activity has been conducted
with an effective collaboration between
SUPSI, Medacta’s R&D team and the UNIGE-DITEN as a support in the startup phase
of the project.
Web interface development
Potential time savings were found in the
communication process between the
medical staff and the technical support of
Medacta.
Privacy and security are the main issue
when communicating reserved information about a patient.
The technical challenges were:
◆ Development of a secured web portal
for information exchange which will
guarantee the privacy of the patient and
shorten the guide planning operations
occurring in the guide sizing.
• Graphic 3D planning tool with a graphical
interface allowing a fluent visualization
available to the surgeons.
Cutting guide production improvement
Once the custom specific cuts have been
planned, the cutting guide must be carefully
fitted on the 3D bone-model. At the beginning of the project, the production process
of the cutting guide has been assessed,
showing a great potential of improvements
and savings in terms of: patient and healthcare benefits (less invasively guide, less
recovery time) and production costs (rational
material usage).
The technical challenges of this work package were:
• Definition of the optimal design with
respect of various constraints (mechanical
strength, positioning on a convenient
anatomic area.
• Design of an easily deployable product
by the surgeon during the operation.
A custom specific cutting guide
applied to a femur.
Web platform – Medacta’s planning tool.
Example of medical image complexity:
3D reconstruction may suffers undefined
contours, low contrast, smooth images,
low z-resolution.
Example of a 3D reconstruction
of the hip.
125
MACACO – Mobile context-Adaptive CAching for COntent-centric
networking
Finding new ways to manage the increased data usage and to improve
the level of service required by the new wave of smartphones applications
is an essential issue. MACACO project proposes an innovative solution
to this problem by focusing on data offloading mechanisms that take advantage of context and content information. Our intuition is that if it is possible to extract and forecast the behaviour of mobile network users in the
three-dimensional space of time, location and interest (i.e. ‘what’, ‘when’
and ‘where’ users are pulling data from the network), it is possible to derive
efficient data offloading protocols.
Capo progetto
Silvia Giordano
silvia.giordano@supsi.ch
www.supsi.ch/isin
Team di ricerca
Alan Ferrari
Kamini Garg
Daniele Puccinelli
DTI – ISIN
Partner esterni
INRIA / INPT-ENSEEIHT (FR);
University of Birmingham (GB);
IEIIT-CNR (IT); University
of Minas Gerais (BR).
Ente finanziatore
European Commission
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The advent of mobile social network applications and services is drastically extending
the notion of connectivity, significantly
beyond the traditional communication
and networking meaning. In this evolving
network environment, people’s social relations, opportunistic resource availability,
and proximity are significantly shaping the
use and design of the Future Internet. In
the next few years, the traditional mobile
networking approach of current cellular
networks will ultimately prove insufficient
to cope with the burgeoning traffic demand generated by smartphone users. The
divergence of mobile data traffic and data
revenue growth is increasing the pressure
on mobile network operators to find effective and efficient ways to handle the data
traffic that is swamping their networks.
The wireless access is already experiencing
bandwidth droughts, forcing operators to
hurriedly revert flat-rate plans into data
consumption- or straight time-based ones,
and to resort to offloading voice and data
traffic from cellular access infrastructure
to femtocells and WiFi hotspots whenever possible. The advent of 4G/LTE will
not solve the problem, since the increased
wireless access capacity will be no
match for the growth of users’ hunger for
bandwidth [Cisco2010]. Indeed, the figures
on the near-term evolution of mobile communication only make concerns worse:
as an example, Cisco has recently
foreseen that the mobile data traffic will
increase 18-fold within 2016, in front of
a mere 9-fold increase in connection
speeds. We stress that the latter number
already accounts for the contribution
of femtocell and WiFi offloading, showing
how these solutions alone will not be sufficient to solve the riddle of the divergence
between the mobile user demand and the
available capacity at the access fringe.
We argue that the problems discussed
above are symptoms of the aging of the inherent centralized and mobile terminal-centric paradigm of today’s cellular networks.
As evidenced by equipment manufacturers’
forecasts, such problems cannot be dealt
with via technological advances only, since
the latter are simply not keeping the pace
with the demand generated by mobile
applications and services.
Therefore, the missing part of the solution
must be looked for in the way the available
network resources are used, so as to optimize their exploitation.
In the MACACO project, we specifically
identify the caching of contents at different
points of the mobile network as the lever
to fill the gap between the capacity granted
by the infrastructure technology and the
traffic load generated by mobile users.
The potential advantages of caching have
been studied in fixed networks. Here,
however, we aim at extending the caching
models to a brand new field, i.e., that of
mobile networking. Also, due to the
multi-facet and highly complex nature
of mobile-access networks, we will integrate
the caching approach with social context
awareness and opportunistic resource
availability.
Our approach implies (i) re-thinking the
data management plane of the whole mobile network, moving it towards a content-centric networking paradigm, and (ii)
the pervasive adoption of mobile social-context-aware caching decisions at both the
edge wireless infrastructure and the mobile
terminals.
Doing so will enable a whole range of
new usages of the caches available in the
system, including opportunistic caching.
As an example, extracting the context of
individual users, in terms of their mobility,
of their interests and of the correlation
between the two, will enable the network
to pre-emptively cache contents close to
where users will require them. Also, mass
trends obtained by aggregating mobile
context information over large amounts
of users can be leveraged to improve
the storage or update of contents at caches
in the mobile network backbone. Operations such as these would greatly improve
theutilization of the existing resources
at the network core. However, the mobile
context-aware, content-centric approach
proposed by MACACO would allow
designing even more original solutions.
Indeed, not only the storage at the wireless
infrastructure, but also the memory of mobile terminals could be leveraged as system
content caches. Thanks to mobile
context information, content could be
pushed to or pre-fetched by the user’s
device in advance, when and where the
wireless access bandwidth is more available
or less expensive. Similarly, the mobile context, in terms of users’ spatial and temporal
proximity, could be leveraged to favour
content caching at relay devices deemed
to later meet the actual destinations the
content is intended for. Basically, this would
enable a content-centric opportunistic
networking among users’ devices, enabling,
together with the other scenarios above,
a much-needed offload of the cellular
infrastructure.
In conclusion, MACACO brings together
mobile context awareness and content-centric networking in the scenario
of mobile networks. The original framework developed in the project is expected
to significantly improve the utilization
of resources at both the edge wireless network and end-user device.
Pubblicazioni
Förster, A., Förster, A., Garg, K.,
Giordano S. & Gambardella,
L. M. (2014). MOTEL: Mobility
Enabled Wireless Sensor Network
Testbed, accepted for publication, Ad Hoc & Sensor Wireless
Networks, Old City Publishing.
Garg, K., Giordano, S. & Förster,
A. (2013) A Study to Understand
the Impact of Node Density on Data
Dissemination Time in Opportunistic
Networks; HP-MOSys’13.
Zignani, M., Papandrea, M.,
Gaito, S., Giordano, S. & Rossi,
G.P., (2014) On the key features in
human mobility: relevance, time
and distance; 2014 IEEE International Conference on Pervasive
Computing and Communications, PERCOM 2014 –
March 2014.
Mudda, S. & Giordano, S.;
Mobile P2P Queries over Temporal
Data; PerMoby 2014 –
March 2014.
Ferrari, A., Puccinelli,
D.& Giordano, S.; Code Ofloading
on Opportunistic Computing;
2014 IEEE International Conference on Pervasive Computing
and Communications Demonstrations track, PERCOM 2014
– March 2014.
MACACO structure.
127
ICT – Innovative Caregivers’ Training
The overall aim of this project is to transfer a innovative ICT training Model for
further education. It focuses on technology-enabled care across settings,
for caregivers in the home health care field. The Model offers a complete set of
tools/methods aiming at sustaining organisations and training providers in their
efforts to enhance competence building processes. Moreover it offers to end
users (home health care professionals) a flexible workplace learning approach,
which integrates (besides ICT skills) also the know-how to use relational and
communication skills in an adequate manner.
Capo progetto
Filippo Bignami
filippo.bignami@supsi.ch
www.supsi.ch/dsan
Team di ricerca
Vincenzo d’Angelo
Stefan Kunz
DSAN
Partner esterni
JEDU (FI); ECAP (CH); Artevelde
Hogeschool University (BE);
Modena Formazione (IT);
Solidarnosc (PL).
Ente finanziatore
European Commission Lifelong
Learning Programme, Leonardo
da Vinci
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In Europe seniors and particularly elderly
people (> 60/80 years old), are a growing
component of the population. In Switzerland the old-age dependency ratio (number
of persons 65+ per 100 persons aged 2064) has augmented continuously from 11
at the beginning of the 20th century to 28
currently (BFS, 2012). In Finland the same
ratio has increased from 19.5 to 27.7 only
between 1990 and 2012 (Eurostat 2012).
According to Eurostat by the year 2020
people over 60 years of age will constitute nearly 25% of the Polish society and
in Belgium 18,2% of the population was
older than 65 years in the year 2010. In Italy
(Emilia-Romagna region) even 23% of the
total population (around one million inhabitants) is currently more than 65 years old.
In many European countries the dimensions and characteristics of this demographic change has partially been slowed
down by the constant incoming flow
of working young immigrants. In Switzerland for example the number of the foreign
permanent resident population (including
also asylum seekers with a total length
of stay of at least 12 months) has augmented between 2007 and 2011 from 1602.1
thousand to 1816.0 thousand (BFS, 2013).
Within the Swiss and the EU-health care
system migrant caregivers are increasingly
considered as an important resource
in the home health care sector. In Italy for
example in numerous households home
care assistants are employed to perform
housekeeping duties, to administer bedside
and personal care (such as ambulation
and personal hygiene assistance) for elderly
family members. The majority of these
home care assistants are migrant women.
Logo of
the project.
Presently in the region of Emilia-Romagna
the number of immigrant home care workers has been estimated to be at least 75.000
(Obsan, 2012; LENEMI, 2012; Solcà, 2013).
This evolution engenders new opportunities in terms of active ageing policies,
intergenerational exchange measures and
potential economic growth. But contemporaneously also various challenges related
to the phenomenon need to be addressed,
like for example changes in leisure time
habits or specific housing and healthcare
provision needs. Health and psychological
fragilities are strongly linked to age progression and do often appear in a context
of comorbidity (Nolte and McKee, 2008).
Issues regarding the financial sustainability
of care services and the wellbeing of elderly
people come hence to the fore (Wächter
and Künzi, 2011), especially as the latter is
known to be strongly related to seniors’ capacities of conducting as long as possible an
autonomous life at home (Bayliss et al. 2008).
Demographic changes may hence bring
opportunities but also threats and constraints. In the near future it will become
increasingly important to promote supporting policies and services in order
to allow the elderly population to remain
a dynamic component of the society.
All over Europe, the new emerging social
and healthcare needs related to demographic change have so far been addressed
by increasing the offer of elderly care
homes and homecare services and by trying
to overcome the dramatic shortages in the
health care job market (often by recruiting
human resources in developing countries).
New technologies should, however, allow
finding better solutions in the near future.
The quality of life of seniors and elderly
people could for example be improved
significantly by promoting homecare
integrated assistance including telehealth
options, allowing health care professionals
to monitor and consult patients remotely
(CAST, 2012). As a consequence hospitals
and primary care services could be discharged. By using new technologies both,
caregivers and elderly people living at home
may be facilitated considerably in their
usual daily activities (see for example on line
support to simplify and speed up shopping
or ordering and delivering drugs). In fact the
Swiss and the EU Office for Public Health
highlight the importance of intelligent
technologies and e-health in contemporary
strategy papers (BAG, 2010; 2007; EUEHAP,2012) and first care networks with
a focus on e-health have been introduced
successfully (E-TOILE , 2012). Encouraging
experiences in the field of home care provision have recently been made in the USA.
The effectiveness and economic efficiency
of services provided through networks of
“Grand Aides” has been tested successfully.
“Grand Aides” are persons operating under
supervision and coaching of healthcare
professionals. They are trained to develop
certain healthcare skills in order to detect
signals and solve some primary care needs
or to communicate at distance by means
of new technologies with their clients and
supervisors (Garson et al. 2012).
Yet various obstacles to the exploitation
of such groundbreaking approaches may
be found in Europe. The rigidity of the
qualification systems for example triggers
an important fragmentation of roles and
functions. As a consequence the valorization of experiential competences and life
skills of numerous caregivers tends to be
hampered. An additional obstacle consists
in the often insufficient socialization to the
use of information and communication
technology (ICT) by elderly people, by home
care assistants and by caregivers in general.
The future sustainability of our social
and healthcare system will, however, largely
depend on the effectiveness of home health
care services, which foster independence
and healthy ageing. In this context the
promotion of innovative and collaborative
care models, which do integrate affordable
technologies to coordinate care, will be
crucial. It will become most important to assess and adapt attitudes as well as skills of
caregivers assisting elderly people at home
on a continuous basis. They are
in a key position to act as mentors of elderly
people and may help them (when knowing
to use adequate relational and communication skills) to overcome potential barriers
to the use of new technologies. An innovative approach to caregivers’ training in the
home health care field should therefore
be based:
◆ on a stronger valorization of individual
potentials and existing skills of home care
assistants (including migrant caregivers,
who have often gained substantial knowledge in the past by informal learning
approaches or an initial training in their
countries of origin)
◆ on the promotion of complementary
training modules for home care assistants
(including migrant caregivers): learning
units focusing on telehealth-needs
and the use of ICT-tools (in order to facilitate cooperation with home care and
other healthcare services) as well as on
the promotion of mentoring activities
to stimulate ”hands on” learning processes
directly at the workplace setting
◆ on basic aspects of social security,
in order to enable migrant caregivers to
acquire competences (active citizenship)
and hence an added value regarding
social and practical issues (e.g. existing
job-search networks, associations
or self-help groups).
The ICT training Model “Innovative caregivers’ training” is a complete set of tools and
methods aiming at sustaining organisations
and training providers in their efforts to set
up competence building processes. At the
same time it offers to end users (health care
professionals active in the home care field)
a flexible workplace learning approach,
which integrates (besides technical skills
in the ICT domain) also the know-how
to use relational and communication skills
in an adequate manner. Detailed procedures for competence building activities
will be defined and formalized, to promote
caregiver qualification paths based
on existing professional regulations in all
participating countries.
129
EU-MESH – Enhanced, Ubiquitous, and Dependable Broadband
Access using MESH Networks
EU-MESH developed, evaluated, and trialed a system of software modules
for building dependable multi-radio multi-channel mesh networks with
QoS support that provide ubiquitous and ultra-high speed broadband access. The system is based on a converged infrastructure that uses a wireless
mesh network to aggregate the capacity from both subscriber broadband
access lines and provider fixed broadband links to form a virtual capacity
pool, and provide access to it for both stationary and mobile users. It supports low operation and management costs, through novel configuration
and management procedures that achieve efficient usage of both the
wireless spectrum and fixed broadband access lines.
Capo progetto
Salvatore Vanini
salvatore.vanini@supsi.ch
www.supsi.ch/isin
Team di ricerca
Dario Gallucci
Silvia Giordano
DTI – ISIN
Partner esterni
Foundation for Research and
Technology – Hellas, Institute
of Computer Science (GR);
CNR (IT); Technische Universität Berlin (DE); Budapest
University of Technology and
Economics (HU); Proximetry
(PL); Hellenic Telecommunications and Telematic Applications Company S.A., Forthnet
(GR); Thales Communications
(FR); Ozone (FR).
Ente finanziatore
European Commission
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Current broadband access for stationary
users is based on isolated and unevenly utilized broadband subscriber lines (e.g., DSL,
cable, fibre, 802.16 BWA). In such a model,
a user’s access is limited by the capacity
of a single subscriber line. Indeed, the wired
channel bandwidth and subscriber-central
office distance (for DSL lines) or the high
deployment costs (for fibre links) limit the
ability to increase the speed of individual
subscriber lines. Moreover, even where
increasing individual line speeds is possible,
this does not address their inefficient usage.
EU-MESH enables efficient utilization
of broadband access lines by allowing remote
users to access such underutilized resources
through a wireless mesh network.
We can identify two directions in the development of wireless broadband access.
First, there is an isolated and uncoordinated
deployment of wireless hotspots with
non-uniform coverage; this lack of coverage
is a significant barrier to new mobile services. Moreover, together with underutilised
broadband subscriber lines, underutilised
wireless hotspots represent existing underused communication resources. Second,
there are a number of activities for deploying metropolitan scale wireless broadband
access networks, which include community
networks, local government (municipality)
networks, and operator owned metropolitan
area networks. Typically, the first two are
based on WiFi (IEEE 802.11), whereas the
latter can be based on WiFi or WiMAX (IEEE
802.16). In both of the latter two technologies the advantages of multi-hop support, thus forming a mesh architecture, to
increase coverage while reducing interference are widely recognized.
A trend in the development of wireless
mesh networks is to utilize multi-radio and
multichannel capabilities which, through
channel diversity and spatial diversity using
directional antennas, can enhance spectrum reuse and capacity, and can support
multiple paths that are independent in
terms of interference and congestion. Such
multiple independent paths can increase
the availability and dependability of a
wireless mesh network, through resilience
to operational anomalies and security
attacks, and can enhance its capabilities
for QoS support. Existing solutions for
building wireless mesh networks suffer
from reduced spectrum efficiency and high
interference due to lack of sophisticated
power/channel control algorithms, lack of
reliable self-configuration procedures that
can dynamically adapt to varying network
conditions, lack of efficient and scalable
end-to-end QoS support, lack of generalised and seamless mobility support, and
lack of a comprehensive security solution.
EU-MESH’s overall goal is to address the
above limitations and unleash the commercial potential of wireless mesh networks.
EU-MESH’s key concept is to use a multi-radio
multichannel mesh network to aggregate the capacity from both subscriber
broadband access lines and provider fixed
broadband links to form a virtual capacity
pool (Figure 1). Hence, EUMESH will not be
restricted to the case where there are only
a few provider-owned Internet gateway
connections. An important advantage
of such an approach is that the same
converged infrastructure, which integrates
wireless mesh networks with existing heterogeneous broadband access links,
can be used to offer enhanced access services to both stationary and mobile users.
Stationary users will be able to receive
broadband access at connection speeds
higher than those of a single broadband
access line, through access to other fixed
broadband access links, while mobile users
will be able to receive high speed broadband
access with high coverage. Additionally,
the provider-oriented application scenario
put forth by EU-MESH addresses the issues
of incentives for a user to allow other users’
traffic to flow through his/her broadband
access line. Specifically, such incentives
can be based on reduced cost of a user’s
fixed broadband access line, offering higher
speeds at the same cost, achieving connection speeds higher than those of a single
broadband access line, and offering mobile
broadband access services when a user
is on the move.
Pubblicazioni
Gallucci, Dario and Giordano
Cremonese, Silvia and Puccinelli,
Daniele and Vanini, Salvatore
(2010) Fixed-Mobile Convergence:
the Quest for Seamless Mobility.
In: Syed, A. Ahson and
Mohammad , Ilyas, (eds.) Fixed
Mobile Convergence Handbook.
CRC Press, pp. 2-28.
Gallucci, D. &Giordano, S. (2009).
QoS Enabled Mobility Support
for Mesh Networks. In: PerCom
Workshops 2009. pp. 1-6.
EU-MESH’s Architecture View.
Mobiledevice
ServerMachine
Client
Application
Server
Application
Loopback: PortY
Loopback: PortY2
Loopback: PortX
Loopback: PortY
SNAPT
CNAPT
IPMD1: PortX1
IPMD1
IPServer:PortY1
Internet
IPServer
The module for mobility support based
on the WiOptiMo Middleware.
WiOptiMo configuration for the
EU-MESH project.
131
EcoLogTex – Tool for Ecologic-Economic Supply Chain Analysis
and Optimization in the Textile Industry
More and more consumers value textile products made by respecting
the environment and the workers, while still having a reasonable price. The
EcoLogTex project delivers a new methodology and a tool to evaluate
alternatives for textile supply chains taking into account the impact on
the environment (using Life Cycle Assessment LCA) as well as costs, while
satisfying corporate social responsibility constraints. The results of this
project allow textile companies to efficiently optimize their supply chains
also with respect to the environmental impact.
Capo progetto
andrea.rizzoli@supsi.ch
www.idsia.ch
Team di ricerca
Roberto Montemanni
Corrado Valeri
DTI – IDSIA
Partner esterni
Hugo Boss Ticino SA (CH);
Tinext SA (CH); EMPA (CH).
Ente finanziatore
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The problem
Within the EU-25, clothing and textiles
account for approximately 5-10 per cent
of our environmental impacts (Source:
European Commission (2006): Environmental Impact of Products), and globally
this figure is even higher as Europe and
the US have delocalised and outsourced
most of the textile production, in an effort
to reduce costs to the bare minimum. This
has been possible at the expense of the
quality of life of workers in developing
countries, and of the environment, as risky
and hazardous processes are subject to less
stringent legislations.
Recently things have been slowly changing:
some segments of the customers’ market are
switching to the so-called lifestyle of health
and sustainability (LOHAS). Key to LOHAS
are the respect of the environment and
of the workers’ conditions. While in the mid
to long-term we expect that LOHAS will be
widely adopted, at present only some brands
and sectors can afford to enter the LOHAS
market, especially the prestigious fashion
industry that holds high commercial gains
by benefitting from the first mover advantage.
Sustainability in supply chains is not easily
measurable, as it comprises both quantitative economic aspects, and also qualitative
and quantitative aspects (such as environmental friendliness and social equity
compliance). Moreover, the evaluation of a
supply chain must also embrace the direct
and indirect manufacturing processes,
which might have considerable impacts on
the overall performance. Finally, even if
a company has evaluated a supply chain for
132
a selected product, the extrapolation of the
results to other products or different supply
chains must not be taken for granted at all.
The objectives
The EcoLogTex project developed a Decision Support System that provides support
in designing and implementing supply
chains. The adoption and use of such a tool
enables a company to:
• Maintain and increase an edge on its
competitors based on quality and environmental and social responsibility;
• Provide consumers with accessible and
transparent information on the provenance of its products
• Be in a better position in order to face
future cost internalisation of their
carbon footprint.
• Manage the increased complexity
brought in by considering not only cost
as the main objective to be minimised.
The solution
The key idea of EcoLogTex was to integrate
Life Cycle Assessment (LCA) in each step
of the supply chain in order to add the environmental perspective when designing
an effcient supply chain. The Life Cycle Assessment methodology allows specifying all
the environmental impacts of the production and distribution processes related
to the product down to the shelf of a shop.
As the uncertainty of LCA data is significantly higher than the one associated with
traditional measures such as costing and
timing, the software application uses a set of
stochastic optimisation techniques in order
to select the most effcient alternatives for
the design of the supply chain.
The main components of EcoLogTeX are:
1. The EcoLogTex benchmarker is a webbased software application in which
suppliers (of goods, of processes, of services)
enter the relevant data for their products
and services attracted by the gains
in competitiveness as suppliers to the textile
company and thus fill the data for
a holistic supply chain evaluation. The supplier has two advantages in using the tool:
first, it can qualify as a potential supplier
for the textile company; second, it obtains
a quick check of its “sustainability performance” in comparison to its competitors,
leading to an even higher quality of their offer.
2. The EcoLogTex supply chain designer
is a stand-alone software application
for the design of sustainable supply chains.
The tool can explore the potentially very
complex current and alternative supply
chain situations and identify the space for
design alternatives, based on the background data from the ecoinvent database
[6] but also specific supplier data from the
EcoLogTex benchmarker. This allows
for continuous improvements towards
a sustainable supply chain.
3. The EcoLogTex reporter is a stand-alone
software application for producing reports
to be published on the company website
regarding its supply chain sustainability.
It uses the data provided by the suppliers
and confirmed by an independent party
(e.g. the ecoinvent database).
Pubblicazioni
Rizzoli, A. E., Zeller, H., Faist, M.,
Montemanni, R., Gioacchini,
M., & Nembrini, N. (2013).
EcoLogTex: a software tool supporting the design of sustainable
supply chains for textiles. In:
L. Hilty, B. Aebischer, G. Andresson, & W. Lohmann (Eds.),
ICT4S 2013. Proceedings of the
First International Conference
on Information and Communication Technologies for Sustainability (pp. 147–151). Zürich:
ETH Zurich, University of Zurich
and Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science
and Technology. Retrieved from
http://e-collection.library.ethz.
ch/eserv/eth:6558/eth-655801.pdf?pid=eth:6558&dsID=eth-6558-01.pdf#page=144
R. Montemanni, C. Valeri,
S. Nesic, L.M. Gambardella,
M. Gioacchini, T. Fumagalli,
H. Zeller, K. Meyer, M. Faist and
A.E. Rizzoli, Supply chain design
and sustainability in the textile
sector, Proceedings of ICAOR
2013 – The 5th International
Conference on Applied Operational Research, In Lecture
Notes in Management Science
5, J.S. Yeomans et al. eds., Tadbir
OR, Vancouver, 67–73, 2013.
F Mastromatteo, R Montemanni, LM Gambardella and AE
Rizzoli An exact algorithm for the
k-robust shortest paths problem
with interval dataJ Appl Oper Res
6(2): 124-133, 2014.
Visualising the steps of the supply chain.
Parametrizing the algorithm compiuting
the efficient supply chains.
The production process at Hugo Boss.
133
DomoML – a device integration framework
DomoML is a universal framework that allows household appliances
to interact each other and exchange information. DomoML consists
of a suite of XML based languages aiming to describe and interconnect
heterogeneous devices. The suite covers environmental elements such
as household appliances, walls, ceiling, and doors, their functions and
the communication among them. A first prototype platform was developed
in 2004. An OWL ontology was later formalized to describe the different
devices. The integration among heterogeneous devices is now based on
a RESTful web service operation exposure. The DomoML Framework
is used in real world scenarios.
Capo progetto
Lorenzo Sommaruga
lorenzo.sommaruga@supsi.ch
www.supsi.ch/isin_en/
Team di ricerca
Nadia Catenazzi
Tiziana Formilli
Roberto Guidi
Nicola Rizzo
DTI – ISIN
Partner esterni
Centro Nazionale Ricerca,
Pisa (IT)
Ente finanziatore
Comune di Lugano;
– UFE; Casa dei ciechi, Lugano.
2004, progetto in corso
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In the context of Human Home Interaction,
a typical problem is to find a solution that
enable household appliances to interact
each other and exchange information. The
communication is usually made easier for
devices built by the same constructor. Many
industries have seen a potential market
thinking at a new generation of household
appliances, able to connect each other,
exchange services and information
and overcome or extend their individual
capabilities. On this trend, the idea of making a universal language, able to unify the
needs and understanding of the domestic
world was born in 2004 and pursued in the
DomoML project, started with a collaboration with the Italian Research Centre (CNR)
of Pisa (Italy).
DomoML is a framework that consists
of a suite of XML based languages aiming
to describe and interconnect heterogeneous
devices (Domotics Modeling Language).
The suite is composed by three parts, which
cover environmental elements such as
household appliances, walls, ceiling,
and doors (DomoML-env), their functions
(DomoML-fun) and the communication
among them (DomoML-com). Therefore,
the framework covers structural, functional
and communication aspects. DomoML
doesn’t only deal with the interoperability
issues, but captures also semantic aspects
of the environment and its changes,
through properties that can be used
to create intelligent behaviors.
A first prototype platform was developed
in 2004 as a java based standalone application. The initial version was later revised;
in particular, the DomoML-env part was
extended with the formalization of an OWL
ontology used to describe the different
devices. In addition, a web based framework was developed to integrate
and manage heterogeneous devices. This
integration is based on a RESTful web service
operation exposure.
The DomoML Framework has been adopted in real world scenarios, by developing
specific modules to monitor and controll
different kinds of environment such as offices
and apartments. In particular, a number
of sensor and actuator devices, based on
the LON, zigbee, zwave, Bluetooth,
http standards/protocols, have been
integrated into the DomoML framework
by implementing ad-hoc drivers. These
devices include for instance switches, energy
meters, person movement sensors, fall
detection bracelets, blind controllers, etc.
DomoML is used within the SUPSI Granno
Project, whose objective is to enhance
elderly people quality of life and improve
independence of daily living and safety,
to monitor and control home environment
and elderly people. Starting from 2011,
the framework is running in about 20
apartments provided by the Municipality
and STAC to elderly people in Lugano,
The framework is also running in about 20
houses, mainly located in Mendrisio,
to interconnect energy consumption devices
with an intelligent smart grid algorithm,
and to provide monitoring data to the
Swiss-to-Grid (S2G) project.
In addition, the RiParTI project exploits an
adapted version of DomoML running on
a microcomputer (raspberry) to monitor
and control electric car charging stations.
Finally, DomoML is used to convert the
LSMS ISIN office into a live lab called UFFI
(UFFicio Interattivo) for demonstration
purposes of the developed technologies.
Various devices such as lights, heaters, fans,
etc. are integrated through the framework
and interactively interoperate to answer
user requests for switching lights, changing
light colors according to energy consumption, showing web pages, presenting various
kinds of information retrieved through web
services (e.g. weather forecast, bus timetable, SUPSI phone book). The framework
guarantees a separation of the service level
from the user interface level, allowing
for multimodal user interaction. It may occur
through voice, gesture and traditional GUIs,
also displayed on mobile devices.
Pubblicazioni
L. Sommaruga, T. Formilli,
N. Rizzo (2011) DomoML – an
Integrating Devices Framework for
Ambient Intelligence Solutions, in:
Proceeding of the 6th International Workshop on Enhanced
Web Service Technologies
(WEWST’11), Lugano,
pages 9-15.
L. Sommaruga, A. Perri,
F. Furfari: DomoML-env:
an ontology for Human Home Interaction, In: Proceedings of SWAP
2005, the 2nd Italian Semantic
Web Workshop, Trento, Italy,
December 14-16, 2005, CEUR
Workshop Proceedings, ISSN
1613-0073, URI: http://ceurws.org/Vol-166/34.pdf
F. Furfari, L. Sommaruga,
C. Soria, R. Fresco: DomoML:
the definition of a standard markup
for interoperability of Human
Home Interactions EUSAI 2004,
Poster/short paper presented
at Second European Symposium on Ambient Intelligence,
Eindhoven - NL, Nov. 2004, URI:
http://portal.acm.org/citation.
cfm?id=1031430
DomoML framework.
Ontologia DomoML.
135
BRICK – Another brick in the Semantic World
The BRICK project aims to demonstrate the potential benefits of the
Linked Data approach as a means to integrate data coming from different
heterogeneous data sources, by developing a linked data application
in an academic context. The process of data publishing and consuming
is considered. Data publishing involves activities such as the choice of data,
the choice of the vocabularies or ontologies, the choice of the most adequate technologies. Data consuming involves the development of various
data access mechanisms that satisfy different use needs. In addition,
the project intends to disseminate the open data best practices by organizing seminars and tutorials mainly in the Swiss context.
Capo progetto
Nadia Catenazzi
nadia.catenazzi@supsi.ch
http://www.supsi.ch/isin_en/
Team di ricerca
Ingrid Dominighetti
Lorenzo Sommaruga
DTI – ISIN
Ente finanziatore
Hasler Stiftung
1
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5
6
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8
Academic institutions typically hold large
amounts of data usually developed and
maintained in isolation; they are not based
on a common data model and no connections are explicitly “declared” among them.
This makes it difficult to retrieve information organized across different sources
and requires a considerable effort to check
different and heterogeneous data sources.
The web of data represents a solution
to this problem, by providing an infrastructure for data integration and merging,
where data can be accessible via standard
web technologies.
The BRICK project aims to demonstrate
the benefits of the Linked Data approach
by developing linked data applications using
SUPSI open data. Academic institution data
concerning for instance courses, people,
research papers and projects are adequate
to be exposed as open data because of the
relations existing among them and with
other external data sources.
The main project result is the creation and
publication of an RDF dataset containing
SUPSI open data and the development of
different applications that provide access to
these data, including textual and graphical
navigators, SPARQL end-point, etc.
The process of data publishing involves various activities: the choice of data, the choice
of the vocabularies, the choice of the most
adequate technologies. The main selected
data are about people, research groups,
projects, courses, modules, competences
and publications. These data are available
from different isolated sources (e.g. database, XML file, PDF documents) and are not
explicitly interconnected.
According to Linked Open Data (LOD)
recommendations, in order to model these
data, existing vocabularies are used where
possible (for instance we used the FOAF
ontology to describe people and organizations), and an OWL ontology was formalized to model domain specific classes
and properties. From a technological point
of view, the publishing process requires
tools to extract RDF triples from existing
sources, load them into a triple store and
expose them through the Web. D2R Server
(http://d2rq.org) is used to dynamically
convert data stored in relational database
to RDF. Apache Jena is used as triple store.
With respect to data consuming, a basic
application is the BRICK navigator, a textual
resource navigator on the ISIN institute
data (BRICK navigator) that appears in the
form of a web site. A simple menu allows
the user to visualize different types
of resources (people, competences, projects, etc.) and navigate through them
by clicking on the links. When the number
of resources of a specific type is very high,
an ad-hoc search function is provided
as a filter: for instance it is possible
to search for a project, by indicating its
status, its type, the leading unit, etc.
For didactic purposes, the site also gives
access to the RDF description of each
resource.
The same kind of information can also be
visualized in a graphical form using the Donut
browser, based on the ASK KEN™ visual
knowledge browser. This kind of visualization can be useful to explore a resource
of interest and discover other connected
resources, creating a navigation path
through resources that are interconnected.
This tool has the advantage to keep the
context during navigation but the potential
drawback to become confused and with
low performance when the number of
resources increases.
In addition to navigation, an advanced
searching mechanism is provided through
SPARQL queries.
During the project development period
and afterwards, various types of dissemination activities have been carried out. The
main activities include internal seminars,
conference and workshop presentations,
meetings with potential project partners,
external seminars, and courses.
Pubblicazioni
Catenazzi, N., Sommaruga,
L. and Domenighetti, I. (2012)
BRICK: a linked data experience.
IADIS International Conference
WWW/INTERNET 2012 Madrid,
Spain, 18-21 October 2012.
Sommaruga, L., Catenazzi,
N., (2014) The BRICK project.
Presentation at Séminaire Linked
Data, Département fédéral de
l’intérieur DFI, Archives fédérales
suisses AFS, Bern, CH,
29 janvier 2014.
The Brick Textual Navigator.
The process of data publishing
and consuming.
137
BISON – Biology-Inspired techniques for Self Organization
in dynamic Networks
BISON explore the use of ideas derived from complex adaptive systems
(CAS) to enable the construction of robust and self-organizing information
systems for deployment in highly dynamic network environments. BISON
will cast solutions to important problems arising in Ad-Hoc and Virtual
networks, P2P and Grid computing systems as desirable global properties
that systems should exhibit. Progress in this direction will give us a systematic framework for constructing solutions to the original problem that
inherit the attributes of CAS, including self-repair and self-organization.
We achieve this goal by restricting the class of problems and by drawing
inspiration from nature systems like insect colonies and immune networks.
Capo progetto
www.idsia.chl
Team di ricerca
Gianni Di Caro
Frederick Ducatelle
Roberto Montemanni
Andrea Rizzoli
DTI – IDSIA
Partner esterni
University of Bologna (IT);
Telenor Communication AS
(NO); Technical University
of Dresden (DE).
Ente finanziatore
European Cooperation
in Science and Technology
- COST
1
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2
3
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5
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7
8
The complexity of modern Network Information Systems (NIS) has reached a level
that puts them beyond our ability to deploy,
manage and keep functioning correctly
through traditional techniques. Part of the
problem is due to the sheer size that these
systems may reach with millions of users
and millions of interconnected devices. The
other aspect of the problem is due to the
extremely complex interactions that may
result among components even when their
numbers are modest. Our current understanding of these systems is such that minor
perturbations in some remote corner of
the system will often have unforeseen, and
at times catastrophic, global repercussions.
In addition to being fragile, many situations
arising from the highly dynamic environment
in which they are deployed require manual
intervention to keep NIS functioning. What
is required is a paradigm shift in confronting
the complexity explosion problem to enable
building robust NIS that are self-organizing
and self-repairing. BISON proposes to draw
inspiration from biological processes and
develop techniques and tools for building robust, self-organizing and self-repairing NIS as
ensembles of autonomous agents that mimic
the behavior of social insects and immune
networks. What renders this approach particularly attractive from a dynamic network
perspective is that global properties like
adaptation, self-organization and robustness
are achieved without explicitly programming
them into the individual artificial agents.
Yet, given large enough colonies of agents,
the global behavior is surprisingly adaptive
and can cope with arbitrary initial conditions,
unforeseen scenarios, variations in the environment or presence of deviant agents. This
represents a radical shift from traditional
algorithmic techniques to that of obtaining
the desired system properties as a result
of emergent behavior that often involves
evolution, adaptation, or learning.
We will search for CAS which can bring about
these global properties. Yet BISON will seek to
go even further than this, by working to systematize this process — to develop a coherent set of heuristics that can guide the search
for CAS giving a desired global behavior.
Progress in this direction give us a systematic
framework for constructing solutions to the
original problem that inherit the attributes
of CAS, including self-repair and self-organization. This is a very ambitious goal. Yet,
much can be achieved by restricting the class
of problems to a suitable few and by drawing inspiration from biological systems such
as insect colonies and immune networks.
Nature has been a rich source of inspiration
for computer scientists. Genetic algorithms,
neural networks and simulated annealing are
examples where different natural systems or
processes have been mimicked algorithmically to successfully solve important practical
problems. More recently, social insects, and
in particular ants, have been added to this
list by the devising of algorithms that mimic
their behavior in solving combinatorial
optimization problems. Immune networks
represent a recent frontier in this on-going
search for biological systems that can be
successfully exploited by computer scientists
to solve practical problems. Very informally,
a complex adaptive system (CAS) consists
of large numbers of autonomous agents
that individually have very simple behavior
(rules) and that interact with each other
in very simple ways without any centralized
coordination. Social insects and immune
networks are examples of CAS that arise also
in a variety of other biological, social and economic phenomena. It is the total decentralization of control, plus the mobility, autonomy,
and large numbers of agents that make CAS
well-suited for achieving important functions in large-scale information systems. Any
intelligence embodied in the behavior of a
CAS is distributed, rather than being localized
in one place. Despite the simplicity of their
components, CAS typically exhibit what is
called emergent behavior that is surprisingly
complex and hard to predict. Furthermore,
the collective behavior of a well-tuned CAS is
highly adaptive to changing environmental
conditions or unforeseen scenarios, is robust
to deviant behavior (failures) and is self-organizing towards desirable configurations.
Pubblicazioni
Ducatelle F., Di Caro G., Gambardella L.M., Using Ant Agents
to Combine Reactive and Proactive
Strategies for Routing in Mobile
Ad Hoc Networks, International
Journal on Computational Intelligence and Applications (IJCIA),
Special Issue on Nature-Inspired
Approaches to Networks and
Telecommunications, Volume
5, Number 2, Pages 169-184,
June 2005. Catenazzi, N. ,
De Luca, V. , Sommaruga, L. &
Botta, M. (2012) Guidelines to
Design Inclusive Ambient Intelligence Solutions for Human
Activity Sharing., pp.496-501.
Di Caro G.A., Ducatelle F.,
Gambardella L.M., BISON: Biology-Inspired techniques for SelfOrganization in dynamic Networks,
Kuenstliche Intelligenz, Special
Issue on Swarm Intelligence,
Vol.4 November 2005.
Ducatelle F., Di Caro G.A.,
Gambardella L.M., Principles and
applications of swarm intelligence
for telecommunications networks,
Swarm Intelligence Journal,
Vol. 4, N. 3, pp. 173-198, 2010.
139
Ecosistema OASI. Nuovi servizi e soluzioni d’interfaccia utente
per l’Osservatorio Ambientale della Svizzera Italiana
La ricerca ha l’obiettivo di definire, progettare e sviluppare un ecosistema
di pubblicazione di dati ambientali articolato su diversi mezzi di comunicazione, quali piattaforme web e dispositivi di comunicazione mobile, col
fine di essere accessibile a molteplici utenti finali. Grazie allo sviluppo di
nuovi servizi e soluzioni d’interfaccia, gli utenti hanno la possibilità di accedere ai dati pubblicati dall’Osservatorio Ambientale della Svizzera Italiana.
Capo progetto
Massimo Botta
massimo.botta@supsi.ch
www.supsi.ch/lcv
Team di ricerca
Serena Cangiano
Nerio Cereghetti
Giovanni Profeta
Nicola Rizzo
Lorenzo Sommaruga
DACD – LCV/ISAAC
DTI – ISIN
Ente finanziatore
Dipartimento del territorio,
Osservatorio ambientale della
Svizzera italiana
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8
Negli ultimi anni, la disponibilità di dati ambientali è aumentata esponenzialmente grazie alle tecnologie dell’informazione e della
comunicazione che forniscono strumenti
e canali per il monitoraggio, la pubblicazione
e la comunicazione di dati riguardanti la qualità dell’aria e le condizioni meteorologiche.
La ricerca Ecosistema OASI si focalizza sulla
progettazione di nuovi servizi e soluzioni
d’interfaccia centrate sulle necessità di molteplici utenti finali – quali cittadini, turisti,
persone con problemi di salute, funzionari
dell’amministrazione, professionisti, ricercatori
e giornalisti – per comunicare e consentire
l’accesso web ai dati ambientali pubblicati
dall’Osservatorio Ambientale della Svizzera
Italiana (www.ti.ch/oasi).
La ricerca è stata organizzata in tre fasi, articolate in attività di ricerca utili a generare
nuovi scenari d’uso del sistema OASI e attività
di progetto con carattere più specifico, come
il design e lo sviluppo di nuove soluzioni d’interfaccia. Le fasi della ricerca sono state:
1. Analisi, definizione e generazione dell’ecosistema OASI
Attraverso l’analisi del sistema OASI, come
di progetti simili a livello nazionale e internazionale, sono stati individuati i requisiti
generali, sia funzionali sia comunicativi, dei
servizi di comunicazione dei dati ambientali.
La descrizione degli elementi caratteristici
d’interfaccia, di navigazione e d’architettura
informativa ha permesso di valutare il fun
zionamento del sistema OASI e di definire, in
un secondo momento, gli elementi concettuali che hanno fornito la metodologia per lo
sviluppo dei concept di servizio.
In collaborazione con esperti dei dati ambientali, di enti e istituzioni pubbliche, sono stati
realizzati una serie di concept di servizio collegati ad un’unica piattaforma web definita
Ecosistema OASI. L’Ecosistema OASI è un
portale multicanale per la fornitura dei dati
ambientali (traffico, inquinamento dell’aria,
rumore ecc.) ai cittadini, caratterizzato
da modalità d’interazione semplificate per
l’accesso via web e via dispositivi di comunicazione mobile, quali smartphone e tablet.
2. Progettazione e sviluppo di nuove interfacce utente
Sulla base dei risultati raggiunti, è stata avviata
la seconda fase della ricerca attraverso la progettazione di un insieme d’interfacce utente
fra loro coordinate e declinate per l’accesso
all’Ecosistema Oasi, sia tramite il web sia tramite dispositivi di comunicazione mobile.
Questa fase è stata caratterizzata dalle seguenti attività specifiche:
◆ La revisione dell’interfaccia utente
dell’intero sistema OASI, implementando
soluzioni che migliorano la leggibilità dei
dati e l’interazione dell’utente;
◆ L’integrazione nel sito esistente dei nuovi
servizi concepiti durante la prima fase
della ricerca, fra i quali i servizi basati sull’utilizzo di informazioni georeferenziate e
servizi dedicati ai professionisti del settore;
◆ La progettazione di uno specifico modulo
d’interfaccia per l’applicazione desktop
Oasi Client, basato sul sistema di controllo AQC2, che consente di generare, confrontare e validare gruppi di dati generati
da un’analisi statistica delle serie di dati
ambientali;
◆ La realizzazione di un manuale con linee
guida per il trattamento e la visualizzazione
di dati astratti, indirizzata alla pubblicazione automatica e di qualità di grafici,
bollettini e tabelle sul web, nel software
OASI client e su stampati cartacei;
◆ La progettazione e lo sviluppo dell’applicazione Qualità dell’aria per smartphone
(iPhone e android) volta a informare
i cittadini sullo stato della qualità dell’aria
rispetto al luogo in cui si trovano e a fornire raccomandazioni e informazioni utili
per affrontare livelli alti d’inquinamento
dell’aria. L’applicazione è stata implementata ulteriormente nella versione denominata Aircheck, la quale si caratterizza per la
completa copertura del territorio svizzero.
3. Integrazione di applicazioni web
La terza fase del progetto prevedeva
la progettazione e il supporto per lo sviluppo di applicazioni accessibili tramite
il web e integrabili nell’Ecosistema OASI.
Preliminarmente al loro sviluppo, si è proceduto nell’implementazione dell’interfaccia di tipo responsivo dell’Ecosistema OASI,
per consentire l’utilizzo della piattaforma
tramite più dispositivi. Successivamente,
lo sviluppo delle singole applicazioni web
ha richiesto il progetto di due tipologie
d’interfaccia utente: l’interfaccia di backend – utilizzata dall’operatore per l’impostazione e la gestione di ogni singola
applicazione – e l’interfaccia di front-end
– utilizzata dall’utente finale per usufruire
del servizio.
Fra le applicazioni previste da questa fase
del progetto sono da menzionare l’applicazione portale energia, l’applicazione segnalazioni specie invasive, l’applicazione
per la gestione amministrativa interventi
pompieri e l’applicazione catasto sostanze pericolose.
Le applicazioni web da integrare nell’Ecosistema OASI sono tutt’ora in fase di sviluppo.
Pubblicazioni
Serena Cangiano 2009, Envisioning new scenarios of environmental data communication through
the advanced service design, Proceedings of the fifth Swiss Design
Network Symposium, Multiple
Ways to Design Research, Swiss
Design Network, et al./EDIZIONI, Geneva-Milan, pp. 337-339.
Architettura dell’applicazione
Qualità dell’aria per smartphone
iOS e android.
L’interfaccia responsiva
dell’ecosistema OASI adattata
all’interazione touch su
dispositivi tablet.
141
Automatic Behaviour Detection and Interpretation from
low level data sets such as Telemetry
Currently, space systems deliver lots of data (e.g. 20,000 housekeeping
telemetry parameters, spacecraft events, telecommands, mission control
system events, flight dynamics data, etc.).
Most of this data was not used due to information overload (e.g. it is so
much data that nobody can analyse it all).
The overall objective is to explore the possibilities, advantages and limitations of automatic knowledge extraction from telemetry databases.
Capo progetto
Giacomo Poretti
giacomo.poretti@supsi.ch
DTI – ISIN
Partner esterni
European Space Agency – ESA
(EU)
Ente finanziatore
European Space Agency – ESA
Anno d’inizio
2013
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7
8
Computational Identification of Pathways and Genes Involved in
Lymphoid Tumors: From DNA Copy Number to Expert System
In the study of complex genetic diseases, the identification of subgroups
of patients sharing similar genetic characteristics represents a challenging task. A frequently investigated lesion is the change of DNA copy
number at specific genomic traits. We designed an efficient unsupervised procedure that can be applied to high dimensional data, obtaining
good accuracy using data sets of diffuse large B-cell lymphoma and
of breast cancer patients. Subgroups that well correlate with molecular
subtypes of the corresponding disease were found.
Capo progetto
Marco Zaffalon
marco.zaffalon@supsi.ch
DTI – IDSIA
Partner esterni
Institute of Oncology Research
(IOR) and Oncology Institute
of Southern Switzerland (IOSI)
Ente finanziatore
Cantone Ticino
Anno d’inizio
2010
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8
Creazione SW per il confronto automatico di testi di struttura
non uniforme
La complessità del progetto sta nel fatto che i documenti relativi alle nuove
proposte di legge sono inoltrate tramite documenti in formato e struttura
diversa da quelli pubblicati e relativi alle leggi in vigore. Il motivo principale
è dovuto al fatto che il politico o il legislatore, redige la propria proposta
di legge proponendo unicamente il testo modificato di uno o più articoli
o paragrafi, quindi di una porzione di testo inclusa in un normale testo
di legge completo.
La completa comprensione e l’impatto di una proposta di modifica, per poter
essere compresa nel suo insieme non può però prescindere dalla lettura
e conoscenza dell’intero testo di legge in vigore.
142
Capo progetto
Giacomo Poretti
giacomo.poretti@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISIN
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Archilex SA (CH)
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HUMANOBS – Humanoids that learn socio-communicative skills
by observation
A robotic agent is pushing the boundaries of artificial intelligence
by automatically learning socio-communicative skills. It’s a big step towards
the ultimate goal of creating intelligence that is both self-sufficient
and adaptable in a wide variety of environments. The system
is a comprehensive cognitive architecture, named AERA (Auto-catalytic
Endogenous Reflective Architecture), that achieves higher levels of
autonomy than prior architectures. One way to measure this is with
the ratio between the amount of things learned and the amount of a-priori
knowledge its human designers must provide. The HUMANOBS team
decided to put their system to test based on the scenario of a TV interview.
This is a task that is relatively complicated: impossible for current AI
and complex for even a human to learn.
Capo progetto
Juergen Schmidhuber
juergen.schmidhuber@supsi.ch
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – IDSIA
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
Reykjavik University (IS); University of Madrid (ES); University of
Palermo (IT);Consiglio Nazionale
delle Ricerche (IT); Communicative Machines Lab (GB).
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IM-CLeVeR – Intrinsically Motivated Cumulative Learning
Versatile Robots
IM-CLeVeR aims to develop a new methodology for designing robots
controllers that can: (1) cumulatively learn new efficient skills through
autonomous development based on intrinsic motivations, and (2) reuse
such skills for accomplishing multiple, complex, and externally-assigned
tasks. During skill-acquisition, the robots will behave like children at play
which acquire skills autonomously on the basis of “intrinsicmotivations”.
During skill-exploitation, the robots will exhibit fast learning capabilities
and a high versatility in solving tasks defined by external users due to
their capacity of flexibly re-using, composing and readapting previously
acquired skills.
Capo progetto
Juergen Schmidhuber
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – IDSIA
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
Centro Nazionale Ricerche (IT);
Università Campus Biomedico
di Roma (IT); Biomicrosystems
Laboratory and Laboratory of
Developmental Neuroscience
(IT).
Capo progetto
Giorgio Corani
giorgio.corani@supsi.ch
Ente finanziatore
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Calcolo di percorsi meteo-aware
Si è studiata l’incidentalità stradale del Canton Ticino. E’ stato messo
a punto un approccio innovativo per modellizzare il numero di incidenti
(in una data regione o in un dato percorso) in funzione della quantità
di traffico e delle condizioni meteorologiche. Tale approccio è stato
applicato all’analisi di quattro sotto-regioni del cantone e di due percorsi
alternativi tra Chiasso e Locarno. Si è riscontrato un significativo effetto
delle variabili meteorologiche sui tassi di incidentalità. A titolo sperimentale è quindi possibile inserire criteri di incidentalità nella scelta
dei percorsi automobilistici.
DTI – IDSIA
Anno d’inizio
2012
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143
Monarca – MONitoring, treAtment and pRediCtion of bipolAr
Disorder Episodes
MONARCA developed and validated solutions for multi-parametric
long term monitoring of behavioural and physiological information
relevant to bipolar disorder. It combined those solutions with an appropriate platform and a set of services into an innovative system for
management, treatment and self-treatment of the disease. This system
is designed to comply with all relevant security, privacy and medical
regulations, and it is designed in order to satisfy the interoperability
with existing medical information systems.
Capo progetto
Alessandro Puiatti
Alessandro.puiatti@supsi.ch
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – ISIN
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Create-Net (IT); Aipermon (DE);
Bitz (DE); ETH (CH); University
of Copenhagen (DK); Meditrainment (AT); Psychiatric Center
Rigshospitalet (DK); Psychiatric
State Hospital of Tirol (AT); Systema (AT); University of Passau
(DE); Universität Bielefeld (DE).
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NANOBIOTOUCH – Nano-resolved multi-scan investigations of
human tactile sensations and tissue engineered nanobiosensors
The main scientific aims of NANOBIOTOUCH are to radically improve
understanding of the human mechano-transduction system and tissue
engineered nanobiosensors. This will be achieved through systematic
integration of new developments from converging scientific areas
by involving academic and industrial participants who are experts
in cognitive sciences, microneurography, brain imaging, cell biology and
mechanics, tissue engineering, skin physics (tribology and mechanics),
microengineering, multi-scale multi-physics modelling, information
processing, robotics, prosthetics and medical rehabilitation.
Capo progetto
Juergen Schmidhuber
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – IDSIA
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
University of Birmingham (GB);
Unilever R&D Port Sunlight (GB);
Goteborg Univ. (SE);University
Catholique de Louvain (BE);
Rockfield SoftwareLtd (GB); TUM
Munich (DE); SS Sant’Anna (IT);
Centre for Computational Continuum Mechanics Slovenia (SI).
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NASCENCE – NAnoSCale Engineering for Novel Computation
using Evolution
The aim of this project is to model, understand and exploit the behaviour
of evolving nanosystems (e.g. networks of nanoparticles, carbon nanotubes or films of graphene) with the long term goal to build information
processing devices exploiting these architectures without reproducing
individual components. With an interface to a conventional digital computer we will use computer controlled manipulation of physical systems
to evolve them towards doing useful computation.
144
Capo progetto
Juergen Schmidhuber
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – IDSIA
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
University of Twente (NL);
University of Durham (GB);
University of York (GB);
Norwegian University of Science and Technology (NO).
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NEURALDYNAMICS – A neuro-dynamic framework for cognitive robotics: scene representations, behavioural sequences, and learning
In this project we develop a neurally based theoretical account for scene
understanding and sequence generation. Mathematically models formalized in the language of neural dynamics, a space-time continuous
version of recurrent neural networks, are implemented in autonomous
cognitive robots that have their own sensory and motor systems. Robotic
implementation provides a critical reality check on the theory and is
a potent source of heuristics, uncovering hitherto overlooked aspects
of the problem as well as providing a proof of concept.
Capo progetto
Juergen Schmidhuber
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – IDSIA
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
Institute for Neurocomputing,
Ruhr-University Bochum (DE);
COIN Lab, University of Skövde
(SE); Vision Lab, University
of the Algarve (PT).
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OASI-Misurare la qualità dell’aria tramite sistemi portabili low-cost
e a basso consumo energetico
La Confederazione intende monitorare l’inquinamento causato dal
traffico sulle principali autostrade svizzere. In questo progetto federale
il Canton Ticino ha rivestito il ruolo di pilota. In collaborazione con il
Dipartimento del Territorio del Cantone Ticino e la SUPSI, si è progettato
e realizzato l’Osservatorio ambientale della Svizzera italiana (OASI)
e creato l’Ufficio del Monitoraggio Ambientale. L’osservatorio (http://
www.oasi.ti.ch) è uno strumento di supporto alle decisioni. In passato
ha per esempio supportato l’introduzione del limite di 80 km/h sull’autostrada, a seguito dei valori molto elevati registrati dall’ozono
e ha permesso di monitorare e verificare l’efficacia delle misure prese.
Negli anni OASI ha esteso i suoi domini: dal traffico, all’aria, alle radiazioni non ionizzanti, alle frane, ecc. Questo progetto si innesta nei lavori
di estensione di OASI, per rispondere alle nuove esigenze.
Capo progetto
Giancarlo Corti
giancarlo.corti@supsi.ch
DTI – ISIN
Partner esterni
Dipartimento del territorio
del Cantone Ticino (CH)
Ente finanziatore
Mandato cantonale
Anno d’inizio
2009
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PRE – Psychometric Recommendation Engine for Multimedia
Service Platforms
This project will enhance user experiences of multimedia content
by pioneering a psychometric recommendation engine (PRE) for digital
media based on algorithm sets that use psychometric profiles, online
user footprints and peer identification, to accurately predict and recommend consumption preferences for multimedia content, based
on profile, context and trust.
A fully integrated media service will be developed, providing the consumers
with a single point from which all relevant digital media can be enjoyed
when and how they want.
Capo progetto
Lorenzo Sommaruga
Ente finanziatore
DTI – ISIN
Anno d’inizio
2014
Partner esterni
Dixero (CH); ZFH Zürcher
Fachhochschule (CH)
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BOARD Predictive Analytics
Come risultato di una precedente collaborazione con SUPSI, Board
International ha prodotto Board, un toolkit per lo sviluppo di applicazioni
di Business Intelligence (“BI”) e Corporate Performance Management
(“CPM”). Il prodotto fornisce potenti funzionalità di BI ma non supporta
analisi predittive dei dati. Lo scopo di questo progetto è integrare sofisticati
strumenti di supporto alla decisioni in chiave propriamente predittiva,
capaci di combinare la straordinaria velocità di accesso a enormi volumi
di dati con una grande facilità d’uso.
Capo progetto
Lorenzo Sommaruga
Ente finanziatore
DTI – ISIN
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
Board International (CH)
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PROMO – PROximity Marketing sOlution
The increasing spreading of top-medium range mobile phones offering
advanced capabilities and the broader use of short-range wireless technologies embedded in them are laying the foundations for the development of new added-value services. One of such services is proximity
marketing, which consists in distributing localised wireless advertising
contents to users interested in. In this project we investigate localisation
techniques and power saving mechanisms to support a proximity
marketing solution. To reduce the time-to-market of the solution we
focus on domain specific development techniques mostly targeted to
embedded platforms.
Capo progetto
Salvatore Vanini
salvatore.vanini@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISIN/ICIMSI
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Technocell AG (CH); ASH (IT);
Foxtown (CH)
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PROTOTOUCH – Virtual Prototyping of Tactile Displays
It is estimated that touch screen module revenues will reach 23.9 billion
by 2017. These user interfaces have become one of the most common
input devices for digital media, e.g. in mobile phones and computers.
Current devices incorporate relatively primitive vibrotactile haptic-feedback. The aim of PROTOTOUCH is to develop tactile displays with high
fidelity haptic recognition, so that buttons would press and release like
those on a real keyboard, for example, which would considerably enhance
the user performance, ease of use and user experience of touch screens.
146
Capo progetto
Juergen Schmidhuber
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – IDSIA
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Univ. Of Birmingham(UK); Univ.
Cath. de Louvain (BE); Goeteborgs Univ.(SE); Swansea Univ.(GB);
C3M DOO, Centerza Rac.Vmeh.
Kont. – Modeliranje inTrzenje
(SI); Univ. Pierre et Marie Curie
6 (FR); Univ. des Sciences et
Technologiesde Lille I (FR); ST
Microelectronics Crolles 2 SAS
(FR); Metec AG (DE).
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SEC-WEAR – Design Of Very Low Power Robust And Secure Nodes
For Wearable Sensor Networks
SEC-WEAR addressed the problem of security for Body Area Sensors
Networks (BASNs), both in terms of robustness against physical attacks
and data communication protocol. From one hand, we developed novel
devices supporting standard cryptographic algorithms based on the
more recent technological libraries. On the other hand, we redesigned
a communication protocol around the security primitives included
in the device in order to better satisfy the very low energy consumption
requirements typical of BASNs nodes.
Capo progetto
Alessandro Puiatti
Alessandro.puiatti@supsi.ch
DTI – ISIN
Partner esterni
University of Lugano – Alari (CH)
Ente finanziatore
la ricerca scientifica – FNS,
NanoTera
Anno d’inizio
2010
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Stagend.com: un social network che semplifica i contatti
e la gestione dei rapporti nel mercato musicale
Stagend.com è un social network che mette in relazione gli attori della
scena musicale indipendente (bands, locali, eventi live, fans, negozi
di musica, scuole di musica,...) e semplifica le interazioni, la comunicazione e la gestione dei rapporti nel mercato musicale. Nel progetto
è stata sviluppata una piattaforma di servizi utili a supportare, semplificare
e velocizzare le interazioni tra gli stakeholders del mercato musicale
svizzero, dove gli utenti stessi (musicisti e gestori di locali) possono
gestire concerti ed eventi tramite un’agenda collaborativa.
Capo progetto
Riccardo Mazza
riccardo.mazza@supsi.ch
Ente finanziatore
DTI – ISIN
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Stagend.com (CH)
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STIFF – Biomorphic variable Stiffness
Many industrial robots are much stronger than humans, but also very
inflexible. The goal of the STIFF consortium is to equip a highly biomimetic robot hand-arm system with the agility, robustness and versatility
that are the hallmarks of the human motor system, by understanding
and mimicking the variable stiffness paradigms that are so effectively
employed by the human central nervous system. A key component
of our study will be the anatomically accurate musculoskeletal modelling
of the human arm and hand.
Capo progetto
Juergen Schmidhuber
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – IDSIA
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
German Aerospace Center
(DLR); Technische Universiteit
Delft (NL); University
of Edinburgh (GB); Université
Paris Descartes (FR).
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WAY – Wearable interfaces for hAnd function recoverY
This project addresses the scientific problem of recovery of hand function
after amputation or neurological disabilities like spinal cord injury,brachial
plexus injury, and stroke. It introduces several conceptual novelties which
explicitly take into account and overcome the limited band-width in
actual Brain-Neural Communication Interfaces.
WAY demonstrators are able to restore a physiological bidirectional link
between artificial aids and patients, and will be shown in clinical studies to
improve the ability of users to perform activities of daily living and thus
to attain enhanced autonomy and quality of life.
Capo progetto
Juergen Schmidhuber
Ente finanziatore
Framework Programme
DTI – IDSIA
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
Scuola Superiore Sant’Anna,
Pisa (IT); Umeå universitet (SE);
Fundació Privada Institut de
Neurorehabilitació Guttmann,
Barcelona (ES); OSSUR hf.,
Rekjiavick-Iceland (IS); Eberhard
Karls Universität Tübingen (DE).
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ToteMM – Applicazione multitouch per comunicare il patrimonio
audiovisivo
ToteMM è un’applicazione multicanale e multitouch progettata per supportare l’accesso al patrimonio audiovisivo della Radiotelevisione svizzera
di lingua italiana RSI attraverso percorsi tematici che raccontato la storia
del Canton Ticino. Il progetto è stato concepito per facilitare la scoperta
e riscoperta del patrimonio storico, culturale e sociale della Svizzera
italiana raccontata dalla RSI in più di 80 anni, attraverso la tecnologia
multitouch e HTML5.
Capo progetto
Massimo Botta
massimo.botta@supsi.ch
DACD – LCV
DTI – ISIN
Partner esterni
Radio televisione svizzera
italiana RSI (CH)
Ente finanziatore
– RSI; Società cooperativa per
la radiotelevisione svizzera di
lingua italiana – CORSI.
Anno d’inizio
2012
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Sistemi sociali
e salute pubblica
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Le rappresentazioni attorno ai concetti di
sicurezza sociale, di salute e di malattia,
i bisogni socio-sanitari e socio-demografici
effettivi, nonché le modalità di organizzazione e gestione dei sistemi socio-sanitari e
le opzioni istituzionali di politica sociale,
evolvono contestualmente alle trasformazioni della società, dell’economia, del
progresso tecnologico. Il modello di sviluppo
condiziona l’approccio alla salute e ai
bisogni sociali, sia sul piano individuale che
su quello collettivo. Da un lato, vanno
individuati i cosiddetti “determinanti” della
salute ed i “fondamentali” della sicurezza
sociale, ossia i fattori che incidono sulla
salute, sulla sicurezza sociale e sulla qualità di
vita: fattori genetici e demografici, comportamenti, sviluppo socio-economico e
tecnologico, modalità produttive, ambiente,
evoluzione dei servizi sociali e sanitari.
Dall’altro lato, vanno considerati gli esiti
(outcomes) dei processi di produzione delle
prestazioni sanitarie e delle misure di politica
sociale, in termini di qualità di vita dei cittadini.
Quest’ottica richiede pertanto un approccio
multidisciplinare, che consideri adeguatamente l’architettura dello stato sociale
e le interrelazioni tra le dimensioni demografiche, epidemiologiche, socio-economiche,
produttive, organizzative, gestionali,
comunicative, etico-culturali, cliniche
e tecnologiche.
3,3 mio
periodo 2009-2013
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2009-2013
40
151
Migranti transnazionali e lavoro di cura.
Badanti dell’Est coresidenti da anziani in Ticino
In Ticino i servizi di assistenza e cura a domicilio forniscono prevalentemente prestazioni sanitarie alle persone anziane. Le reti familiari,
soprattutto al femminile, non riescono a garantire un sostegno prolungato
ai genitori bisognosi di cure ; vi è quindi un passaggio dall’aiuto informale
all’assunzione di donne migranti da inserire nel lavoro domestico e assistenziale. Si tratta di lavoratrici che migrano alla ricerca di migliori opportunità lavorative, tentando di mantenere vivi i loro legami familiari. Le
migranti che lavorano presso anziani in situazioni coresidenti provengono
essenzialmente dall’Europa dell’Est.
Capo progetto
Paola Solcà
paola.solca@supsi.ch
www.supsi.ch/dsas
Team di ricerca
Pasqualina Cavadini
Antonietta Colubriale Carone
Angelica Lepori Sergi
Anita Testa-Mader
DSAS
Partner esterni
Associazione Opera Prima,
Rivera (CH)
Ente finanziatore
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In Svizzera l’invecchiamento demografico
fa supporre un aumento della domanda
di assistenza e cure a domicilio per le persone
anziane dipendenti e il ricorso posticipato
a strutture residenziali. Tali cambiamenti
implicano ripensamenti delle politiche
di care, in particolare dei sistemi di assistenza
e cure rivolte alle persone anziane,
e il coordinamento degli interventi tra i vari
fornitori di prestazioni. La presa in carico
informale, assunta soprattutto dalle donne
nelle famiglie, ha raggiunto limiti strutturali:
oggigiorno sono sempre meno in grado
di sostenere ruoli professionali e aiuto agli
anziani [Mädorin 2009; Schillinger 2012].
In futuro si prevedono ulteriori restrizioni
delle risorse familiari a disposizione e la
necessità di ricorrere a personale retribuito.
In Svizzera una manodopera femminile
proveniente dall’Est Europa, occupa già
parte di questo settore, si parla infatti di care
migration [van Holten, Jähnke e Bischofberger
2013]. La transizione dal modello di aiuto
informale al modello di lavoro di cura, in cui
vi è sovente l’assunzione di una migrante
da parte della persona anziana o dei familiari,
diventa una soluzione attrattiva anche per
l’ente pubblico che si trova a gestire
l’aumento della domanda di assistenza
e cure a domicilio, la specializzazione delle
prestazioni sanitarie e le necessità
di controllare le finanze. Anche altri paesi
europei si stanno orientando verso il mantenimento degli anziani a domicilio il più a lungo
possibile attraverso lo sviluppo di dispositivi
in cui si coniugano le risorse pubbliche, quelle
private, i trasferimenti finanziari e le reti
di sostegno informali.
In Ticino, in risposta alla crescente domanda
di accudimento permanente di anziani
fragili, si è diffusa negli ultimi cinque anni
la figura della badante coresidente, che
dovrebbe essere complementare all’offerta
di prestazioni di cure dei servizi pubblici
e privati e alla rete di supporto familiare.
Sono in prevalenza donne polacche,
rumene e bulgare a svolgere un lavoro
assistenziale che richiede copertura
notturna e diurna e di risiedere presso
il domicilio della persona anziana. Si tratta
di migranti che lasciano i propri cari,
in particolare i figli, nei rispettivi paesi
di provenienza o in altri paesi dove hanno
lavorato e vissuto in precedenza. Le loro
strategie migratorie sono strettamente
collegate alle dinamiche familiari: esse
emigrano come singoli soggetti, tuttavia
continuano a rivestire i ruoli di madri,
in alcuni casi di mogli e di nonne a distanza.
La ricerca si inserisce proprio in questa
prospettiva transnazionale: essa coniuga
la dimensione di genere, i temi delle migrazioni e del lavoro di cura (definito a livello
internazionale come care work), in particolare le politiche, i dispositivi e i servizi
di presa in carico degli anziani a domicilio
[Lutz 2011, Kofman e Raghuram 2009].
La problematica è stata affrontata a partire
dalle caratteristiche del contesto locale:
politiche sociali, mercato delle prestazioni
di assistenza e cure a domicilio e politiche
migratorie. Su questo sfondo si inserisce
l’analisi dei percorsi individuali, delle reti
relazionali e delle pratiche transnazionali.
Sono state identificate le condizioni
di lavoro e di vita, le specificità e l’eterogeneità dei percorsi migratori e dei legami
sociali di badanti esteuropee in Ticino.
Il materiale raccolto ha consentito
di formulare alcune proposte, relative
all’accudimento delle persone anziane
a domicilio, che possono contribuire
ad offrire alle migranti condizioni di lavoro
e di vita adeguate e quindi anche mantenere
una buona qualità del lavoro di cura.
A livello metodologico si è optato per una
ricerca prevalentemente qualitativa, con 35
interviste narrative a migranti esteuropee
e 23 interviste esplorative a testimoni
privilegiati di vari settori: sanitario, sociale,
economico, politico-istituzionale
e sindacale. E’ infatti grazie a questo tipo
di approccio che è stato possibile cercare
di comprendere l’agire di queste donne,
i loro percorsi, i legami sociali che si sviluppano
e si intrecciano nello spazio sociale transnazionale, come pure i loro ruoli familiari
e professionali e le relazioni di genere. La
ricerca si è sviluppata attorno a tre assi
tematici: la raccolta della documentazione,
della letteratura e dei dati esistenti; le
interviste esplorative a testimoni privilegiati
e le interviste narrative a donne migranti.
L’analisi ha combinato i dati statistici
disponibili con le informazioni fornite
dalle persone-risorsa e le testimonianze
delle migranti esteuropee incontrate.
Con le interviste narrative si è proceduto
a un’analisi tematica orizzontale,
pur considerando le specificità di ogni
singolo racconto.
Pubblicazioni
Solcà P., Testa-Mader, A., Lepori
Sergi, A., Colubriale Carone,
A. e Cavadini, P. (2013) Migranti
transnazionali e lavoro di cura.
Badanti dell’Est coresidenti da
anziani in Ticino. Rapporto
di ricerca, Dipartimento scienze
aziendali e sociali, dicembre 2013.
L’importanza della dimensione relazionale.
Supporto alle attività quotidiane.
Lavori domestici.
153
An innovative Paradigm for Autonomic Opportunistic
Communication
Haggle is a new autonomic networking architecture designed to enable
communication in the presence of intermittent network connectivity,
which exploits autonomic opportunistic communications (i.e., in particular in the
absence of end-to-end communication infrastructure). We propose a radical
departure from the existing TCP/IP protocol suite, completely eliminating
layering above the data-link, and exploiting an application driven message
forwarding. We go beyond already innovative cross-layer approaches,
defining a system that uses real best-effort, context aware message forwarding
between ubiquitous mobile devices, in order to provide services when connectivity
is local and intermittent.
Capo progetto
Silvia Giordano
silvia.giordano@supsi.ch
www.supsi.ch/isin_en/
Team di ricerca
Anh Nguyen
Daniele Puccinelli
Alessandro Puiatti
DTI – ISIN
Partner esterni
INTEL Research (GB); Ecole
Polytechnique Fédérale de
Lausanne (CH); Uppsala
University (SE); University of
Cambridge (GB); Martel (CH);
Eurecom (FR); Italian National
Research Council (IT).
Ente finanziatore
Framework Programme
Aprile 2006, 54 mesi
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The Haggle project has been designed to
overcome the limitations of communication services built upon the widely used
concept of end-to-end connectivity.
The project proposes a communication
architecture that provides autonomic
and opportunistic communication services
to mobile end points, which are intermittently in reach of other devices or networks.
Autonomic and opportunistic communication (AOC) is intended as a novel paradigm
that addresses both the goals of opportunistic networking and of autonomic
communications.
We use the term opportunistic networking
(OppNet) to refer to data exchanges taking
place during connection “opportunities”:
in other words whenever two or more
mobile devices get in wireless range due
to the mobility of their users. Such situations are prevalent in many regions of the
world where broadband access infrastructure
has limited coverage. Thus, users have
“islands of end-to-end connectivity” (e.g.
home or office), but are also likely
to sporadically be in range of many other
users while in between. It is also worth
noting that access infrastructure is vulnerable to natural disasters or other failures,
and that in such exceptional situations,
opportunistic networking may be the only
feasible way to carry important data.
The objectives of Haggle are twofold:
(1) technical and (2) socio-economic.
(1) We will give a full specification of the
Haggle system and its components:
- Haggle is composed of a number of
modular building blocks. We will design
154
and implement a set of forwarding functions that allow communication
in the absence of permanent connectivity
and with mobile users. This based on the
considerations that: (i) the Haggle community model is powerful and well-suited
to ad-hoc and meshed networks; (ii) the
small world model is orthogonal to current
Internet routing and helps to solve problems such as naming and addressing,
and message forwarding in a non-connected
environment. We will (1) gain empirical
evidence about the minimum deployment
threshold required for a system; (2) test
the effectiveness of various gossip and
epidemic algorithms in real-life scenarios;
(3) design new model and algorithms based
on these results and include innovative
work on aging or forgetting so that resource
usage can be limited.
- Haggle eliminates layering: the functionalities above the physical communication
are shared and benefit by the direct
access to the connection parameters, as
well as by the fact that functionalities are
not replicated, making the architecture
very light and powerful. We will carefully
design the data space, which allows
the interaction among functionalities.
- Haggle will provide a secure, trustworthy
communication service in ad-hoc
networks used by communities.
In particular, this involves decentralised
security of nodes, content, and members
in a self-organized way. We will develop
mechanisms for privacy and trust-management in intermittently connected
networks, and analyse how to prevent
(distributed) denial-of-service attacks.
A distributed reputation system is a key
ingredient to achieve these goals.
- Haggle is aimed at information sharing
in an ad hoc world. However, we also
enable a wide range of new applications
that can be related to the notion
of ”traceability”.
We will analyse the requirements
of a Haggle network as well as possible
applications and platforms on which
it can be based.
- The data collected by Haggle will be
unique and will constitute an important
resource for both sociologists
and networking researchers. There is
currently no large scale data available
in this area. Thus, Haggle will contribute
to the understanding of human models
of cooperation through incentives and
mechanisms for building trustworthiness.
(2) We will validate Haggle paradigm
and study its socio-economic impact.
- We will validate Haggle with different
applications, namely: Information
pooling, asynchronous messaging,
people/object location for large meetings,
and security. We will interact with
sociologists to study its impact on users.
The experimental platform is based on
PDAs, laptops, and high end cell phones.
The communication architecture will be
evaluated with real users, using large
communities.
- We will demonstrate the validity
of Haggle paradigm in interdisciplinary
contexts by experimenting it in a scenario
of e-health, with medical partnership.
- The trials will allow us to conduct
research on monitoring and tracing
in large-scale ad-hoc networks. We will
further investigate how new functionality
can be tested in a controlled environment
and how to ensure reproducible results.
Haggle event-driven architecture.
Risoluzione
insufficiente
MyHaggle
155
AMO – Studio del fenomeno degli Assicurati Morosi in Ticino
L’entrata in vigore nel gennaio 2006 dell’art. 64a LAMal dava facoltà alle
casse malattie di sospendere la copertura assicurativa degli affiliati debitori.
AMO, uno studio longitudinale realizzato su dati amministrativi provenienti da diverse fonti, ha permesso di quantificare il fenomeno degli assicurati sospesi, di indagare sia le caratteristiche socio-demografiche
della popolazione sospesa, sia quelle delle loro sospensioni (durata, recidiva)
e di tracciarne l’evoluzione, fino all’abrogazione dell’articolo di legge a fine
2011. Nell’ambito di AMO si è poi stimato il probabile impatto sulle finanze
cantonali del nuovo articolo 64a LAMal che sarebbe entrato in vigore
il 1° gennaio 2012.
Capo progetto
Michele Egloff
michele.egloff@supsi.ch
www.supsi.ch/dsan
DSAN
Partner esterni
Ufficio dell’assicurazione
malattie (CH); Istituto
delle assicurazioni sociali
del Cantone Ticino (CH).
Ente finanziatore
Istituto delle assicurazioni
sociali del Cantone Ticino
Marzo 2009, 28 mesi
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Definizione dei termini “assicurati
morosi”, “sospesi” e “insolventi”
Secondo l’articolo 64a vigente da gennaio
2006 a dicembre 2011, ma soprattutto
secondo il nuovo articolo 64a LAMal
in vigore dal 1°gennaio 2012, è indispensabile
definire precisamente cosa si intende
per assicurati morosi, sospesi e insolventi
in quanto si riferiscono a porzioni di realtà
ben distinte con implicazioni e conseguenze
differenziate per le diverse parti in causa,
siano queste le casse malati, lo Stato
o gli assicurati stessi. Nell’ambito del lavoro
ci siamo riferiti alle definizioni seguenti
(vedi lo schema S1):
- gli assicurati morosi sono quegli assicurati
che non pagano i premi o le partecipazioni ai costi entro la scadenza prevista.
L’assicuratore deve diffidarli per iscritto,
assegnargli un termine supplementare
di 30 giorni e indicargli le conseguenze
della mora. Il nuovo articolo prevede
almeno un sollecito scritto prima della
diffida per evitare che dei “semplici”
ritardi o delle sviste vengano a creare
inutili costi amministrativi legati
all’attivazione di una procedura più
formale.
- gli assicurati sospesi sono quegli
assicurati morosi ai quali le casse malati
hanno sospeso la copertura assicurativa
secondo la normativa 2006-2011,
perché non pagano nonostante la diffida
e per i quali è stata depositata
una domanda di continuazione dell’esecuzione per debiti. Essi rappresentano
un sottoinsieme degli assicurati morosi
che sono stati diffidati o per i quali è
stato emesso un precetto esecutivo.
Dal 2012, l’eventuale sospensione degli
assicurati morosi non è più facoltà
delle casse malati, bensì del Cantone.
- gli assicurati insolventi sono invece
quella parte di assicurati morosi sospesi
per i quali la procedura di esecuzione
sfocia nell’attestazione di carenza
di beni, per l’intero importo dovuto,
o per una parte di esso. Questi assicurati
risultano insolventi per l’importo
che figura sull’ACB. Gli assicurati morosi
sospesi che saldano il debito durante
la procedura di esecuzione, o per i quali
il debito viene estinto pignorando dei
beni o parte dello stipendio, non rientrano
nella categoria degli insolventi. Con
il nuovo articolo, da gennaio 2012
il cantone sarà chiamato ad assumere
l’85 per cento dell’insolvenza attestata
dagli ACB.
Assicurati sospesi e riammessi
Per lo studio del fenomeno dei sospesi nel
periodo 2006-2011 tramite il susseguirsi
di una serie di analisi trasversali si sono
considerati gli assicurati interessati
da una sospensione in corso al momento
dello scatto di ogni “fotografia” o da una
riammissione durante il trimestre precedente. Le informazioni su questi soggetti
sono poi state completate con altre ricercate
in banche dati di altri sistemi: le caratteristiche
socio-demografiche nella banca dati relativa
al movimento della popolazione (Movpop),
i dati relativi ai beneficiari di prestazioni
previste dalla Legge sull’armonizzazione e
il coordinamento delle prestazioni sociali
(LAPS) nel sistema di gestione informatizzata delle prestazioni sociali (GIPS), i dati
relativi ai beneficiari di riduzioni dei premi
cassa malattia (RIPAM) nell’applicativo
preposto dell’UAM (CC200). Obiettivo:
procedere alla descrizione degli assicurati
morosi e confrontare le loro caratteristiche
con quelle della popolazione residente e
quelle dei beneficiari delle prestazioni
sociali (vedi lo schema S2).
Pubblicazioni
Egloff, M. (2012) Casse malati:
assicurati morosi per scelta,
per negligenza o ... per forza?.
Dati – statistiche e società,
2012, XII, pp.5-13.
assicurati morosi, sospesi e insolventi in Ticino - Dati aggiornati
al 31 marzo 2011. Istituto
delle assicurazioni sociali (IAS).
Assicurati beneficiari di cure di prima
necessità
Per lo studio dei beneficiari di cure di prima
necessità (assicurati sospesi le cui spese
sanitarie sono assunte dal Cantone), si è
proceduto alla compilazione dei dati provenienti da una serie di file distinti inoltrati
all’Ufficio dell’assicurazione malattie (UAM)
dall’Ente ospedaliero cantonale (EOC),
dall’Organizzazione sociopsichiatrica
cantonale (OSC), dal Cardiocentro Ticino
(CCT), da qualche clinica privata, dai servizi
ambulanze e dalle farmacie.
assicurati morosi, sospesi e insolventi in Ticino - Aggiornamento
e approfondimento dello studio
del 2009 sul fenomeno degli
assicurati morosi. Istituto delle
assicurazioni sociali (IAS).
Egloff, M. (2009) Studio sul
fenomeno degli assicurati morosi.
Ufficio dell’assicurazione malattia
(UAM).
Situazione economica e finanziaria
delle economie domestiche
Per saperne di più sulla partecipazione
degli assicurati sospesi al mondo del lavoro,
sui loro redditi e la loro sostanza, si è
proceduto, entro i limiti delle dovute
autorizzazioni, al completamento dei dati
relativi agli assicurati sospesi il 31 marzo
2007 con i dati relativi alle loro dichiarazioni
fiscali 2005. Il file di dati ottenuto permette
di analizzare la situazione finanziaria
di 4600 assicurati sospesi il 31 marzo del 2007,
con riferimento a poco più di un anno prima.
Stima del debito annuale nei confronti
degli assicuratori
Infine, nel 2011 per riuscire ad estrapolare
le indicazioni necessarie per la pianificazione
del futuro onere finanziario a carico
del cantone a seguito dell’entrata in vigore
del nuovo articolo 64a LAMal a partire
da gennaio 2012 si è fatto capo ai dati estratti
dalle banche dati degli Uffici esecuzioni
e fallimenti (UEF).
S1 Relazione tra i concetti di assicurati “morosi”, “sospesi” e “insolventi”.
S2 Compilazione dataset Assicurati sospesi.
157
Etica, Allocazione, Salute
Il sistema sanitario svizzero è eccellente, basato sul federalismo e caro.
Tutto ciò è noto. Ma, se appena si superano le apparenze, ci si accorge che
c’è dell’altro. Chi sono gli attori del sistema? Che interessi hanno? Su quali
basi scelgono? Le decisioni di Confederazone, cantoni, assicuratori malattia,
fornitori di prestazioni e cittadini assicurati, sono consistenti?
La ricerca qui presentata risponde a queste domande superando le rappresentazioni più scontate e facendo emergere un annoso conflitto. Ciò
trova la sua massima e sintetica espressione nelle difficoltà ad assicurare
un’ equilibrata, coerente e condivisa governance delle importanti risorse –
finanziarie, umane, tecnologiche, infrastrutturali – allocate ai diversi attori
del sistema.
Capo progetto
Riccardo Crivelli
riccardo.crivelli@supsi.ch
www.supsi.ch/dsan
Team di ricerca
Iva Bolgiani
Francesca Scalici
DSAN
Partner esterni
EESP Lausanne (CH);
Université de Genève (CH).
Ente finanziatore
per la ricerca scientifica
– FNS, DORE
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Introduzione
Per individuare e capire le dimensioni relative
alla coerenza e ai sottostanti meccanismi
di allocazione delle risorse nel sistema
sanitario svizzero, ossia della loro ripartizione
secondo principi di giustizia sociale, sono
stati scelti ed indagati cinque temi analitici
d’attualità: la pianificazione ospedaliera,
il finanziamento delle cure, la riduzione
dei premi dell’assicurazione malattia,
la clausola del bisogno in ambito di demografia medica ambulatoriale e il commercio
dei farmaci. Ognuna di queste problematiche
è stata studiata in 7 cantoni – Berna,
Friburgo, Ginevra, Giura, Neuchâtel, Ticino
e Vaud.
Federalismo ingarbugliato
Il federalismo, che dovrebbe o potrebbe
essere una preziosa virtù, in realtà rischia
di diventare un vizio del sistema. In effetti,
lo studio parallelo dei temi nei diversi
cantoni analizzati rivela una situazione
problematica: assenza di obiettivi comuni
nella definizione delle politiche sanitarie
settoriali e di riferimenti e criteri uniformi
nell’applicazione della legislazione federale,
disparità molteplici nell’allocazione delle
risorse, incoerenze decisionali e azioni
intrise di elementi di natura estranea ai
riferimenti propri della politica sanitaria.
Tutto ciò rende estremamente difficile
distinguere il sottile confine tra differenze –
che il federalismo dovrebbe permettere di
assumere dandone adeguate e, appunto,
differenziate risposte – e disparita – che il
federalismo dovrebbe – ovviamente – guardarsi bene dall’alimentare.
Governance esitante
In tutti i campi studiati, l’ impostazione
della governance del sistema – indecisa
tra liberalismo e regolazione – è tale
da interferire sulla definizione e sull’organizzazione dell’offerta di prestazioni.
Settore pubblico e settore privato in ambito
di pianificazione e finanziamento ospedalieri;
cantoni e assicuratori (casse malati) nel
campo della riduzione dei premi dell’assicurazione malattia; cantoni e medici
per quanto riguarda la clausola del bisogno;
cantoni, comuni, fornitori di prestazioni
residenziali (case per anziani) e ambulatoriali
(servizi di assistenza e cura a domicilio)
nell’ambito del finanziamento delle cure,
e infine Confederazione e settore farmaceutico per la produzione ed il commercio
dei farmaci: queste relazioni sono l’espressione tangibile di questa variegata
ed esitante modalità di governance
del sistema.
Giustizia sociale discrezionale
Il sistema sanitario svizzero è costruito
su innumerevoli regole che, almeno formalmente, cercano di assicurare i diritti
dei pazienti, in un’ottica di giustizia sociale.
Ma, al di la delle enunciazioni di principio,
come siamo messi nella loro applicazione
concreta? La ricerca ha permesso di rilevare
nei diversi ambiti d’indagine una disomogeneità di una certa importanza. Un esempio:
in materia di riduzione dei premi a favore
delle categorie economiche modeste ogni
cantone ha definito una “propria” interpretazione di giustizia sociale.
Geometria dei poteri
Ad ogni livello – dalle pratiche cliniche
ai meccanismi di gestione delle strutture
e dei servizi sanitari, alle istanze decisionali
della politica sanitaria e del suo finanziamento – il sistema sanitario è un complesso
e complicato spazio di interessi, aspirazioni,
conflitti e rivendicazioni: in una parola,
di poteri. Iniziative popolari - per esempio
l’iniziativa a favore dei medici di famiglia –
referendum – per esempio il referendum
contro la revisione della LAMal sul Managed
Care – annosi contenziosi sulle tariffe
tra fornitori di prestazioni – per esempio
tra medici, ospedali e altri operatori sanitari
da un lato e assicuratori malattie dall’altro:
ecco alcuni ambiti in cui gli attori
del sistema esercitano i propri poteri. Un
aspetto significativo emerso dalla ricerca
è il fatto che a volte l’intesa politica già
di per sé tutt’altro che scontata, per esempio
tra il Consiglio federale e le Camere, o tra
i diversi partiti, o ancora tra la Confederazione e i cantoni, non trova riscontro
nell’azione dei diversi partner operativi
del sistema. Infine, si direbbe che si stia
delineando una sorta di “globalizzazione
nazionale”, tale da rimettere in discussione
lo stesso federalismo sanitario elvetico.
Conclusioni
Si conferma e si rafforza la necessita
di ripensare e chiarire le modalità organizzative, di governance e soprattutto
di definizione dei principi, degli obiettivi
e dei mezzi della politica sanitaria svizzera.
Allocazione ottimale delle risorse, economicità e qualità delle prestazioni sanitarie,
solidarietà e giustizia sociale sono, in questa
prospettiva, gli assi fondamentali – centrali
e complementari – per orientare le modalità
di definizione dell’offerta e dell’accesso
universale alle cure.
Pubblicazioni
Rossini,S., Crivelli, R., Bolgiani,
I., Clausen,A., Prelaz,D. & Scalici,
F. (2012). Allocation des ressources
et cohérence du système suisse
de santé, Rapport final
de recherche, FNRS-DORE.
159
Intergenerazionalità: una risorsa per la società
L’invecchiamento demografico, la maggiore vulnerabilità delle strutture
familiari e la flessibilizzazione del mercato del lavoro contribuiscono
a cambiare i rapporti tra le generazioni e a destare preoccupazioni
rispetto ad una possibile fragilizzazione dei legami di solidarietà. Lo studio
si inserisce in questo dibattito e - attraverso la somministrazione di un
questionario ad un campione rappresentativo della popolazione residente
in Ticino - ha voluto approfondire diversi argomenti relativi alla qualità
della vita, l’esclusione sociale e i legami di solidarietà, fornendo utili elementi
di riflessione per la promozione, sul territorio, di iniziative volte a rafforzare
le relazioni intergenerazionali.
Capo progetto
Jenny Assi
jenny.assi@supsi.ch
www.supsi.ch/dsas/
Team di ricerca
Angela Lisi
Mario Lucchini
Paola Solcà
Cecilia Testa
DSAS
Partner esterni
EESP Losanna (CH); Ufficio del
sostegno a enti e attività per le
famiglie e i giovani –UFAG (CH).
Ente finanziatore
Consiglio cantonale dei giovani
e Consiglio degli anziani
del Cantone Ticino
Maggio 2012, 19 mesi
1
160
2
3
4
5
6
7
8
A partire dagli anni settanta i paesi europei
sono stati confrontati con cambiamenti
sociali, economici e demografici importanti
che contribuiscono a modificare le relazioni
tra generazioni e le condizioni di esistenza
delle diverse fasce di età. Al fine di poter
avere una fotografia delle relazioni intergenerazionali e della qualità di vita in Ticino,
sono state raccolte, attraverso la somministrazione di un questionario, informazioni
comprendenti: le caratteristiche socio
demografiche della popolazione,
la solidarietà tra generazioni, ai bisogni,
l’inclusione sociale, il tempo libero,
il benessere, i valori e l’utilizzo delle infrastrutture locali. Lo studio è stato realizzato
mediante interviste telefoniche ad
un campione di 1’200 persone di età uguale
o superiore a 15 anni. I soggetti sono stati
selezionati sulla base di un piano di campionamento casuale semplice. Le interviste
sono state condotte dal Laboratorio di
metodologia e statistica del DSAS (LABStat)
tra settembre e novembre 2012 con
il supporto del sistema CATI (Computer
Assisted Telephone Interviewing). Dallo
studio emerge che le relazioni intrafamiliari
continuano a giocare un ruolo importante
in Ticino nel supporto in caso di necessità.
Sono infatti soprattutto i parenti stretti
che si pensa di poter coinvolgere in caso
di bisogno e di necessità, sia di tipo economico, pratico ed emotivo. Malgrado
l’aumentata offerta sul territorio di servizi
di cura pubblici e privati, la famiglia continua
ad essere il principale fornitore di aiuto
in caso di bisogno. Anche la rete secondaria,
caratterizzata soprattutto dagli amici, dai
colleghi di lavoro e dai vicini di casa si rivela
essere una fonte importante di solidarietà.
Occorre comunque segnalare come
il capitale sociale, inteso come numero
di persone-risorsa a disposizione in caso
di bisogno, si riduca con l’avanzare dell’età.
Se i giovani manifestano infatti un’ampia
rete relazionale, le persone più anziane,
ed in particolare gli ultrasettantacinquenni,
incorrono in una maggiore probabilità
di avere un capitale sociale ridotto. Passando
alla valutazione delle relazioni, emergono
risultati molto positivi per tutte le fasce
di età. Il grado di soddisfazione sia nei
confronti delle relazioni con i familiari sia
nei rapporti extrafamiliari è in generale
molto elevato. Per quanto riguarda l’ipotesi
del conflitto tra generazioni, dai risultati
dello studio è possibile affermare che
questo rischio sembra per ora scongiurato.
Tutte le fasce di età si esprimono in maniera
positiva sia nei confronti dei rapporti con
i teenagers sia nelle relazioni con i seniors,
anche se la soddisfazione delle relazioni
con i teenagers è inferiore rispetto a quella
con i seniors. Per quanto riguarda i valori, la
famiglia continua ad essere un valore molto
significativo in tutte le fasce di età, mentre il
lavoro e la religione perdono parte della
loro centralità nelle generazioni più giovani
a favore di una maggiore importanza del
valore amicizia.
Al fine di poter approfondire le condizioni
di esistenza dei residenti in Ticino è stata
inoltre condotta un’ulteriore analisi (two
steps cluster analysis) così da segmentare
i soggetti intervistati in gruppi omogenei.
Le principali variabili prese in esame sono
state: inclusione sociale, impiego del tempo
libero, percezione del proprio benessere
soggettivo (espresso come grado
di soddisfazione verso le relazioni familiari,
sociali, con la generazione dei giovani,
dei pensionati, nei confronti della vita
in generale, la salute e la propria autonomia
finanziaria) variabili riferite alla sfera dei
valori quali la famiglia, l’amicizia, la formazione, il tempo libero, il lavoro, la giustizia,
la religione e il denaro. Dall’analisi emergono
quattro cluster. Il cluster 1 raggruppa 35,4%
delle osservazioni e rappresenta
i soggetti che godono di elevati livelli
di benessere multidimensionale e che si
contraddistinguono per un elevato
bagaglio relazionale e valoriale. Hanno
maggiori chance di appartenere a questo
cluster gli individui in coppia con figli,
i cittadini di nazionalità svizzera e gli
occupati a tempo pieno o parziale. Il cluster
2 accorpa il 26,3% dei soggetti. In questo
raggruppamento troviamo soggetti che
godono di buoni livelli di benessere ma che
presentano una bassa propensione alla
partecipazione alle attività del tempo libero
e non usano internet. Hanno maggiori
L’intergenerazionalità sul lavoro.
probabilità di appartenere a questo cluster
i soggetti anziani. Il cluster 3 comprende
il 31,9% dei casi e può essere inteso come
il cluster dei soggetti che godono dei più
elevati livelli di benessere multidimensionale
e che si contraddistinguono per una importante partecipazione a tutte le attività legate
al tempo libero. In tale cluster troviamo la più
alta concentrazione di laureati, di giovani,
di studenti e di residenti nel Luganese. Il
cluster 4 infine accorpa il 6,4% delle osservazioni ed è etichettabile come il cluster
della deprivazione multidimensionale. Sono
soprattutto i soggetti con basse credenziali
educative ad avere maggiori chance di
appartenere a questo cluster. In generale,
l’indagine svolta ha permesso, oltre ad
ottenere importanti informazioni sui legami
tra generazioni e sulle condizioni di esistenza
della popolazione residente in Ticino, di poter
proporre alcune iniziative volte a rafforzare
la solidarietà intergenerazionale.
Pubblicazioni
Assi J., Lisi A., Solcà P. e Lucchini
M. (2013), Intergenerazionalità:
una risorsa per la società, Rapporto
di ricerca, Dipartimento
di scienze aziendali e sociali
SUPSI, novembre.
Le attività del tempo libero.
Relazioni intergenerazionali nell’ambito familiare.
161
Valutazione del mercato del lavoro secondario in un’ottica
di promozione della qualità di vita
Negli ultimi due-tre decenni, si è assistito alla creazione di un mercato
del lavoro secondario (MLS) promosso da enti pubblici e organizzazioni
no profit. Il MLS include esperienze lavorative sussidiate dallo Stato,
volte all’inserimento socio-professionale di soggetti con difficoltà di
collocamento. A livello individuale, lo sviluppo del MLS persegue sostanzialmente due obiettivi: garantire l’integrazione sociale e la salute dei
disoccupati di lunga durata, e promuoverne l’occupabilità, quale condizione
per un reinserimento sul mercato del lavoro primario. Lo scopo dello studio
è la valutazione dell’efficacia di uno specifico dispositivo di attivazione per
beneficiari dell’aiuto sociale.
Capo progetto
Spartaco Greppi
spartaco.greppi@supsi.ch
http://www.supsi.ch/dsas/
Team di ricerca
Gregorio Avilés
Anna Bracci
DSAS
Partner esterni
Divisione dell’Azione Sociale
e delle Famiglie, Bellinzona (CH)
Ente finanziatore
1
162
2
3
4
5
6
7
8
L’indagine empirica ha quale oggetto
i provvedimenti del MLS promossi dall’Ufficio
cantonale del sostegno sociale e dell’inserimento (USSI). Tali provvedimenti prendono
il nome di Attività di Utilità Pubblica (AUP)
e sono destinati a beneficiari dell’aiuto
sociale con particolari difficoltà di accesso
al mercato del lavoro. Consistono in periodi
di lavoro temporaneo da svolgere presso
enti/aziende pubblici e organizzazioni non
profit. Ai partecipanti viene versato un
incentivo economico sotto forma
di supplemento d’integrazione pari a 200
franchi al mese con l’aggiunta del rimborso
spese, contributi che vanno a completare
la prestazione assistenziale ordinaria. Per
i beneficiari con maggior potenziale
lavorativo, l’AUP dovrebbe fungere
da trampolino verso il mercato del lavoro
ordinario, anche grazie al sostegno degli
Uffici Regionali di Collocamento. Per
i soggetti più fragili, l’esperienza ha piuttosto
il ruolo di ritrovare e mantenere uno stile
e una qualità di vita dignitosi.
Lo studio prevede due fasi: in una prima
tappa sono stati definiti una serie
di dimensioni e di indicatori della qualità
della vita, che hanno permesso di elaborare
un questionario standardizzato composto
da una quarantina di domande chiuse.
A questo scopo, si è fatto capo sia al punto
di vista dei principali stakeholder (attraverso
una serie di interviste esplorative), sia,
soprattutto, alla letteratura scientifica
specializzata. In particolare, si è ricorso
a 5 indicatori di qualità della vita validati e
utilizzati in analoghe ricerche (soddisfazione
della vita, profilo di salute fisica e mentale,
autostima e soddisfazione finanziaria).
In una seconda fase, il questionario è stato
somministrato a un campione volontario
di soggetti a beneficio dell’assistenza, che
hanno sottoscritto con l’USSI un contratto
d’inserimento sociale per lo svolgimento
di un’AUP (la numerosità del campione
iniziale è pari a 104 unità). Si tratta
di persone che, al momento della prima
intervista, stavano svolgendo un programma,
erano in attesa di cominciarne uno
o ne avevano concluso uno da pochi mesi.
Il disegno di ricerca è di tipo longitudinale
e prevede tre ondate di rilevamento della
qualità di vita (la raccolta dati si concluderà
nell’ottobre del 2014). I dati, di tipo osservazionale, saranno analizzati per mezzo di
appositi modelli di analisi statistica per
micro-dati longitudinali.
Grazie all’aiuto di un’équipe di ricercatori e
di collaboratori esterni, le informazioni sono
state raccolte direttamente in interviste
faccia a faccia, garantendo un’elevata
qualità dell’informazione e una maggiore
valorizzazione dei partecipanti. Questo
approccio ha permesso d’integrare
l’indagine quantitativa con una raccolta di
informazioni più qualitative a partire
da un canovaccio standardizzato. I dati
qualitativi consentono, da una parte,
di cogliere il vissuto soggettivo dei partecipanti a misure AUP e di rilevare la loro
valutazione retrospettiva rispetto all’esperienza svolta. D’altro canto, permetterà di
meglio interpretare i risultati statistici e di
affrontare aspetti della qualità di vita e
tematiche non inserite nel questionario.
Nell’ottica di una finalità formativa, e sulla
base dei primi risultati emersi dall’analisi
qualitativa, sono stati organizzati due
pomeriggi di riflessione, ai quali sono stati
invitati gli organizzatori di misure AUP,
alcuni rappresentanti dell’ente pubblico
e altri attori interessati al tema. Nel quadro
dei gruppi di discussione, sono stati
affrontati in particolar modo gli aspetti
legati all’informazione e alla collaborazione
fra partner, all’accompagnamento e alla
formazione dei partecipanti AUP e alle
prospettive di impiego successive. Le
interessanti proposte di miglioramento del
dispositivo AUP emerse dal dibattito sono
attualmente oggetto di valutazione in seno
all’amministrazione cantonale. Questo
studio dovrebbe costituire la base per ulteriori
collaborazioni con la Divisione dell’Azione
Sociale e delle Famiglie nel campo delle
politiche di integrazione di pubblici fragili.
Pubblicazioni
Avilés G., Bracci A. e Greppi S.
(2014) I nuovi orientamenti del
Welfare State elvetico e la necessità
dell’impresa sociale. Colloquio
sull’impresa sociale 23-24
maggio, Università degli Studi di
Perugia, working paper.
Bilancio delle competenze.
Prospettive.
Integrazione professionale.
163
Apprendre la cognition sociale: étude sur une intervention
ergothérapeutique chez des jeunes autistes
Notre recherche a pour objectif de démontrer l’amélioration possible
de la cognition sociale de jeunes enfants de cinq à sept ans appartenant
au spectre de l’autisme en leur permettant de mettre en place les cognitions acquises à cet âge par les enfants au développement typique. Une
intervention en ergothérapie sur la cognition sociale a été introduite
auprès des enfants à raison d’un atelier d’une heure et demi par semaine
pendant huit mois. Cette intervention en ergothérapie développe
les bases de la compréhension d’autrui, au travers d’un enseignement
structuré soutenu par un jeu de marionnettes.
Capo progetto
Emmanuelle Rossini
emmanuelle.drecq@supsi.ch
www.supsi.ch/dsan
Team di ricerca
Corinne Cattelan
Angela Di Fulvio
Nicola Rudelli
Evelyne Thommen
DSAN
Partner esterni
HES-SO, EESP (CH); Dipartimento sanità e socialità Cantone
Ticino (CH); Fondazione ARES
(CH); Ente Ospedaliero Cantonale Cantone Ticino (CH);Istituto
Scientifico Eugenio Medea (IT);
Facoltà di Psicologia – Università
degli Studi di Torino (IT); Ecole
de la Tarentelle – Lyon (FR).
Ente finanziatore
ricerca scientifica – FNS, DORE
Notre recherche a impliqué les partenaires
suivant : le département de la santé
de l’école universitaire professionnelle
du Tessin en suisse (DSAN SUPSI), la haute
école du travail social et de la santé
à Lausanne en Suisse (HES-SO EESP),
le département sociale du canton du Tessin
(DSS) et la Fondation ARES (Autismo
Ricerca E Sviluppo), le centre « Il Trampolino »
du Tessin, la structure hospitalière cantonale du Tessin (EOC Bellinzona), l’institut
Eugenio Medea et La Nostra Famiglia de
Bosisio Parini et Côme en Italie, ainsi que
l’université de psychologie de Turin en Italie
et l’école de la Tarentelle à Lyon.
Les groupes d’étude étaient composés d’un
groupe expérimental (21 enfants avec
autisme suivant leurs interventions
classiques et participant à un groupe SAS
avec leur famille) et de deux groupes
contrôles (18 enfants avec autisme suivant
leurs interventions classiques et 29 enfants
neuro-typiques).
Tableau 2
Répartition des enfants dans les lieux
pour le groupe contrôle (trois enfants ont
dû être supprimés car ils étaient absents
lors de la seconde passation)
Tableau 1
Répartition des enfants dans les lieux
pour le groupe expérimental
Groupe
N
filles
Experim.
21
5
75 (52-116) 90 (48-131)
Controle
18
2
86 (63-128) 86 (54-124)
Typique
29
18
RégionNombre
1
2
3
4
5
6
7
Lyon 7
Turin11
Total
18
Age moyen : 86 mois, QI moyen = 86
Nous avons également recueilli les données
chez des enfants au développement
typique: 29 enfants d’âge moyen de 83
mois et avec un QI moyen de 106.
Tableau 3
Résumé de la répartition des enfants
dans les groupes
Age en mois
83 (56-126)
QI
106 (77-133)
Tessin4
8
Côme12
Turin5
Total21
Age moyen : 75 mois, QI moyen = 90
164
RégionNombre
Les enfants autistes sont tous verbaux
et ont été appariés en fonction de leur score
à l’ADOS (Autism Diagnostic Observation
Schedule) (Lord, Rutter, DiLavore & Risi, 2006)
et de leur score à l’échelle d’intelligence non
verbale Leiter-R (Roid & Miller, 1997). Ils
ont un âge chronologique compris au début
de l’expérience clinique entre 52 mois et
128 mois. Les enfants autistes et les familles
qui ont participé au groupe SAS ont
effectué 18 séances, une par semaine, sur
une durée totale de 20 semaines. Les
groupes étaient répartis entre le Tessin
(Suisse), Côme (Italie) et Turin (Italie). Les
instruments de mesure utilisés ont été
sélectionnés parmi ceux documenté par la
littérature en lien avec la compréhension
des émotions. La TEC (test de compréhension des émotions, version italienne)
(Albanese et Molina, 2008) et la ToMStory
Book (Blijd-Hoogewys et al., 2003) se sont
révélés les deux instruments les plus
pertinents à notre étude. Nous avons
également décidé d’introduire un test en
lien avec la pragmatique langagière
puisque nous faisions l’hypothèse que le
travail sur la cognition sociale auprès
d’enfants verbaux influence indirectement
la pragmatique langagière. Pour évaluer
cette dernière, nous avons retenu, le test
APL Medea, de Lorusso, publié en 2009
par la maison d’édition Giunti-OS. L’évaluation présente 5 épreuves : la métaphore (M),
la compréhension du sens implicite
(CSI = comprensione del significato implicito),
la bande dessinée (F = fumetto) qui évalue
la capacité de comprendre et de respecter
la structure logique des conversations,
les situations (S) qui évaluent la capacité
de comprendre et d’utiliser le sens d’expressions particulières dans certaines interactions sociales, et le jeu des couleurs
(GC = gioco dei colori) qui évalue
la capacité à utiliser le langage de façon
référentielle ainsi que les compétences
de théorie de l’esprit.
Ces trois instruments de mesure ont été
soumis à tous les enfants au début de
l’expérience et après les 20 semaines. Les
enfants autistes suivant le groupe SAS ont
également été évalués après 3 mois suite
à l’arrêt de l’intervention pour évaluer
le maintien des acquisitions.
Nos résultats montrent une évolution
significative des enfants aux trois épreuves
pour le groupe expérimental et pour
la plupart des dimensions examinées dans
les échelles. Le groupe contrôle évolue aussi
mais dans une moindre mesure,
par exemple pour le TEC et pour l’APL,
la différence n’est pas significative alors
qu’elle l’est pour le groupe expérimental.
Nous présentons à titre d’exemple
les données pour l’APL (tableau 4)
qui montrent à la fois un retard important
des enfants atteints d’autisme mais
également les progrès importants obtenus
avec les enfants atteints d’autisme
du groupe expérimental. Ce résultat est
d’autant plus intéressant que l’intervention
ne porte pas directement sur les aspects
pragmatiques! La situation dans laquelle
les enfants doivent expliquer un jeu
présente les progrès les plus significatifs.
Ceci est révélateur de l’amélioration des
compétences pragmatiques des enfants
qui suivent la méthode SAS.
14
Evolution à l’APL
du groupe expérimental
(différence significative
pour CSI, GC et total)
12
10
8
6
Rossini-Drecq, E., Cattelan, C.,
Di Fulvio, A., Ramelli, G., Rudelli,
N., Thommen, E. & Werner, K.
(2011) Ricerca su un approccio ergoterapico nell’ambito dell’autismo.
SUPSI Health, 2011, pp.10-13.
Rossini-Drecq, E. (2012) Intervenire per il bambino autistico e la
sua famiglia: il metodo ergoterapico
SAS. Info ASI SBK, 2012, pp.6-7.
Bulgarelli, D., Rossini-Drecq,
E., Arduino, M., Cattelan, C.,
Di Fulvio, C., Rezzonico, K., Rudelli,
N., Salomone, E., Thommen,
E. & Molina, P. (2013) Il metodo
Sviluppo Abilità Sociali (SAS): Primi
dati di validazione su un campione
di bambini con autismo. Autismo e
disturbi dello sviluppo , vol. 11 (3)
pp.323-340.
Rossini-Drecq, E. (2013) Partecipazione sociale, cognizione sociale
e autismo: tre termini collegati gli
uni agli altri. Autismo Oggi, 2013,
pp.24-28.
Di Fulvio, A., Rudelli, N., Bulgarelli,
D. & Thommen, E. (2013)
La cognition sociale chez l’enfant
autiste: les particularités de son
développement, son implication sur
la participation sociale et sa prise
en charge en ergothérapie. Résultats
d’une recherche scientifique
italo-suisse sur la méthode ergothérapeutique SAS (Sviluppo
Abilità Sociali). ergOThérapies
pp.23-28.
Di Fulvio, A., Rudelli, N. &
Thommen, E. 2013. Participation
sociale, cognition sociale
et autisme: une nouvelle approche
en ergothérapie. In: Expériences
en ergothérapie: XXVIème
édition, Izard Marie Hélène ,
pp.239-245. Sauramps Medical.
Exérimental avant
4
Exérimental après
2
0
Pubblicazioni
Exérimental + 3 mois
CSI
F
GC
MF
s
Total
165
Mapping patterns of multiple deprivation and well-being in
contemporary Switzerland using Self Organising Maps
This project proposes the application of an innovative technique of clustering and projection – the Self-Organizing Map – in order to identify
multidimensional patterns of well-being and deprivation in contemporary
Switzerland. Starting from a rich set of non-monetary indicators from
the Swiss Household Panel (SHP), a topological map is extrapolated. The
analysis carried out indicates that one out of two Swiss enjoys a state of
multidimensional well-being, one in four shows signs of financial vulnerability, one in eight is in a condition of psychological fragility, and a similar
proportion is in a state of multiple deprivation.
Capo progetto
Mario Lucchini
mario.lucchini@supsi.ch
www.supsi.ch/dsas/
Team di ricerca
Jenny Assi
Christine Butti
Christian Marazzi
DSAS
Partner esterni
National Centre for Competence LIVES, University of
Lausanne and Geneva (CH)
Ente finanziatore
1
166
2
3
4
5
6
7
8
This project stemmed initially from
the observation that neither the standard
economic approach nor the one based
on synthetic indices are able to preserve
the multi-dimensionality involved
in the concepts of well-being and deprivation.
Measuring the well-being of individuals
and families implies the adoption of a wider
array of items that describe the different
aspects of a person’s life because, as it is
widely known in literature, there is only
a partial overlap between the condition of
the lack of income and the experience
of deprivation as it is subjectively perceived
by individuals (Atkinson 2002; Whelan
and Maître 2005).
Although the literature in this field of study
presents different approaches categorized
as multidimensional, on closer inspection
they do not appear as such, since they
are based on synthetic indices obtained
through a simple aggregation of scores
on single items.
As an alternative to synthetic indices based
on some method of aggregation arbitrarily
chosen, we have implemented a non-parametric and clustering approach – the Self
Organizing Maps (SOM) – capable of
preserving the multidimensionality contained
in the empirical data (cf. Lucchini et al. 2007;
Pisati et al. 2010; Whelan et al. 2010).
The Self-Organizing Map (SOM) is a type
of unsupervised neural network by which
it is possible to visualize high dimensional
data on a low dimensional display. The
SOM algorithm therefore reduces, through
clustering, the size of the data and then
projects it on a regular, planar grid (see Fig.3).
Beside reducing the dimensionality,
the algorithm also preserves the topology
of the data which means that observations
that are close in the input space tend
to be close also in the output space.
The data used in the analysis comes from
wave 2009 of the Swiss Household Panel
(SHP), a longitudinal survey conducted
annually since 1999 that aims at exploring
the dynamics of changing living conditions
in Switzerland. Our analysis makes use
of 5956 respondents in reference to which
we have selected a rich set of non-monetary indicators accounting for nine different
dimensions: happiness and emotional
capital, health status, social relationship,
institutional and social trust, leisure and
free time, housing facilities, noisy, quality of
the neighborhood environment, material
deprivation and financial strain.
The results of the analysis are (see Tab.1), in
a nutshell, that about one in two Swiss
enjoys a state of multidimensional
well-being (area 1), one in four shows signs
of financial vulnerability (area 2), one in
seventh falls into conditions of multiple
deprivation (area 4), and finally about one in
eight is in a condition of psychophysical
fragility (area 3).
At the macro level, the size of these four
prototypical areas appear rather stable across
time considered (wave 2004-wave 2009).
In Table 1 we report the transition probabilities from one year to the next. For
cumulative well being, 74% of the subjects
belonging to this area for one period
remain in the same area for the next period,
13% pass into the area of vulnerability, 10%
into the area of fragility, and the remaining
2% into the area of cumulative deprivation.
Among the members of the area
of cumulative deprivation (area 4), 49%
remain in the same area for the next period,
while 10% go up into the area of cumulative
well-being, 31% pass into the area of
vulnerability and the remaining 10% enter
the area of psychophysical fragility.
areas
1
1
74.1613.5110.41
1.93
2
29.1350.76
7.3612.75
3
37.7712.4842.93
6.82
49.64
2
3
31.829.76
4
48.78
Total 51.7424.4613.97
9.83
Tab. 1:
Transition probabilities from t-1
to t (n.occ. = 8904, n. id = 1484)
Area 1 = cumulative well- being; area 2 = financial
vulnerability; area 3 = psychophysical fragility;
area 4 = cumulative deprivation
Next we have conducted a sequence
analysis. The most common patterns of
sequences are represented by a combination
of occasions of cumulative well-being
and fragility (19%), cumulative well-being
and vulnerability (18%) and cumulative
well-being, vulnerability and psychophysical
fragility (17%). It is worth noting that only
a small percentage of individuals remain
trapped in a condition of financial vulnerability (1.75%), cumulative deprivation
(0.74%) or psychophysical fragility (0.4%)
within the time frame considered.
Overall, the proportion of sequences
containing at least one episode of cumulative
deprivation over the time period under
consideration is around 27%, while the
proportion of sequences containing at least
one episode of vulnerability reaches 63%.
From these results, it appears that,
in Switzerland, there is a beneficial mobility,
i.e. although it is easy to experience an
episode of vulnerability, fragility or deprivation,
it is just as easy to get over the episode
in a relatively short time.
Pubblicazioni
Lucchini, M., Assi J. (2012)
Mapping Patterns of Multiple
Deprivation and Well-Being using
Self-Organizing Maps: an Application to Swiss Household Panel
Data. Social Indicators Research
ISSN: 0303-8300
Lucchini, M., Butti, C., Assi, J.,
Spini, D. e Bernardi, L. (2013)
Multidimensional Deprivation
in Contemporary Switzerland
Across Social Groups and Time.
Sociological Research
online, vol. 19, issue 5,
ISSN: 1360:7804
Fig. 1:
Well-being of individuals and families.
Fig. 2:
Self Organising Maps.
Fig. 3:
Multidimensional forms of well-being and deprivation
in contemporary Switzerland.
167
Well cleaning after 2010 flood event in Pakistan: bacteriological
analysis of water before and after cleaning
In 2010, a Water-Sanitation-Hygiene (WASH) applied research project
was carried out in situ during a huge flood event in Pakistan. Cleaning
of domestic dug wells is recognized as an effective emergency measure in
order to restore drinking water access for flood affected populations
procedure by the World Health Organization. By means of an unprecedented
large scale campaign of bacteriological analyses (2’000 wells), performed
before and after well cleaning, a significant improvement of the bacteriological quality of water has been proved. Fecal contamination declined
from 80% of the wells before cleaning to 20% after cleaning.
Capo progetto
Claudio Valsangiacomo
claudio.valsangiacomo@supsi.ch
www.supsi.ch/go/wash
Team di ricerca
Pamela Principi
DACD – CC WASH
Partner esterni
Swiss Agency for Development
and Cooperation, Bern (CH);
Integrated Regional Support
Program, Mardan (PK).
Ente finanziatore
Dipartimento federale degli
affari esteri, Direzione dello
sviluppo e della cooperazione
Agosto 2010, 36 mesi
1
168
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8
2010 flood event in Pakistan:
humanitarian background and emergency
intervention
Availability of clean drinking water is one
of the major concerns in Pakistan as 63%
of the population have access to clean
drinking water, the rest of the population
receiving inadequate drinking water which
is the major cause of water borne diseases
in the country. Proper sanitation facilities
are available to only 39% of the total
population which is the major reason for
drinking water contamination, with more
than 40% of water supply unfiltered
and 60% of sewage waters being disposed
off untreated, waterborne epidemic
diseases are common. Over half a million
children die each year before reaching their
5th birthday due mainly to diarrhoeal and
other water and sanitation related diseases.
The flood of July 2010 made the situation
more deteriorated for common people
as the water sources were severely affected
by the flood water in different parts of the
country. The study was conducted during
the humanitarian intervention of the Swiss
Agency for Development and Cooperation
(SDC), aimed at cleaning and disinfecting
wells in the flood affected areas of districts
Charsadda and Nowshera. The main
purpose of the study was to analyse the
impacts of the project on the target wells
by examining pre and post bacteriological
water testing of flood affected wells. The
analysis shows that roughly 85% of the
wells were contaminated by faecal coliform
and E. coli bacteria before the intervention,
while 20% of the wells were still contaminated after wells cleaning and disinfection
process. The study also explained
the relationship of bacteriological contamination with different factors like; pH,
Electric Conductivity, Turbidity, Amount
of water in wells and Risk score of the wells.
During the project a total of 2’037 wells
were cleaned and handed over
to the community, accounting for 30’111
beneficiaries.
Selection procedure of over 2000 wells
to be cleaned
- The selection of the wells to be cleaned
was conducted in consultation with
the government and in collaboration
with other organisations in order
to identify the most affected areas
- SDC humanitarian principles guided
the selection process (clean the wells that
enable to reach the highest number
of beneficiaries)
Main features of the study and results
- This was a joint initiative of SDC (Swiss
Humanitarian Aid Unit), SUPSI and IRSP
(Integrated Regional Support Program),
a Pakistani NGO specialized in water
and sanitation
- The intervention mainly aimed at
improving the access to clean drinking
water of the flood affected population
by rehabilitating water sources and by
minimizing the risk of contamination
- Besides, it also aimed at investigating the
reliability of WHO standard protocol
for well cleaning in terms of water
quality before and after the operation
- More than 2’000 wells were cleaned
corresponding to over 30’000 beneficiaries,
the costs of the operation amounted
to 70’000 CHF
- Besides well cleaning, the project
consisted in raising awareness within
the community and in strengthening
the capacity of the Public Health
and Education Department staff
- The water quality measures showed that
80% of the wells were bacteriologically
contaminated soon after the flood event,
after well cleaning, the rate of contamination decreased to 20% (mainly due to
lack of awareness about risks, protection
measures, etc.)
- Chlorination: WATA technology was
used for well cleaning and for providing
water to refugee camps
Conclusions and measures to improve
water quality in the long-term
- The WHO standard protocol for well
cleaning procedures has to be adapted
to the local context in order to increase
acceptance by the local population: i)
shock chlorination is not accepted; ii)
complete dewatering of the wells
is not recommended due to the risk
of collapsing of the well
- To reduce risks of recontamination, both
well rehabilitation and protection
as well as hygiene promotion are crucial
(e.g. keeping sufficient distance between
latrines and wells, improving the latrines,
keeping animals at distance, etc.)
- The most appropriate measures should
be selected with the local population
depending on the local context
Bacteriological analysis of water, the spots on the
plates indicate fecal contamination (bacterial colonies
of E. coli and coliforms).
Pubblicazioni
Ali, R., Bünzli, M.-A. & Valsangiacomo, C. (2014). Water quality
before and after well cleaning during
humanitarian emergency. A case
study during 2010 Pakistan’s flood.
Journal of Water, Sanitation
and Hygiene for Development,
in preparation.
Valsangiacomo, C., Principi,
P. & Graf. U. (2014). Well Cleaning
in Emergency Situations, Swiss
Agency for Development and
Cooperation, Berne, Switzerland.
Cumulative results of bacteriological analysis before
and after well cleaning campaign (over 2’000 wells)
a clear improvement can be shown.
Well to be cleaned. The man on the roof indicates
the flood level.
169
Contabilità e rendicontazione orientata ai bisogni per organizzazioni
non profit svizzere
Nell’ambito di questo progetto, per la prima volta, è stata analizzata
in modo sistematico la rendicontazione annuale delle organizzazioni
non profit (ONP) svizzere. I concetti e sistemi che sono stati sviluppati
sono destinati a fornire un contributo fondamentale all’ottimizzazione
della Corporate Governance delle ONP. Sono inoltre state fornite
alle ONP indicazioni utili al perseguimento di una maggiore coerenza
ed economicità della rendicontazione annuale. Grazie alla maggiore
trasparenza conseguita, la fiducia nei confronti delle ONP da parte dell’opinione pubblica è destinata ad essere durevolmente incrementata.
Capo progetto
Domenico Ferrari
domenico.ferrari@supsi.ch
Ente finanziatore
DSAS
FFHS
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
ZHAW (CH); Schweizer Paraplegiker-Stiftung, Nottwil
(CH); REGA, Zürich (CH);
CURAVIVA, Bern (CH); PWC AG,
Luzern (CH); SF, Zürich (CH);
DEZA, Bern (CH); ESA, Bern (CH).
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Sistema di Controllo Interno per organizzazioni non profit
finanziate dallo Stato
I recenti adeguamenti delle basi legali concernenti i Sistemi di Controllo
Interno (SCI) ed i contratti di prestazione con le Organizzazioni Non Profit
(ONP) finanziate dallo Stato portano con sé la necessità di sviluppare
strumenti di gestione adeguati al contesto specifico. Nell’ambito del
progetto è stato definito un modello di SCI appositamente concepito per
le ONP, collaborando con una selezione di amministrazioni cantonali e
ONP a livello nazionale. Sono poi stati sviluppati un manuale di riferimento
(pubblicato in tedesco, francese e italiano) ed un tool informatico per la
gestione del SCI all’interno delle organizzazioni interessate.
Capo progetto
Domenico Ferrari
domenico.ferrari@supsi.ch
Ente finanziatore
DSAS
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
FHNW (CH); NPPM, Basel (CH);
HSLU (CH); IFZ, Zug (CH);
Mattig-Suter & Partner (CH);
Treuhand- und Revisionsgesellschaft, Schwyz (CH); Amministrazioni dei Cantoni AG, BL, TI,
VS, ZG.
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Innervation zone locations in 43 superficial muscles: towards
a standardization of electrode positioning
We describe the innervation zone (IZ) location in 43 muscles to provide
information for appropriate positioning of bipolar electrodes for clinical
and research applications. The IZ was studied in 40 subjects using
surface EMG. Signal quality was checked to identify motor unit action
potentials and estimate conduction velocity. 33 muscles were classified
as excellent, since it was possible to identify an area for appropriate
positioning of the electrodes. Knowledge of IZ location will increase
standardization and repeatability of sEMG measures.
170
Capo progetto
Marco Barbero
marco.barbero@supsi.ch
DSAN
Partner esterni
University of Turin (IT);
School of Physiotherapy, Milan
(IT); Politecnico of Turin (IT);
Aalborg University (DK).
Ente finanziatore
Thim van der Laan Foundation
Anno d’inizio
2009
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Benessere e qualità di vita negli anziani di oggi: un approccio
autobiografico
La ricerca, d’impronta fenomenologico-qualitativa, si è basata su
un’intervista in profondità effettuata con 40 soggetti avvicinati in realtà
urbane e periferiche del Luganese, Locarnese e Bellinzonese, suddivisi
in due categorie d’età (65-70 anni: 1/3 del campione; rispettivamente
ultraottantenni: 2/3 del totale). L’intervista narrativa-autobiografica
è apparsa la via metodologicamente più promettente per raccogliere
le testimonianze dirette delle 40 persone contattate. Dalla notevole
mole di materiale raccolto – analizzato con l’utilizzo del programma
informatico Atlas.it – si è concentrato il focus interpretativo attorno
a tre grosse tematiche: benessere e qualità di vita; filosofia di vita,
anzianità e invecchiamento.
Capo progetto
Fulvio Poletti
fulvio.poletti@supsi.ch
DSAS e DSAN
Partner esterni
Servizi di Assistenza e Cura a
Domicilio del territorio (CH);
Associazione Ticinese Terza Età
(CH); Pro Senectute, Centro
interdisciplinare di gerontologia
dell’Università di Ginevra (CH).
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2010
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Un’analisi multidimensionale del benessere e della qualità di vita
nell’Europa contemporanea
Il progetto ha consentito di effettuare un’analisi multidimensionale
del benessere e della qualità di vita nell’Europa contemporanea mediante
l’utilizzo di un set di indicatori non-monetari provenienti dall’European
Social Survey (ESS). Per rappresentare in modo appropriato la multidimensionalità della qualità di vita abbiamo impiegato una particolare
procedura di cluster analysis (two step cluster analysis) tramite cui sono
stati identificati nove cluster del benessere/deprivazione. In seguito è stata
analizzata la distribuzione dei cluster all’interno dei Paesi europei, trovando
differenze importanti tra paesi.
Capo progetto
Mario Lucchini
mario.lucchini@supsi.ch
DSAS
Ente finanziatore
Istituto per lo sviluppo
della formazione professionale
dei lavoratori di Roma – ISFOL
Anno d’inizio
2009
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Valutazione dei bisogni inevasi dei pazienti oncologici in Ticino
Valutazione dei bisogni inevasi dei pazienti oncologici che afferiscono
alle strutture pubbliche e private del Ticino. I bisogni vengono valutati a
partire dalla prospettiva degli operatori (intervista a 25 testimoni privilegiati) e di un campione rappresentativo di pazienti (somministrazione
di un questionario ad hoc per la rilevazione dei bisogni inevasi). Analisi
economica per valutare fattibilità e sostenibilità delle proposte emerse.
Capo progetto
Paola Di Giulio
paola.digiulio@supsi.ch
DSAN
Partner esterni
Lega ticinese contro il cancro,
EOC
Ente finanziatore
Lega ticinese contro il cancro
Anno d’inizio
2012
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Carriere professionali eque: un’opportunità per le aziende
Lo studio ha analizzato le ragioni della scarsa presenza di donne nelle
posizioni di responsabilità presso tre grandi aziende ticinesi e ha permesso
di identificare sia gli stereotipi, sia gli ostacoli organizzativi che contribuiscono a limitare le possibilità di carriera delle donne. Lo studio ha
permesso di evidenziare le misure da adottare nei differenti processi
di gestione delle risorse umane fornendo un “cruscotto di bordo” con
indicatori che può fungere da guida utile per tutte le imprese.
Capo progetto
Carmen Vaucher de la Croix
carmen.vaucher@supsi.ch
Ente finanziatore
DSAS
Anno d’inizio
2008
Partner esterni
di lingua italiana-RSI (CH);
Banca dello Stato
del Cantone Ticino (CH);
Associazione Cliniche
Private Ticinesi-ACPT (CH).
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Rilevazione e analisi della soddisfazione del personale degli istituti
per anziani del Cantone
Il progetto ha per oggetto la rilevazione della soddisfazione degli
operatori per tutti gli istituti per anziani del Cantone, con l’ obiettivo di:
(1) individuare le aree di forza e di criticità dei processi di lavoro, (2) costruire
percorsi di miglioramento continuo della qualità e (3) favorire una logica
di apprendimento organizzativo. Negli istituti per anziani, la conoscenza del
livello di soddisfazione e della percezione dell’ambiente di lavoro dal punto
di vista del personale è un presupposto fondamentale per costruire servizi
in grado di garantire qualità di vita ed elevati standard di cura agli utenti.
Capo progetto
Alberto Gandolfi
Ente finanziatore
Dipartimento della socialità
e della sanità – DSS
DSAS e DSAN
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
Università della Svizzera italiana
(CH)
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Rilevazione e analisi della soddisfazione degli utenti degli istituti
per anziani del Cantone
Giunto alla sua seconda edizione, il progetto ha l’ obiettivo di: (1) fornire
un quadro del grado di soddisfazione percepita dall’ utenza degli istituti
per anziani nel Cantone (espresso da residenti e familiari) rispetto
alle prestazioni erogate, proiettato anche in un contesto di benchmarking
settoriale; (2) rilevare le indicazioni di miglioramento e di cambiamento
auspicate e suggerite dai soggetti dell’ inchiesta, in termini di modifica
delle attuali prestazioni e di proposte di nuove attività; (3) proporre
alcuni percorsi di miglioramento alle strutture, raccomandazioni di policy
al Cantone e Comuni e possibili indicatori di controllo.
172
Capo progetto
Alberto Gandolfi
Ente finanziatore
Dipartimento della socialità
e della sanità – DSS
DSAS e DSAN
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Università della Svizzera italiana
(CH)
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ELICE – Esplorazione di Laboratori Innovati per Cooperare fra Età
L’indagine “ ELICE” ha realizzato uno studio su buone prassi e progetti
di animazione socioculturale rivolti all’incontro e allo scambio
fra popolazione giovane e anziana, per ricavarne indicazioni e riflessioni
e promuovere l’evoluzione di progetti intergenerazionali nel territorio
ticinese. Lo studio ha descritto fenomenologie, diffusione, tendenze,
problematiche salienti, profili degli attori istituzionali, sulla cui base
prefigurare ricadute applicative.
Capo progetto
Claudio Mustacchi
claudio.mustacchi@supsi.ch
Ente finanziatore
Associazione Ticinese Terza
Età – ATTE
DSAS
Anno d’inizio
2010
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Epidemiologia del morire negli ospedali pubblici del Ticino
Sono stati intervistati medici ed infermieri che hanno assistito i pazienti
deceduti nell’arco di 6 mesi, nei reparti medici degli ospedali del Ticino
per valutare il controllo dei sintomi, i trattamenti a cui sono sottoposti
i pazienti e identificare eventuali differenze nella gestione di pazienti
il cui decesso era atteso o non atteso.
Capo progetto
Claudia Gamondi
Claudia.gamondi@eoc.ch
DSAN
Partner esterni
Ente Ospedaliero Cantonale
(CH)
Ente finanziatore
Ente Ospedaliero Cantonale
Anno d’inizio
2012
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ETHAP – Educating, Training and Healing through the Autobiographical Poetry
The project is an European experimentation on the educational
and curative potentials of autobiographical poetic language. With the
project, the partners, aim to continue to develop their practices
by refining them in a more focussed way, with respect to the various
targets, increase the space in their practices devoted to narration
through the poetic language, experiment the reasoned use of different
instruments of poetry and their faculties of improving the sense
of integration and of personal psychic and physical wellness.
Capo progetto
Claudio Mustacchi
DSAS, DSAN e DFA
Partner esterni
Centro Studi Narrazione Le
Città Invisibili, Palermo (IT);
Association TIA PAULA, Tolosa
(FR); Stichting School der
Poëzie, Amsterdam (NL).
Ente finanziatore
European Commission
Lifelong Learning Programme,
Grundtvig
Anno d’inizio
2013
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Etude comparative: développer les habiletés sociales chez
les très jeunes autistes
L’objectif de la recherche est de comparer les effets d’interventions
précoces auprès de très jeunes autistes. Nous comparons deux groupes
d’enfants (20 enfants par groupe) : ceux qui suivent l’intervention SAS
(intervention en ergothérapie sur la cognition sociale introduite auprès des
enfants à raison d’une intervention de 30 minutes bi-hebdomadaire en
présence des parents) et ceux qui suivent une intervention ABA classique.
L’analyse des résultats se fera au travers d’instruments d’évaluation
reconnus en autisme et de la Wearcam.
Capo progetto
Emmanuelle Rossini
Ente finanziatore
DSAN
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
Haute école spécialisée de
Suisse occidentale – HES-SO,
Lausanne (CH); La Nostra
Famiglia, Bosisio Parini,
Lombardie (IT).
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Investigation of cervical movements in neck pain patients
with the finite helical axis approach
This study aims to the analysis of Finite Helical Axis (FHA) distribution
in neck pain patients during voluntary cervical movements in all three
cardinal planes. Position and orientation of the head is registered with
the VRRS Cervix, a non-invasive 3D-electromagnetic device. The
Minimum Convex Hull method and the angle between FHAs are calculated as a measure of dispersion.
Neck pain patients exhibited a reduced RoM and CH compare to healthy
subjects while no difference has been detected in the distribution
of angles of the FHA.
Capo progetto
Marco Barbero
DSAN
Partner esterni
ZHAW (CH)
Ente finanziatore
Thim Van Der Laan Foundation
Anno d’inizio
2013
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La politica familiare nel più vasto contesto della politica sociale.
Bilanci e prospettive per il Canton Ticino
Il progetto risponde ad un’esigenza conoscitiva della politica familiare
attuale in risposta ai bisogni delle famiglie e fornisce un’ampia riflessione
sull’opportunità di reimpostare il modello vigente di politica familiare
alla luce di misure che abbiano una valenza strategica. Esso provvede ad
una descrizione statistica delle famiglie e dei cambiamenti socio-demografici ed economici che le hanno influenzate e che tuttora le influenzano
e offre proposte di riforma ispirate al principio dell’investimento sociale.
174
Capo progetto
Spartaco Greppi
spartaco.greppi@supsi.ch
Ente finanziatore
Dipartimento della sanità
e della socialità – DSS
DSAS
Anno d’inizio
2011
Partner esterni
e della socialità (CH)
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Goal Phrasing in Swiss OT – un progetto di ricerca nazionale
Più di tre anni fa è stato introdotto in Svizzera un controllo qualità che
richiede agli ergoterapisti indipendenti di compilare il Goal Attainment
Scaling (GAS). Lo scopo principale di questa ricerca è di analizzare questi
dati per capire come gli ergoterapisti pongono i loro obiettivi di trattamento. 360 obiettivi sono stati selezionati in modo randomizzato.
L’analisi qualitativa ha classificato i vari obiettivi in precisi criteri di alta
rilevanza secondo le terminologie del concetto di “occupazione”,
dello SMART, e dei componenti dell’ICF.
Capo progetto
Emmanuelle Rossini
Ente finanziatore
Commissione per le tecnologie
DSAN
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
ZHAW (CH); HES-SO (CH);
Associazione Svizzera
degli Ergoterapisti (CH);
Croce Rossa Svizzera (CH).
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Invalidità, integrazione professionale e mercato del lavoro
La ricerca mirava a conoscere meglio le potenzialità e le esigenze
del mondo del lavoro rispetto al reinserimento professionale di persone
che richiedono una prestazione da parte dell’Assicurazione invalidità,
in Ticino. Tramite un’inchiesta presso un campione di aziende
e delle interviste mirate, lo studio ha evidenziato le criticità relative
all’inserimento di persone escluse dal mercato del lavoro e ha potuto
fornire all’Ufficio AI indicazioni utili al miglioramento dei processi
di gestione dei casi e di relazione con le aziende interessate.
Capo progetto
Carmen Vaucher de la Croix
carmen.vaucher@supsi.ch
DSAS
Partner esterni
Ente Ospedaliero Cantonale (CH)
Ente finanziatore
e della socialità, Istituto
delle assicurazioni sociali
Anno d’inizio
2010
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Die Sozialfirma als Grundstein sozialer Innovation in der Schweiz:
Rahmenbedingungen und Erfolgsfaktoren
Das Projekt soll den Organisationstypus «Sozialfirma» in der Schweiz
erstmals systematisch analysieren. Besonders interessieren dabei
dessen Innovationspotenzial und die dafür notwendigen Bedingungen.
Das Projekt will einen Beitrag zur betriebs- und volkswirtschaftlichen
sowie gesellschaftlichen Weiterentwicklung des Beschäftigungszweiges
leisten. In Zusammenarbeit mit den wichtigsten Stakeholdern werden
Grundlagen erarbeitet, um das System kohärenter und effizienter zu
gestalten sowie das heterogene Angebot besser zu koordinieren.
Capo progetto
Luca Crivelli
luca.crivelli@supsi.ch
DSAS
FFHS
Partner esterni
FHNW (CH); HSA (CH); ICSO
(CH); CRIEC (CH); FUGS (CH);
Insertion Suisse (CH);
e della socialità (CH).
Ente finanziatore
Gebert Rüf Stiftung, BREF
Anno d’inizio
2013
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Quale futuro dopo la maturità professionale commerciale?
Prendendo spunto dalla differenza tra i tassi femminili e maschili
di passaggio immediato dalla maturità professionale commerciale (MPC)
alla SUPSI, lo studio si interessa ai progetti formativi e professionali
delle ragazze e dei ragazzi che hanno ottenuto la MPC nel 2012 focalizzandosi sulle motivazioni e concezioni alla base delle loro scelte: come
scelgono di continuare gli studi in una SUP o di entrare direttamente
nel mondo del lavoro? L’analisi delle interviste narrative a 10 donne e 10
uomini si è focalizzata sulle norme di genere.
Capo progetto
Danuscia Tschudi
danuscia.tschudi@supsi.ch
DSAS
DFA-CC CIRSE
Partner esterni
Divisione della Formazione
Professionale (CH); Centro
professionale commerciale,
Locarno (CH); SIC Ticino (CH).
Ente finanziatore
formazione, la ricerca e l’innovazione – SEFRI, Programma
federale per le pari opportunità
per donne e uomini nelle scuole
universitarie professionali
Anno d’inizio
2012
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Educazione tra pari per promuovere le competenze mediali
Alcuni studenti sono formati per gestire autonomamente interventi
di Peer education nelle classi. L’obiettivo è di tematizzare con i pari,
attraverso modalità interattive e partecipative, l’utilizzo critico dei mezzi
mediali e l’impatto degli stessi sulla loro vita. La ricerca sviluppa una
modalità pedagogico-didattica di prevenzione dei rischi e dei pericoli
insiti nell’uso/abuso acritico delle tecnologie dell’informazione e della
comunicazione. Si mira dunque ad un utilizzo intelligente e creativo dei
Social Network mediante l’attivazione diretta dei giovani.
Capo progetto
Leonardo Da Vinci
leonardo.davinci@supsi.ch
Ente finanziatore
Ufficio federale delle assicurazioni sociali – UFAS
DSAS e DSAN
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
Centro Professionale Trevano
Scuola Arti e Mestieri (CH)
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Midada – il valore economico e sociale dell’inserimento
Promosso dalla Fondazione Il Gabbiano, il progetto Midada si occupa
dei giovani particolarmente disagiati, a rischio di un’esclusione duratura
dal mondo del lavoro. Lo studio ha valutato la fase sperimentale
del progetto, attraverso l’analisi dei benefici individuali sui partecipanti
(miglioramento della qualità di vita e di capitale sociale) e di quelli pubblici
per gli enti finanziatori (in termini di riduzione degli aiuti pubblici
e incremento delle entrate pubbliche).
176
Capo progetto
Anna Bracci
anna.bracci@supsi.ch
DSAS
Ente finanziatore
Fondazione Il Gabbiano
Anno d’inizio
2010
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Myofascial trigger points and innervation zone locations
in upper trapezius muscles
Myofascial trigger points are hyperirritable spots located in taut bands
of muscle fibres. Electrophysiological studies indicate that abnormal
electrical activity is detectable near myofascial trigger points. This
phenomenon has been described as endplate noise and it has been
purported to be associated trigger points pathophysiology. Thus, it is
suggested that trigger points will be overlap the innervation zone. The
purpose of this work was to describe the location of trigger point and
the innervation zone in the right upper trapezius.
Capo progetto
Marco Barbero
DSAN
Partner esterni
Vita-Salute San Raffaele
University, School
of Physiotherapy, Milan (IT)
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2012
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Reliability of pain drawing in defining the pain extent and location
in patients with chronic neck pain and chronic low back pain
Pain drawing is a common method for pain investigation in which
patients represent their pain drawing a body chart, a template representing the human body in different views. PD is commonly used
to estimate two variables of pain: extent and location. The aim of this
study is to investigate the intra-session reliability of pain drawing made
on a digital tablet in defining the extent and the location of pain
in a population of chronic neck pain and chronic low back pain patients.
Capo progetto
Marco Barbero
DSAN
Partner esterni
Vita-Salute San Raffaele
University, Milan (IT)
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2012
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Peer education (CH-I-F)
Il progetto si è concentrato sulla prevenzione dei comportamenti
a rischio dei giovani mediante la Peer Education. Questa strategia
educativa mira ad attivare un processo orizzontale di passaggio
di conoscenze ed esperienze da parte di giovani appositamente formati
ad altri soggetti di pari status, al fine di responsabilizzarli e promuoverne
la salute e il benessere esistenziale.
Con metodi attivi e partecipativi si sono trattati temi come le malattie
sessualmente trasmissibili, l’abuso di sostanze, la cittadinanza attiva.
I partecipanti (dai 16 ai 20 anni) hanno realizzato prodotti multimediali
utilizzati nelle attività di sensibilizzazione con i propri pari.
Capo progetto
Fulvio Poletti
Ente finanziatore
DSAS e DSAN
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
ASL di Verbania, ASL CN2
Alba-Brà, ASL di Imperia (IT);
Mutualité Française Provence
-Alpes-Côte d’Azur (FR);
Radix (CH); Aiuto AIDS Ticino
(CH); Associazione Contorno
Viola (IT).
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Prosagio – Promozione della salute presso giovani mediante la peer
education
In un istituto professionale superiore è stata applicata la peer education
con l’intento di promuovere la salute e il benessere. Mediante l’educazione fra pari, basata sul riconoscimento del ruolo centrale che il gruppo
dei pari assume nei processi evolutivi che caratterizzano l’adolescenza,
alcuni Peer hanno realizzato attività educative e di sensibilizzazione con
i propri coetanei volte ad accrescerne la responsabilità rispetto a problematiche giovanili d’attualità. Si sono così attivate, in modo partecipativo,
capacità personali e competenze sociali efficaci nella promozione del
benessere relazionale all’interno dei gruppi di appartenenza, a scuola e al
di fuori della stessa.
Capo progetto
Fulvio Poletti
DSAS e DSAN
Ente finanziatore
Dipartimento dell’educazione,
della cultura e dello sport
– DECS
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
SSPSS di Canobbio-Trevano
(CH); ASL di Verbania, ASL CN2
Alba-Brà (IT).
Capo progetto
Luca Pampuri
luca.pampuri@supsi.ch
Ente finanziatore
Ufficio federale della salute
pubblica – UFSP
DACD
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
Ufficio dell’aria, del clima e
delle energie rinnovabili (CH)
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Radon e risanamenti energetici
La qualità dell’aria indoor ha un impatto molto importante sulla salute
umana, trascorriamo l’80% all’interno di ambienti costruiti. Il radon,
un gas naturale proveniente dal terreno, rappresenta la seconda causa
di cancro ai polmoni dopo il fumo. Le nuove politiche energetiche mirano
anzitutto ad isolare gli edifici, il rischio di un peggioramento della qualità
dell’aria indoor non è trascurabile. Grazie alla misurazione del radon
in 164 edifici, prima e dopo un risanamento energetico, è stato possibile
stabilire che: i) le concentrazioni radon hanno un’elevata probabilità
(99%) di aumentare; ii) la sostituzione delle finestre causa mediamente
un incremento nella concentrazione di radon pari al 35%.
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RUSI – rehabilitative ultrasound imaging
Ultrasound imaging is a technology with a rapid development in the
field of Physiotherapy. Physical therapist use this technology to assess
musculoskeletal parameters and to provide biofeedback during
therapeutic intervention. Recently a new application called Real-time
Elastography were born with the aim of explore the characteristics and
quality of soft tissue. We explore the possibility of use Real-time
Elastography in research and clinical practice.
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Capo progetto
Marco Barbero
DSAN
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2010
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Valutazione del Servizio Aiuti di Vita di Pro Infirmis Ticino
e Moesano
Il SAV, nato nel 1999, offre prestazioni a domicilio per favorire la permanenza
a casa propria di persone in situazione di handicap attraverso prestazioni
relative alla cura della persona, l’aiuto domestico e l’ accompagnamento.
Il SAV è complementare ad altri servizi esistenti sul territorio quali i servizi
cantonali di assistenza e cura a domicilio. Oltre alla ricostruzione del servizio
e della sua evoluzione, si sono identificati i punti critici e le potenzialità del
servizio in relazione alle prestazioni attualmente offerte. Parallelamente si
è analizzato l’universo degli utenti SAV così da costruire una tipologia
di condizioni individuali e contestuali che possano qualificare i beneficiari
delle prestazioni offerte dal servizio.
Capo progetto
Michele Mainardi
michele.mainardi@supsi.ch
DSAS
Partner esterni
ProInfirmis Ticino e Moesano
(CH); Dipartimento della sanità e della socialità, Divisione
dell’azione sociale e delle
famiglie (CH)
Ente finanziatore
Pro Infirmis Ticino
Anno d’inizio
2011
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Processi di costruzione delle appartenenze nelle pratiche
di consumo di giovani di seconda generazione
La ricerca ha posto al centro la costruzione di legami di appartenenza
a partire dalle pratiche di consumo di giovani di seconda generazione,
residenti nell’agglomerato locarnese. Le aree del tempo libero, i luoghi
di aggregazione, a fianco di formazione, lavoro, reti familiari, comunitarie
e associative hanno consentito di evidenziare la pluralità di riferimenti
identitari. Le appartenenze generazionali, familiari, etniche, di genere,
lavorative e sociali non sono in contrapposizione tra loro bensì complementari e situazionali.
Capo progetto
Christian Marazzi
christian.marazzi@supsi.ch
Ente finanziatore
DSAS
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
Associazione SOS-Ticino (CH)
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Bilancio critico sull’introduzione dei sistemi di gestione
della qualità negli istituti per adulti mentalmente disabili in Ticino
La ricerca propone un bilancio differenziato dell’ impatto dei sistemi
di gestione della qualità (SGQ) adottati da 29 strutture rivolte a persone in
situazione di handicap. Essa intende qualificare l’ approccio gestionale
per processi sulla base della qualità percepita dall’ insieme dei principali
attori coinvolti. Dall’ esame dell’ impatto realizzato per l’ insieme
del cantone Ticino risulta che, per la maggioranza degli attori considerati,
l’ introduzione del SGQ comporta una significativa rivisitazione interna
del servizio alla persona. La pertinenza del modello è riconosciuta
soprattutto per i processi standardizzabili-lineari del servizio, mentre
è chiaramente messa in discussione per i processi chiave. L’ indagine fornisce, sul piano nazionale, il primo rapporto qualitativo di bilancio
conseguente all’ introduzione di sistemi di gestione della qualità nell’ ambito
socio-educativo considerato.
Capo progetto
Michele Mainardi
michele.mainardi@supsi.ch
Ente finanziatore
DSAS
Anno d’inizio
2008
Partner esterni
Associazione Ticinese Istituzioni
Sociali (CH); Dipartimento
Socialità e Sanità, Divisione
dell’azione sociale e delle
famiglie (CH); ATGABBES (CH).
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Woods and Friends: Street soccer, peer education approach and
a free instant messaging application to communicate effectively
The project aims to prevent drug and alcohol abuse and the spread of
HIV/AIDS through counselling and the promotion of citizenship values
using a Peer Education approach. Street soccer will be used as a hook
to gather youth (10-13 years old) in a Cape Town township. The novelty
of this project lies in using a free instant messaging application (Mxit)
as the vehicle to deliver messages amongst peers. This pioneering model
is intended to be replicable in other developing countries.
180
Capo progetto
Wilma Minoggio
wilma.minoggio@supsi.ch
DSAS
Partner esterni
Cape Peninsula University
of Technology – Faculty
of Education and Social Sciences,
Cape Town (ZA)
Ente finanziatore
KFH Program Applied
and Cooperation
Anno d’inizio
2012
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Il ruolo delle arti
nella vita e nel benessere
dei cittadini
e nel territorio
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Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere
È consuetudine giustificare l’arte e l’attività
artistica principalmente attraverso gli effetti
secondari da essa prodotti: impatto economico, benessere e sviluppo psicologico
di bambini e giovani, promozione dell’immagine di un luogo, paese o società, ecc.
Questa giustificazione strumentale ignora la
ragione d’essere essenziale alla base
dell’impegno artistico nella nostra società:
il valore intrinseco dell’arte, ossia il valore che
risiede nel nostro apprezzamento dell’esperienza artistica in quanto tale e nell’appagamento che ne deriva.
La sostenibilità del ruolo delle arti e dell’attività artistica è strettamente legata alla
comprensione di tale valore, intrinseco
all’esperienza estetica, e la ricerca in ambito
artistico è chiamata ad approfondire tale
comprensione al fine, tra l’altro, di consolidare il rapporto tra produzione e consumo
nell’arte, innalzare il livello di consumo
e la capacità di apprezzamento delle arti,
adattare le modalità di presentazione dei
prodotti artistici ai bisogni dei consumatori.
0,8 mio
periodo 2009-2013
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2009-2013
9
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Mobile Access to Knowledge: Culture and Safety in Africa
The aim of the research project Mobile Access to Knowledge: Culture and
Safety in Africa is documenting and assessing the impact of cultural events
and public art on urban safety in three African cities: Douala in Cameroon,
Luanda in Angola and Johannesburg in South Africa. The cultural events and
public art installations in the time frame 1991-2013 are the case studies
to evaluate the side effects of art and culture on urban safety and security
according to a group of factors. Field research, comparative analysis and
multimedia maps offer a state of the art of the impact of public art in extreme
scenarios such as violent and unsafe cities.
Capo progetto
Davide Fornari
davide.fornari@supsi.ch
www.supsi.ch/lcv
Team di ricerca
Serena Cangiano
Luca Morici
Iolanda Pensa
DACD – LCV
Partner esterni
University of Cape Town (ZA);
Chimurenga (ZA); Doual’art
(CM); ECAV – Ecole cantonale
d’art du Valais (CH); Fundação
Sindika Dokolo (AO); Institut
Jean Nicod (FR); Latitude –
Platform for urban research
and design (IT); NewMinE
– New Media in Education
Laboratory (CH); University
Iuav of Venice (IT);Università
della Svizzera italiana (CH).
Ente finanziatore
SNIS – Swiss Network
for International Studies
Fondazione lettera27
Dicembre 2011, 30 mesi
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The research project was elaborated by
a joint interdisciplinary and international
team, involving the following disciplines:
history of arts, urban planning, interaction
design, curating, philosophy, visual communication, information and communication
technologies, architecture, and sociology.
Practitioners actively involved in the
production of public artworks and cultural
events participated in the elaboration
of the research.
This research aims at documenting and
assessing the impact of cultural events
and public art on urban safety; it focuses on
the research questions “How cultural
events and public art affect urban safety
in African cities?” and “Can we assess these
changes as positive according to a group
of factors?” and it relies on the hypothesis
that art is a space for experimentation and
research, not directly connected to urban
safety, but capable of triggering unforeseen
ways of producing higher livability, civil
cohabitation and social cohesion. In Douala
we assumed safety to be an unexpected
side-effect of the production of public art,
which fostered public awareness about
the city and its estates, contributed
to the circulation of people, and produced
infrastructures; at the same time certain
artworks produced in Douala also brought
up violent discussions related to ethnicity
and history. In Johannesburg public art was
observed as a specific governmental
strategy intended to reclaim and regenerate
territories and to make them “safe”;
we assumed that this strategy produced
private security, exclusion (in particular
of local traders), a specific corporate business
of public art and critical reactions by artists
The bridge designed by the artist Alioum
Moussa and produced by doual’art
in 2005 in Bessengue (Douala), 2013.
and intellectuals. We looked at the development of the Luanda Triennial as an
artwork of public art by the artist (and curator
of the Luanda Triennial) Fernando Alvim,
intended since its very first conception
as a tool for conflict resolution in a postwar context.
The research contributes to existing literature
and practical applications in three ways:
1. It documents the exceptional production
of cultural events and public art in three
African cities: Johannesburg in South
Africa, Douala in Cameroon, and Luanda
in Angola. Data are collected, geo-referenced and made available on-line. This
knowledge is not currently available
internationally and it is specifically
necessary for scholars in the field of art,
design and urban studies, practitioners,
local and global policy makers
and grant-makers who are engaged in
and contribute to cultural and urban
projects. The research allows to increase
the quantity and quality of information
available both on site and on-line
on issues scarcely envisioned
by the mainstream literature of visual
arts, and it allows the institutions
involved to compare their experiences
with others and to observe and analyze
their work.
2. It focuses on the impact of cultural
events and public art on urban safety by
exploring the three “extreme contexts”
(both for the quality of cultural events and
public art they host, and for the level of
insecurity they present) of Johannesburg,
Douala and Luanda. Those emblematic
case studies allow to produce relevant
observations also for other contexts,
they allow to detect and highlight patterns
and they provide a new approach
in the assessment of cultural events
and public art at an international level
in the field of art, design and urban
studies. It is important to mention that
the research does not aim at influencing
the work of cultural institutions by
asking them to produce specific works
of art on the issue of urban safety
or security.
3. It addresses the issue of safety and
security with a comparative approach,
from the specific perspective of art
practices, and with the involvement of
an interdisciplinary research group
mainly specialized in art, design and
urban studies. This focus is meant
to contribute to studying and improving
safety (in relationship with the Millennium
Development Goal 7d “By 2020, to have
achieved a significant improvement
in the lives of at least 100 million slum
dwellers”) and it relies on the 2007
UN-Habitat report which defines the
major safety and security-related threats
on cities crime and violence, insecurity
of tenure and forced eviction, and natural
and human-made disasters. The choice
of defining safety and security according
to a UN report is based on the applied
nature of the research (promoted
by SUPSI, a university of applied sciences
and arts) and it follows the human
security perspective for its applicability
in urban policy, planning, design,
and governance.
Pubblicazioni
Pensa, I. (2012) Public Art
and Urban Change in Douala.
Domus, 9-4-2012.
Fornari, D. & Pensa, I. (2010)
Mobile Access to Knowledge:
Afrofantasy. In: Negotiating
futures - Design fiction.
Proceedings of the 6th Swiss
Design Network conference,
pp.208-209.
The permanent public artwork
Firewalker by William Kentridge
produced by the Johannesburg
Development Agency.
Trienal de Luanda: a cultural event conceived
as a urban scale public artwork
by the artist Fernando Alvim.
185
Shape the Sound: trumpet mouthpiece manufacturing
and tone quality
Aim of this project is to investigate the relationship between the shape
of the mouthpiece and its acoustical properties in brass instruments.
The project builds upon previous research, which has shed some light on
the way the particular shape of the rim – round or flat – influences
the embouchure and determines the sound quality in natural horns
and trumpets. In particular the project investigates: 1) the way the inner
shape of the cup influences the tone quality; 2) the way the inner shape
of the cup affects the embouchure. The hypothesis is that not only different
volumes but also particular cup shapes affect the embouchure and
the tone quality in both a physical and perceivable way.
Capo progetto
Massimo Zicari
massimo.zicari@conservatorio.ch
www.artisticresearch.ch
Team di ricerca
Maurizio C. Barbato
Lorenzo Ghirlanda
Jennifer MacRitchie
Davide Montorfano
Emiliano Soldini
Alberto Vanchieri
CSI
DSAS
DTI
Partner esterni
Orchestra della Svizzera italiana
Blechblas – Instrumentenbau
Egger, Basel (CH);
Fonoteca Nazionale Svizzera
RSI – Rete 2 (CH).
Ente finanziatore
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Aspetti tecnico/scientifico del progetto
The choice of the “right” mouthpiece
represents an important challenge for both
the beginning and the professional brass
player. Despite the fact that mouthpieces of
different shape, design and characteristics
are manufactured to satisfy any demands,
no two brass players will totally agree on
the value and quality of the same mouthpiece.
With this study we intend to contribute
towards filling the gap between scientific
evidence and performers’ needs by combining
quantitative acoustical measurements with
qualitative analysis of individual responses.
To this purpose six different prototypes
were manufactured specifically for the study.
Two different internal cup contours were
chosen for the study, based on a Vincent
Bach 1½ C Medium mouthpiece, characterized by a “U” and a “V” shape respectively.
A third, intermediate contour was designed
as a combination of these. Three experienced professional male trumpet players
were involved in the experiment and six
recording sessions were carried out.
A natural trumpet in D was chosen for the
first part of the experiment, the reason
being that the valve mechanism in modern
trumpets might affect the quality of the
sound. 588 audio samples were selected
from the over 600 recorded, those characterized by either an unclear attack or an
unstable stationary wave being excluded.
Computational Fluid Dynamics (CFD)
simulations allowed the investigation
of specific flow features, namely pressure,
velocity and turbulence intensity, for the
different geometries, used in similar playing
conditions.
The problem of distinguishing among
sounds produced with different mouthpieces was recast as a binary supervised
classification problem: if a specific geometrical property of a mouthpiece can affect
the sound, then a suitably trained classifier
should be able to distinguish the sound
produced with the mouthpiece carrying
that property with a statistically relevant
reliability. Mel Frequency Cepstral Coefficients
were used as features for describing
the sounds while Support Vector Machines
(SVM) were adopted as supervised binary
classifiers.
In order to verify whether the performers
could discriminate between one mouthpiece
and the others, and to what extent they
could match the perceived difference with
the structural variance they were asked
to assess the mouthpieces through
a semi-structured interview based on the
“Verbal Attribute Magnitude Estimation”
(VAME) technique. The players were
interviewed twice, the second time the test
was blindfolded.
A final listening test aimed to verify
the perceptual relevance of the eventual
changes in sound quality. To this purpose
30 participants were recruited from
the undergraduates students at the Conservatorio della Svizzera Italiana.
The results obtained are consistent
and confirm that each curvature and the
different edges were instrumental
in determining the acoustic properties and
the playability of the mouthpieces; however,
the perceptual results reveal a high level
of heterogeneity among participants, more
so when the timbral differences were
involved. The Computational Fluid Dynamics
Analysis shows that mouthpieces featuring
a “U” shape present the strongest air
recirculation inside the cup and the most
intense vena contracta effect in the throat
flow region, while mouthpieces characterized
by a “V” shape need the least air pressure
at the inlet (embouchure) as to keep
the same steady air flow rate, which implies
that for the same flow conditions less
energy is required from the player. Moreover, rounded edges at the cup junction
enable a further, although slight, pressure
reduction. These differences were confirmed by the musicians involved, who all
described mouthpieces characterized by a
“U” shape and a sharp junction as the worst
in all respects. The spectral analysis
confirms that the sounds produced with
mouthpieces featuring a “U” shape have
stronger spectral components in the region
lying above 8000Hz (ca. 2840 Mel) than the
others, and that mouthpiece with a sharp
junction produces sounds with stronger
spectral components at high frequencies
than that with a round one. A further
confirmation of the differences reported
above comes from the final listening test.
Surprisingly, sounds being characterized
by stronger spectral components at higher
frequencies (a feature that normally
correlates with a sharper, say clearer quality)
were defined as the least clear. When
considering that the participant agreement
for ratings of clearness for each mouthpiece
pair were relatively weak, this adds
to the argument that many musicians cannot
agree on the proper use of this verbal attribute.
Pubblicazioni
Zicari, M.; MacRitchie, J.;
Ghirlanda, L.; Vanchieri, A.;
Montorfano, D.; Barbato,
M. C. & Soldini, E. (2013). Trumpet
mouthpiece manufacturing
and tone quality. The Journal
of the Acoustical Society
of America (134) 3872-3886.
Computational Fluid Dynamics Analysis
of a “U” shaped trumpet mouthpiece.
Traditional measurement techniques applied
to brass instruments and mouthpieces.
187
SPASS – Sinergie fra promozione artistica e spostamento sostenibile
Il progetto indaga esperienze realizzate in Svizzera e all’ estero in cui
la sensibilizzazione della cittadinanza alla mobilità sostenibile avviene
attraverso eventi artistici e di mediazione culturale. La prima fase
della ricerca ha indagato prassi significative a livello svizzero e internazionale
e ha esplorato in maniera sistematica il contributo che la mediazione
culturale offre alla sensibilizzazione alla mobilità sostenibile e, parallelamente, in che maniera la mobilità sostenibile contribuisce alla diffusione
artistica e culturale. Nella seconda fase della ricerca saranno ideati
e sperimentati progetti pilota di sensibilizzazione alla mobilità sostenibile
e di mediazione culturale.
Capo progetto
Claudio Mustacchi
www.spass.supsi.ch
Team di ricerca
Antonella Astolfi
Marina Bernasconi Pedrolini
Guenda Bernegger
Stefania Castri
Luisa Figini
Camilla Leoni
Jurij Meile
Luca Morici
Michal Vitale
Hans-Henning Wulf
CSI
DACD – LCV
DFA
DSAN
DSAS
STD
Ente finanziatore
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Le risorse che la terra può mettere a nostra
disposizione non sembrano più essere
sufficienti per garantire i modelli di vita
attuali. Le proiezioni delle nostre condotte
abituali su futuri non troppo lontani
disegnano scenari catastrofici. Ma perché
comportamenti considerati di nicchia
vengano assunti da numeri sempre più
importanti di popolazione, e si stabilizzino,
sono necessarie – parallelamente a nuovi
modi e regole di produzione e uso delle
risorse – nuove culture. E’ necessario che
si affermino e diffondano “significanti
culturali” per aggregare, attorno a esigenze
e bisogni emergenti, quantità sempre più
qualificate di persone e così influenzare
e accelerare, nell’auspicata direzione,
i cambiamenti produttivi, che a loro volta
rafforzano i significati e i valori delle culture
(nel nostro caso le culture della sostenibilità) inizialmente minoritarie.
Il progetto condivide il Manifesto della
Commissione Svizzera dell’UNESCO “Arte
e educazione” e fa propria l’idea ivi contenuta che l’arte e la cultura siano necessarie
alle persone per costruire, oggi e domani,
relazioni innovative e costruttive
nei confronti dell’ambiente in cui vivono .
L’ipotesi del progetto è che i pensieri,
le emozioni e le preoccupazioni per un futuro
sostenibile, generano pratiche in cui
la sensibilità artistica fa da catalizzatore
e aggregatore per i nuovi stili di mobilità
e azioni di sensibilizzazione. L’obiettivo della
ricerca è stato quello di esplorare il contributo
che la mediazione culturale (Kulturvermittlung) può offrire alla sensibilizzazione
della mobilità sostenibile e, parallelamente,
l’apporto che la mobilità sostenibile
può offrire alla diffusione artistica e culturale.
I dati della ricerca si fondano su un repertorio
di fonti documentali composto a oggi da
più 500 esperienze che intrecciano cultura
artistica e cultura della mobilità sostenibile,
su 9 interviste a testimoni privilegiati del
mondo della cultura e degli studi ambientali
e su due osservazione partecipanti a eventi
culturali e di mobilità dolce. Il progetto
ritiene che per produrre un cambiamento
dei comportamenti individuali e sociali
sia utile far leva anche su fattori immateriali
quali sono quelli che compongono l’universo
delle attività artistiche e culturali.
I contenuti delle fonti documentali sono
stati poi raccolti in una banca dati
e catalogati.
Tra le diverse arti in campo (analizzate
tramite descrittori predefiniti) si notano
un’ampia presenza di eventi musicali (33%),
seguita dalle arti plastiche e visive (27%),
da eventi di tipo architettonico e urbanistico
(17%). Segue poi una distribuzione simile
di teatro (10%), video (9%) e fotografia
(8%); presenti infine anche letteratura (5%)
e danza (4%). Alta la presenza di azioni
socioculturali (27%) sia autonome che
associate alle arti più riconoscibili; un dato
che interpretiamo, accanto ad altri fenomeni, come la manifestazione di forti
impulsi che dal basso danno vita alle pratiche
oggetto di studio.
Le variabili delle forme di mobilità (descrittori predefiniti) vedono al primo posto
la bicicletta (31%) attorno alla quale si vanno
aggregando movimenti sia culturali che
di rivendicazione che riscuotono un grosso
interesse per lo studio, seguita dal mezzo
pubblico (24%) e dal camminare (21%). Sui
temi culturali del camminare sta emergendo
un vasto fenomeno cosiddetto del “movimento dolce”, che si intreccia con le altre forme
di mobilità lenta e sostenibile e prende
caratteristiche mondiali (grazie a sapienti
e innovativi usi dei media digitali e del web)
ma al tempo stesso con forte radicamento
territoriale; una realtà in crescita che si
qualifica come humus fertile per azioni
di trasformazione e pedagogiche, proposte
artistiche e di turismo culturale e sostenibile.
Seguono poi l’auto (14%), spesso coinvolta
in azioni di critica, le imbarcazioni (3%);
abbiamo anche raccolto alcune esperienze
di impiego di animali (1%) quali mezzo
di trasporto.
I contenuti dello studio sono messi
a disposizione in forma divulgativa tramite
un sito interattivo (www.spass.supsi.ch)
e daranno vita a ricerche-azioni nel territorio.
Il valore delle pratiche indagate può essere
colto e approfondito facendo appello
al concetto di habitus proposto da Bourdieu
(1980, 1994), al concetto di ethos e al suo
legame con il rito di Clifford Geertz (1998),
alle riflessioni antropologiche di Victor
Turner (1986, 1982) sulle arti performative.
Parallelamente riteniamo utile ricorrere alle
riflessioni sulla dualità fra agency e struttura
presenti nella “teoria della strutturazione” di
Anthony Giddens (1984) e agli studi
Worldcloud delle pratiche
del datebase Spass per parole
chiave, al 6 agosto 2013.
Team
sull’apprendimento di Etienne Wenger
(1998), basati costrutto di “Comunità
di Pratica” da lui coniato insieme alla collega
e antropologa Jean Lave sul finire degli anni
Ottanta. Si segnala infine che nello ricerca
si manifesta una realtà sociale definita
in altri studi “Pay-as-you-live” (Future
Foundation Sd; Rosenberg 2012), che
intreccia tecnologia, spirito verde, desiderio
di comunità, risposta positiva alla recessione.
Pubblicazioni
Mustacchi, Claudio (2013)
La visibilità dell’ethos della mobilità
sostenibile: Note sociopedagogiche
dalla ricerca Spass. In: Congresso
annuale 2013 della Società
Svizzera per la Ricerca
in Educazione: L’integrazione
fra apprendimento formale
e informale, 21 agosto 2013,
Lugano. (http://repository.supsi.
ch/id/eprint/3004)
Worldcloud delle pratiche
del datebase Spass
per descritori predefiniti di finalità,
al 6 agosto 2013.
spass.supsi.ch
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6000 Orecchie
Il progetto ha un duplice obiettivo: stimolare l’interesse e la partecipazione dei cittadini nei confronti della musica e misurare l’impatto
dell’arte sul loro benessere. Esso consiste nella realizzazione di eventi di
mediazione artistica, elaborati in funzione delle risorse dei comuni
dislocati nelle diverse zone del territorio cantonale. Tali eventi sono
caratterizzati dall’utilizzo di un linguaggio accessibile, di strategie tese a
favorire il coinvolgimento di diversi tipi di pubblico.
Capo progetto
Paolo Paolantonio
paolo.paolantonio@conservatorio.ch
CSI
Partner esterni
Comune di Faido (CH)
Ente finanziatore
Finanziato internamente
Anno d’inizio
2013
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Art for Ages
Art for Ages investigates the role of musical experience in enhancing
the physical and mental wellbeing of older adults in Japan, Switzerland
and the United Kingdom. Specifically, it explores the function of music
in the lives of older adults, the effect of listening to music on health and
wellbeing, and the psychological and physiological benefits of group
singing and drumming. Overall, the research seeks to establish the efficacy
of music as a way of managing key medical, social and psychological
conditions prevalent among older adults.
Capo progetto
Aaron Williamon
aaron.williamon@conservatorio.ch
CSI
Partner esterni
Royal College of Music, London
(GB); Ueno Gakuen University,
Tokyo (JP).
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2013
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Fondo fotografico Angelo e Valentino Monotti:
un progetto di valorizzazione
Il progetto ha inteso conservare e valorizzare la considerevole produzione
fotografica di Angelo Monotti (1835-1915) e suo figlio Valentino
(1871-1953), pionieri della fotografia in Ticino. Nell’ambito del progetto
si è proceduto alla digitalizzazione del fondo, alla catalogazione
definitiva con la costituzione di una banca dati pubblicamente accessibile,
allo sviluppo degli strumenti di comunicazione per la disseminazione
pubblica dei risultati.
190
Capo progetto
Ente finanziatore
Archivio di Stato del Cantone
Ticino
DACD – LCV
Anno d’inizio
2009
Partner esterni
Museo Cantonale d’Arte (CH);
MEMORIAV (CH).
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Creative Companies in Alpine Space
La creatività può essere considerata una moderna leva per la crescita
sostenibile. Il progetto mira a connettere e creare opportunità
di collaborazione tra le industrie culturali e creative, produttori, decisori
politici e università attraverso lo sviluppo di progetti pilota innovativi
e l’ identificazione di nuove pratiche e strategie che possano favorire
la crescita del settore. Il Laboratorio cultura visiva della SUPSI contribuisce
al progetto con una serie di azioni pilota volte a promuovere le più moderne
forme di narrazione audiovisiva interattiva.
Capo progetto
DACD – LCV
Partner esterni
Regioni Lombardia e Piemonte
(IT); Fondazione CRT (IT);
CCI Lyon e CCI Nice Cote
d’Azur (FR); ITG Salzburg (AT);
MFG Baden-Württemberg (DE);
Regional Development agency
Ljubljana (SI); Universitè
de Haute Alsace (FR).
Ente finanziatore
transfrontaliera – INTERREG,
Alpine Space Programme
Anno d’inizio
2011
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5
6
7
8
From Performer to Spectator: Communication and Audience
Experience in Physical Theatre Performance
In performing music or theatre, the performer wishes to communicate
a certain meaning or content to the audience through the material
or the interpretation of the material they present onstage. This study
aims to evaluate the audience experience of three types of audience
member, from those that are particularly knowledgeable about theatre
(theatre experts and students) through to members of other performing
arts areas such as music, and members of the general public.
Capo progetto
Ruth Hungerbühler
ruth.hungerbuehler@astd.ch
STD
Partner esterni
Gruppo Multi, Locarno (CH)
Ente finanziatore
Anno d’inizio
2013
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5
6
7
8
Reviews Reviewed
Obiettivo del progetto è indagare alcuni dei modelli concettuali
che sono alla base della pratica della critica musicale. Quali giudizi estetici
sono offerti dai critici musicali? Come sono sostenuti e giustificati tali
giudizi? Lo studio verte intorno all’analisi di recensioni delle registrazioni
delle 32 sonate per pianoforte di Beethoven, apparse sulla rivista specializzata The Gramophone, una delle più autorevoli e longeve del settore.
Capo progetto
Hubert Eiholzer
hubert.eiholzer@conservatorio.ch
Ente finanziatore
CSI
Anno d’inizio
2010
Partner esterni
Musikhochschule Luzern (CH)
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191
Sistemi
educativi/formativi
192
8
8
L’Asse di ricerca orientato ai sistemi educativi e formativi nasce dall’esigenza di promuovere proficue interazioni e scambi fra le
specificità interdipartimentali. Al di là della
prospettiva multidisciplinare, il confronto
e l’incontro fra scienze esatte e scienze
umane sono processi che il DFA vuole
promuovere e valorizzare riconoscendone
l’interesse specifico per il Dipartimento e per
la SUPSI. Al centro dell’attenzione di ricerca
vi sono l’apprendimento e la formazione,
l’attitudine al cambiamento e alla decostruzione del reale allo scopo di coglierlo,
ricostruirlo, capirlo, farlo proprio. In tal senso
diventa fondamentale promuovere e
assecondare questi processi e al tempo
stesso conferire profondità al sapere,
all’accesso al sapere, alla crescita culturale
del singolo nella società, alle responsabilità
personali e professionali nel locale e
nel globale, qui e altrove, ieri come oggi
verso il domani.
7,8 mio
periodo 2009-2013
70
2009-2013
11
193
Scuola a tutto campo 2015.
Indicatori del sistema scolastico ticinese
Il progetto di monitoraggio della scuola ticinese è nato nel 2002 a seguito
di un messaggio del Consiglio di Stato al Gran Consiglio nell’ambito dei lavori
di Amministrazione 2000. L’obiettivo del monitoraggio è di descrivere
lo stato di salute del sistema scolastico ticinese per apprezzarne l’efficienza
interna ed esterna e di pilotarne lo sviluppo a media scadenza. Finora stono
state pubblicate due edizioni, nel 2005 e nel 2010. L’edizione 2010 è uscita
nel febbraio del 2011, due mesi prima delle elezioni cantonali. Ciò ha contribuito ad un uso pubblico molto diffuso del testo in tutti gli ambiti pre-elettorali
nei quali si è parlato di scuola. L’opera ha quindi subito potuto essere
messa alla prova sul suo terreno privilegiato, quello del dibattito pubblico
sui temi dell’istruzione, raccogliendo ampi consensi.
Scuola a tutto campo si divide in ambiti
tematici, all’interno dei quali si trovano
indicatori che raccolgono informazioni
a proposito dei diversi temi individuati.
L’identificazione dei campi deriva dall’analisi
delle finalità del sistema educativo ticinese
definite attraverso il quadro legale
che lo caratterizza, gli obiettivi di medio
e lungo termine che la politica gli pone
(Rapporto sugli Indirizzi, 2002) e, non da ultimo, la letteratura scientifica. I temi trattati
in questa edizione saranno:
Capo progetto
Angela Cattaneo
angela.cattaneo@supsi.ch
www.supsi.ch/dfa
Team di ricerca
Luciana Castelli
Jenny Marcionetti
Sandra Zampieri
Giovanna Zanolla
DFA – CIRSE
Partner esterni
Divisione della formazione professionale, Breganzona (CH);
Divisione della scuola,
Bellinzona (CH);
Istituto universitario federale
per la formazione professionale,
Lugano (CH).
Ente finanziatore
– DECS
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4
5
6
7
8
In base alla riduzione del budget si è proceduto ad una revisione dell’impianto generale
del progetto, con alcune conseguenze
pratiche:
◆◆
◆◆
◆◆
◆◆
Equità
Percorsi scolastici e titoli di studio
Competenze e risultati, persona
Persona, civismo e integrazione
dei giovani
◆◆ Innovazione e cambiamento
◆◆ Risorse umane
◆◆ Risorse finanziarie.
◆◆ Il numero di indicatori globale verrà
ridotto da 26 a 20. Si rinuncerà in primo
luogo a una parte degli indicatori che
comportavano inchieste svolte
ad hoc per il progetto, e che risultavano
onerose in quanto ricerche complete
che includevano tutti gli ordini scolastici
(partendo dalla scuola elementare alla
formazione professionale di base). Ciò
implica la rinuncia ad essi per la prossima
edizione, con l’opzione di riprenderli
in un’edizione successiva.
Scuola a tutto campo rappresenta un vero
e proprio check up generale dello stato
di salute del sistema scolastico ticinese,
grazie al quale il lettore è in grado di capire
e valutarne le condizioni.
I grafici o le tabelle sono creati sia a partire
da dati e/o banche dati esistenti quali ad
esempio GAS e GAGI per i riscontri cantonali,
o dai dati messi a disposizione dall’Ufficio
federale di statistica per i riferimenti nazionali,
sia a partire da base-dati generate da altre
ricerche (del CIRSE o di altri enti).
◆◆ La presentazione degli indicatori verrà
snellita. Nella nuova edizione la struttura
generale resterà invariata (campi che
contengono indicatori), ma verrà sviluppata una spiegazione concettuale solo
per l’intero campo. Gli indicatori conterranno solo una breve sintesi dei risultati,
oltre agli elementi (grafici e tabelle) con
i relativi commenti. Ciò darà luogo appunto ad una maggiore agilità dell’opera,
rinunciando comunque alla possibilità
di uso autonomo del singolo indicatore.
Nel corso delle discussioni avvenute nel
2011 con il Dipartimento dell’educazione,
della cultura e dello sport (DESS), si è deciso
per una riduzione del 40% del budget iniziale
194
destinata a questo progetto. Un’altra decisione ha riguardato la periodicità delle pubblicazioni, ridotte dagli attuali 5 anni a circa
4 anni e mezzo per la prossima edizione.
Pubblicazioni
Attar, L., Berger, E., Cattaneo, A.,
altr. (2005). Scuola a tutto campo:
Indicatori del sistema educativo
ticinese 2005. Bellinzona: Ufficio
studi e ricerche.
Cattaneo, A. (2007, Giugno). Un
insieme di indicatori per una “scuola
a tutto campo”. Dati - statistiche
e società, VI (2), 8-12.
Cattaneo, A., (A cura di). (2010).
Scuola a tutto campo. Indicatori del
sistema educativo ticinese 2010.
Locarno: SUPSI-DFA.
Cattaneo, A., (2011, Settembre)
Scuola a tutto campo. Seconda
edizione del monitoraggio della
scuola ticinese. Dati-statistiche
e società, XI (2), 17-25.
Cattaneo, A., (2011, Luglio/
Agosto). Così è (se vi pare). Alcune
riflessioni sulla seconda edizione
di Scuola a tutto campo, gli indicatori
del sistema educativo ticinese.
Scuola Ticinese, XL, 6-8.
Equità
Campo
Indicatori
Diritto allo studio
Elementi
Assegni di studio
Borse di studio
Percezione di equità
nel diritto allo studio
Divario
educativo
Grafici–tabelle
Selettività
scolastica
195
TIscrivo – La scrittura oggi, tra parlato e lingua mediata dalla rete
A partire dalla raccolta e dall’analisi di un vasto corpus di testi scritti
da allievi della scuola dell’obbligo ticinese, il progetto si propone di tracciare
un percorso di didattica della scrittura che tenga conto del quadro linguistico attuale, caratterizzato dall’intersezione tra lingua scritta, lingua
parlata e comunicazione mediata dal computer (CMC). L’obiettivo è di costruire una didattica che, stabilite le tendenze dell’italiano contemporaneo
e della CMC presenti in altre varietà di scritto, sia in grado di guidare gli
apprendenti verso una competenza più consapevole delle leggi che regolano
la scrittura, in particolare attraverso un rafforzamento della revisione
del testo.
Capo progetto
Simone Fornara
simone.fornara@supsi.ch
www.supsi.ch/dfa/
Team di ricerca
Luca Cignetti
Silvia Demartini
DFA – DILS
Partner esterni
Università di Basilea – Istituto
di italianistica (CH);
Ufficio dell’Insegnamento medio del Cantone Ticino (CH);
Ufficio delle Scuole Comunali
del Cantone Ticino (CH).
Ente finanziatore
ricerca scientifica – FNS, DORE
Dicembre 2011, 36 mesi
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5
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8
Il progetto si propone di tracciare
un percorso di didattica della scrittura che
tenga conto del quadro linguistico attuale,
caratterizzato dall’intersezione tra lingua
scritta, lingua parlata e comunicazione
mediata dal computer, incentrandosi
sull’analisi della revisione del testo scritto
per giungere all’integrazione di pratiche
didattiche innovative nei piani di studio
della Scuola elementare e della Scuola
media (ma anche della formazione degli
insegnanti, missione precipua del DFA).
La composizione dell’équipe di ricerca –
risultato della collaborazione tra il Dipartimento Formazione e Apprendimento
(DFA) della SUPSI, il territorio del Canton
Ticino, rappresentato dall’Ufficio dell’Insegnamento Medio e dall’Ufficio delle Scuole
Comunali, e la Sezione di Linguistica italiana
dell’Istituto di Italianistica dell’Università
di Basilea – favorisce l’adozione
di un approccio integrato tra dimensione
teorica ed esigenze pratiche.
Gli obiettivi del progetto nascono dalla
convergenza di due diversi piani di osservazione: da un lato la situazione critica in cui
versa la competenza di scrittura negli allievi
di Scuola elementare e di Scuola media
e dall’altro le lacune riscontrate in letteratura circa una didattica della scrittura
che dia il necessario rilievo alla fase della
revisione testuale.
Per ottenere i risultati auspicati si è partiti
dalla raccolta del più vasto corpus di testi
scritti prodotti in contesto scolastico
ticinese esistente in letteratura (circa 2.000
testi scritti da allievi di III e V elementare
196
e di II e IV media). I testi sono stati trascritti
in formato elettronico e predisposti per
l’analisi condotta attraverso alcuni software
specifici, anche in vista della costituzione
del primo vocabolario dell’italiano scritto in
contesto scolastico ticinese, che sarà
insieme uno dei più importanti punti
di arrivo del progetto e un’importante base
dalla quale partire per ulteriori approfondimenti e per la definizione di strategie
didattiche mirate.
Al fine di individuare con precisione
le caratteristiche del quadro linguistico
di riferimento, e in modo specifico
della scrittura prodotta in ambito scolastico,
i dati derivanti dall’analisi dei corpora legati
alla CMC raccolti dall’équipe dell’Università
di Basilea saranno confrontati con quelli
raccolti nelle scuole ticinesi, così da
individuare tendenze comuni e differenze.
La conoscenza approfondita della norma
dello scritto-scritto e di quella in fieri
della comunicazione mediata dal computer
forniranno quindi gli strumenti idonei per
una valutazione dello stato della scrittura
di giovani apprendenti in situazione
scolastica, in modo da arrivare a coglierne
le peculiarità linguistiche significative
per la questione della norma, interrogando
diversi livelli linguistici (grafia, lessico,
morfologia, sintassi, interpunzione, testualità).
I risultati della ricerca permetteranno
agli insegnanti e ai formatori di costruire
una didattica non precostituita e libresca,
ma aperta alla realtà; una didattica che,
stabilite le tendenze in atto nell’italiano
contemporaneo e identificati in particolare
i fenomeni che si stanno riversando
dalla CMC nelle altre varietà di scritto, sia
in grado di proporre strategie capaci
di indirizzare i giovani apprendenti verso
una competenza sempre più consapevole
delle leggi che regolano la scrittura.
Gli obiettivi concreti della ricerca hanno
una ricaduta diretta sulle attività di divulgazione dei risultati: per portare a un’effettiva
rivisitazione delle pratiche didattiche legate
alla scrittura e alla revisione testuale
è infatti indispensabile che la comunità
scientifica e i docenti che operano
sul territorio vengano a conoscenza
degli esiti dell’analisi e delle conseguenti
riflessioni operative. Per questo motivo,
la ricerca, sin dal primo anno di svolgimento,
si è caratterizzata da un triplice impegno:
in primo luogo il coinvolgimento diretto dei
docenti di scuola elementare e di scuola
media (soprattutto attraverso la partecipazione a corsi di aggiornamento incentrati
sulla didattica del testo); in secondo luogo
la partecipazione dei membri dell’équipe
a eventi scientifici di rilevanza nazionale
e internazionale (tra i più recenti dei quali
si segnalano la presentazione della ricerca
e dei primi risultati al XLVII Congresso
Internazionale della Società di Linguistica
Italiana, 26-28/09/2013, Università
di Salerno, e l’organizzazione della “Giornata
della punteggiatura”, svoltasi a Locarno
il 4 dicembre 2013); in terzo luogo, la
divulgazione al vasto pubblico della ricerca
e dei suoi esiti principali attraverso
la presenza costante sui media (in particolare,
radio e stampa).
Pubblicazioni
Cignetti, L. (2013a). Gli usi
testuali, in Demartini e Fornara
(2013), pp. 98-108.
Cignetti, L. (2013b). Tre caratteristiche del che polivalente
negli scritti degli apprendenti L1
della Svizzera italiana e prime indicazioni didattiche. In: F. Geymonat
(a cura di), Linguistica applicata
con stile. In: traccia di Bice
Mortara Garavelli (pp. 21-32).
Alessandria: Edizioni Dell’Orso.
Cignetti, L. (in corso di stampa).
La costruzione relativa nella scrittura degli apprendenti L1
della Svizzera italiana. Analisi
e prospettive didattiche. In:
Plurilinguismo e sintassi. Atti del
XLVI Congresso Internazionale
della SLI. Siena, 27-29 settembre
2012. Roma: Bulzoni.
Cignetti, L., Demartini, S.
e Fornara, S. (in corso
di stampa). Il lessico di TIscrivo.
Caratterizzazione del vocabolario
e osservazioni in prospettiva didattica. Roma: Aracne.
Cignetti, L., Fornara, S. (in corso
di stampa). Scrivere nel terzo
millennio. Tutti i giorni, a scuola,
all’università. Roma: Carocci.
Demartini, S. (in corso
di stampa). “Ma” da piccoli. Studi
Linguistici Italiani.
Demartini, S., Fornara S. (a cura di)
(2013). La punteggiatura
dei bambini. Uso, apprendimento
e didattica. Roma: Carocci.
Logo del progetto e alcuni testi
di allievi tratti dal corpus raccolto.
197
Call them emotions
La ricerca scientifica dimostra come apprendimento e capacità
di gestire le proprie scelte individuali sono favoriti da buone competenze
sociali ed emotive.
CTE si propone di lavorare con due gruppi di 40 insegnanti, formandoli
alle tematiche dell’educazione socio-emotiva. La formazione viene
integrata da un’attività di accompagnamento.
La ricerca valuterà poi i seguenti risultati:
- una accresciuta competenza dei docenti nella conoscenza
e nell’insegnamento delle abilità socio-emotive;
- una maggior competenza socio-emotiva da parte degli allievi.
Capo progetto
Davide Antognazza
davide.antognazza@supsi.ch
DFA
Partner esterni
Università Pennstate (US)
Ente finanziatore
Jacobs Foundation
Anno d’inizio
2010
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8
Curricolo minimo di italiano
Il progetto mira alla promozione del Curriculum Minimo di Italiano,
un’applicazione didattica originariamente sviluppata in un progetto del
FNS. Si tratta di un corso intensivo per principianti che si pone come
una delle rare iniziative di promozione dello studio della lingua italiana
al di fuori canton Ticino. Il carattere innovativo dei principi didattici
su cui è fondato, sommati all’impostazione extracurricolare e intensiva
(sotto forma di settimana speciale per un totale di circa 30 ore) costituiscono i punti di forza di questo corso.
Capo progetto
Francesca Antonini
antonini.francesca@supsi.ch
Ente finanziatore
Ufficio federale della cultura
– UFC
DFA – CC DILS
Anno d’inizio
2010
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8
Energia II
Il progetto, terminato nel giugno 2013, prevedeva la ricerca nelle tre
lingue nazionali di materiali didattici per la scuola obbligatoria sul tema
dell’energia. Le PH Graubünden, HEP Valais e DFA hanno cercato
e catalogato in una banca dati per docenti tutto il materiale didattico
reperibile. I materiali scelti sono stati descritti in modo dettagliato
riguardo al loro utilizzo didattico. È stata inoltre elaborata una serie di
pacchetti di attività su di un tema specifico in base ai vari argomenti
e alle fasce d’età degli allievi.
198
Capo progetto
Urs Kocher
urs.kocher@supsi.ch
Ente finanziatore
– UFE
DFA
Anno d’inizio
2012
Partner esterni
Pädagogische Hochschule
Graubünden PHGR (CH);
Pädagogische Hochschule
Wallis (CH).
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Formative Assessment of Mathematics Teaching and Learning
Il progetto di insegnamento/apprendimento sulla matematica muove
dalla necessità di sviluppare competenze di base fondamentali per le
attività scolastiche. L’obiettivo principale di questo progetto consiste nella
realizzazione di un dispositivo di formazione continua per gli insegnanti
di matematica di scuola media, che può essere applicato sia in formazione
che in servizio, basato su metodologie efficaci per sviluppare una cultura
della valutazione formativa.
Capo progetto
Silvia Sbaragli
silvia.sbaragli@supsi.ch
Ente finanziatore
European Commission Lifelong
Learning Programme
DFA
Anno d’inizio
2013
Partner esterni
5 gruppi di ricerca europei
coordinati dall’Alma Mater
Studiorum, Università
di Bologna (IT)
Capo progetto
Gé Stoks
ge.stoks@supsi.ch
Ente finanziatore
Conferenza svizzera dei direttori cantonali della pubblica
educazione – CDPE, Institut
für Mehrsprachigkeit – IFM
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Frühes Fremdsprachenlernen
Nel progetto Frühes Fremdsprachenlernen, anche chiamato Learning
Progressions il DFA collabora con il Centro scientifico di competenza
sul plurilinguismo e due altre scuole pedagogiche per identificare i parametri
per le progressioni linguistiche degli allievi. Un aspetto concerne
le strategie d’apprendimento. Il DFA lavora con alcuni insegnanti di francese
nelle scuole elementare in Ticino. Dopo una prima analisi dei dati,
si è riscontrato che un buon numero di strumenti per il rilevamento
di strategie sono idonei.
DFA – CC DILS
Partner esterni
Institut für Mehrsprachigkeit
IFM (CH)
Anno d’inizio
2012
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8
7
Lavorare a scuola. Condizioni di benessere per gli insegnanti
La ricerca risponde a una delle 11 misure a sostegno dei docenti
in difficoltà volute dal Consiglio di Stato e promosse dal DECS, e mira
a promuovere la prevenzione di fenomeni come il disagio lavorativo,
lo stress e il burnout degli insegnanti. Obiettivo è mappare il fenomeno
del burnout negli insegnanti di tutti gli ordini di scuola in Ticino, e individuare le condizioni per la promozione del benessere dei docenti.
La ricerca si svolgerà in due fasi: somministrazione di un test ai docenti
del Ticino; studi di caso su alcune sedi di scuola.
Capo progetto
Luciana Castelli
luciana.castelli@supsi.ch
DFA – CC CIRSE
Partner esterni
Divisione scuola DS (CH);
Divisione formazione
professionale DFP (CH).
Ente finanziatore
– DECS
Anno d’inizio
2013
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8
199
Programme for International Student Assessment (PISA)
PISA è un’indagine internazionale promossa dall’OCSE. L’obiettivo
è di valutare l’acquisizione e l’utilizzo delle conoscenze apprese durante
la scolarità obbligatoria per affrontare la vita quotidiana. L’indagine
si focalizza sulle competenze in lettura, matematica e scienze e ha luogo
ogni tre anni. I risultati che scaturiscono dall’indagine riguardano anche
indicatori di carattere contestuale degli allievi (genere, origine geografica,
ambiente socioeconomico ecc.) e delle scuole (risorse umane, autonomia,
grandezza, ecc.).
Capo progetto
Miriam Salvisberg
miriam.salvisberg@ti.ch
DFA – CC CIRSE
Partner esterni
Pädagogische Hochschule des
Kantons St. Gallen (CH); Service
de Recherche en Education
di Ginevra (CH); Istitut de
recherche et de documentation
pédagogique di Neuchâtel
(CH); Istitut für Bildungsevaluation und Leistungsmessung
Zürich (CH).
Ente finanziatore
Confederazione svizzera
dei direttori cantonali della
pubblica educazione – CDPE;
formazione, la ricerca e l’innovazione – SEFRI.
Anno d’inizio
2010
1
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8
Transformation schulischen Wissens seit 1830
Das Sinergia-Projekt beabsichtigt einerseits die historische Rekonstruktion schulischen Wissens – definiert in Lehrplänen und Lehrmitteln
– und dessen historischer Transformation in ausgewählten Kantonen
der drei grossen Sprachregionen der Schweiz und andererseits
die Rekonstruktion der entsprechenden bildungspolitischen Konstruktionsprinzipien durch die Analyse des öffentlichen Legitimationsdiskurses
und der sich ändernden Akteurkonstellationen. Das Gesamtprojekt richtet
sich auf den Zeitraum von 1830 bis Anfang 21. Jahrhundert und den
geographischen Raum Schweiz aus.
Capo progetto
Wolfgang Sahlfeld
wolfgang.sahlfeld@supsi.ch
Ente finanziatore
DFA – CSS
Anno d’inizio
2013
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8
Valutazione della sperimentazione “Storia delle religioni”
La ricerca si occupa della valutazione della sperimentazione dell’insegnamento di Storia delle religioni dal settembre 2010 al giugno 2013
nelle classi III e IV di sei sedi di scuola media.
Il rapporto di valutazione, avvalendosi di interviste individuali e collettive
ai principali attori della sperimentazione, dei risultati di prove di valutazione e di un questionario sul gradimento della materia, considera finalità,
contenuti, denominazione, assetti possibili di un insegnamento
di contenuto religioso nella scuola pubblica.
Capo progetto
Marcello Ostinelli
marcello.ostinelli@supsi.ch
DFA – CSS
Ente finanziatore
Dipartimento dell’educazione
– DECS
Anno d’inizio
2011
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200
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6
7
8
201
Nuove descrizioni
degli Assi
202
Lo scopo principale dell’attività di ricerca è quello di associare diversi aspetti
del ciclo di vita del patrimonio costruito, mantenendo adeguatamente
un’osservazione e un monitoraggio in termini quantitativi e qualitativi
delle diverse risorse (aria, acqua, suolo).
Responsabile Asse
Ezio Cadoni,
Professore
T + 41 (0) 58 666 63 17/77
Motivazione
L’utilizzo e la conservazione dell’ambiente
sono elementi chiave dello sviluppo
sostenibile della nostra società. I cambiamenti climatici così come le mutate
condizioni economiche pongono forti
esigenze di conservazione e di gestione del
patrimonio naturale e costruito che
implicano complesse interazioni risolvibili
solo con un approccio innovativo caratterizzato da una marcata interdisciplinarità.
Negli ultimi decenni le problematiche legate
alla gestione e conservazione del patrimonio
costruito sono diventate un elemento
cruciale delle economie nazionali, il patrimonio immobiliare e infrastrutturale
rappresenta in genere circa due terzi
del capitale sociale del paese, si capisce bene
quanto la conservazione del valore e
dell’efficienza di questo patrimonio sia vitale
per il benessere di uno stato.
L’utilizzo intelligente dell’ambiente sia
in termini di risorse che di conservazione
è di conseguenza fondamentale per
lo sviluppo ed ha effetti rilevanti nel gestire
le risorse idriche, nel controllare i pericoli
naturali, nel progettare il territorio. Il paesaggio
assume quindi, sia quale paesaggio urbano
sia quale paesaggio naturale, un ruolo
fondamentale dentro il quale collocare
la nostra presenza.
Descrizione
Associare diversi aspetti del ciclo di vita
del patrimonio costruito che vanno da quelli
puramente meccanici e fisici a quelli
che riguardano l’energia o l’economia senza
dimenticare gli aspetti legati alla salute
ed all’ambiente.
Rispondere alle esigenze globali che la
gestione del patrimonio naturale e costruito
impone considerando ad esempio la vita
dell’infrastruttura o dell’edificio nella sua
interezza dalla progettazione, alla costruzione, alla manutenzione fino al riciclo nella
demolizione, questo implica il governo
di una molteplicità di richieste ed esigenze
che devono trovare risposta in una via
sistematica che individui e ordini gli strumenti
adeguati. Il tutto fondato su un’osservazione
e un monitoraggio in termini quantitativi
e qualitativi delle diverse risorse (aria, acqua,
suolo, …).
Coinvolgere i diversi attori operanti
nel territorio sia a livello istituzionale che
professionale nella interazione con tematiche
legate all’ambiente con un nuovo approccio
dettato dalla sostenibilità con implicazioni
economiche, ecologiche e sociali.
Sviluppare e rafforzare le sinergie all’interno
delle unità della SUPSI nei settori della
sicurezza, della conservazione, della progettazione, della costruzione, della diagnostica,
del monitoraggio, della gestione dell’informazione, della salute.
Aree di ricerca
1. Rischio, affidabilità, sicurezza
L’esigenza di sicurezza è cresciuta vertiginosamente negli ultimi decenni, spinta
da ragioni economiche e sociali, così come
dalla conseguenza di eventi, naturali e non,
legati ad esempio alla recrudescenza di atti
terroristici e ai cambiamenti climatici
(instabilità ambientali, alluvioni, frane,
valanghe, ecc.). L’area di ricerca ha applicazioni
in tutti i campi dove si presentano
dei pericoli come: salute pubblica, comunicazione, trasporto, pericoli di origine
naturale e antropica, finanze, infrastrutture
(informatiche, traffico, energia, comunicazione), ecc.
Le teorie, i metodi e le applicazioni che
stanno alla base dell’analisi del rischio,
dell’affidabilità e della sicurezza coinvolgono
una moltitudine di problematiche che
vanno da quelle industriali a quelle legate
al governo del territorio. Si tratta di processi
complessi che investono differenti settori
dalla ricerca allo sviluppo sino alla formazione
e alla gestione della comunicazione e
dell’informazione.
203
L’identificazione dei pericoli e loro cause,
il relativo monitoraggio nel tempo attraverso sofisticate strutture di supporto,
la determinazione delle conseguenze e il
calcolo della probabilità che questo pericolo
si manifesti divengono fondamentali
per l’analisi del rischio.
Questa analisi può essere svolta sia per
l’ambiente costruito in termini di edifici e
infrastrutture sia per quello naturale.
Questa analisi quanto più sarà basata
su misurazioni di parametri indicativi e dati
affidabili quanto più darà risposte attendibili e sicure. Lo sviluppo di metodi
e strumenti che siano a supporto di queste
analisi sono quindi fondamentali per
la gestione di tali rischi.
Le competenze, tecnologie e prodotti
nell’ambito del rischio dell’affidabilità e della
sicurezza sono multi- e inter-disciplinari
e coinvolgono attività e competenze presenti
nelle varie unità della SUPSI, come: analisi
dei sistemi, matematica, statistica, ingegneria
dei sistemi, design di sistemi elettronici
identificati low power dotati di sensori,
telecomunicazione, geographic information
systems, scienze della terra, modellazione,
analisi di eventi estremi.
La SUPSI è già attiva nel settore
con una forte connotazione regionale,
nazionale e internazionale per quanto
riguarda i rischi connessi ai pericoli
naturali e alla misura dell’inquinamento
(OASI) e per la misura della qualità,
delle performance e sicurezza dei materiali
e delle strutture. Le potenzialità di collaborazione trasversale sono molto alte
e la confluenza di competenze presenti
nella SUPSI in questo ambito devono essere
favorite ad esempio attraverso una forma
organizzata per lo scambio di informazioni
e esperienze.
204
2. Agglomerato Urbano Sostenibile
Nell’era contemporanea lo sviluppo
antropico si è basato principalmente sullo
sfruttamento delle risorse naturali
e del territorio senza tenere adeguatamente in considerazione una pianificazione
orientata alla sostenibilità ambientale
e sociale.
A seguito degli effetti macroscopici a cui
oggi siamo posti di fronte, quale i cambiamenti climatici, l’inquinamento, l’esaurimento delle risorse naturali e l’aumento del
rischio, l’ambiente scientifico e la SUPSI
hanno intrapreso ricerche volte all’identificazione e valutazione degli impatti
dell’urbanizzazione sul territorio e sulla vita
del cittadino al fine di indicare nuove
strategie e politiche di sviluppo sostenibile.
Gli edifici, quali elementi primari
dello sviluppo urbano sono stati oggetto di
studio, valutazione e certificazione
ma troppo spesso tali studi sono stati
indirizzati ai singoli elementi senza
considerare l’agglomerato urbano come
vero elemento impattante sul territorio
e sulla popolazione.
L’Agglomerato Urbano Sostenibile si
posiziona tra il concetto ideale di sostenibilità e quello più pragmatico di riduzione
della degradazione ambientale: esso dovrebbe
essere in grado di offrire, tra gli altri,
uno sfruttamento sostenibile delle risorse
naturali (acqua, aria, suolo), un’elevata
sicurezza (sociale, sanitaria ed economica)
ai cittadini, un buon rispetto della flora
e fauna locali, un ottima vivibilità (sistemi
di trasporto, aree di svago, etc.),
un eccellente conservazione del paesaggio,
il rispetto delle misure di protezione
del territorio. Di conseguenza la sostenibilità
degli agglomerati urbani ha molteplici
aspetti di studio che svariano ad esempio
dalle risorse energetiche a quelle naturali,
dalle infrastrutture ai sistemi di servizi, dagli
aspetti sociali a quelli sanitari, dalla
gestione dei rischi naturali a quelli derivati
dall’ambiente costruito. L’argomento
di studio di quest’area di ricerca dell’asse è
in particolare la definizione di principi,
metodologie e strumenti per la valutazione
di sostenibilità di un agglomerato urbano
al fine di sviluppare un sistema di valutazione
per quartieri, paesi, città e reti urbane.
Tale sistema di certificazione potrà offrire
uno strumento utile per comprendere le
problematiche
e definire gli interventi mirati alla creazione
di agglomerati urbani che siano rispettosi
dell’ambiente e del cittadino.
3. Life-Time Engineering
A livello europeo la gestione e le azioni
di manutenzione, di ripristino e di ammodernamento degli edifici e delle infrastrutture
civili consumano approssimativamente
oltre il 40% delle risorse energetiche
e producono circa il 40% delle immissioni
ambientali e dei rifiuti totali. Il numero
di infrastrutture civili e di edifici che necessitano
di interventi a causa del loro deterioramento
cresce costantemente. Ciò genera un elevato
impatto sulle risorse naturali, sull’ambiente
e sulla sicurezza e la salute umana.
D’altro canto le infrastrutture civili giocano
un ruolo molto importante per la produttività
delle imprese e degli stati, così come per
la sicurezza e la salute delle persone.
La grande sfida, con cui gli ingegneri edili e
civili e tutti gli operatori coinvolti nella
gestione del patrimonio costruito sono
confrontati, è quindi quella di migliorare
i processi gestionali, implementando nuove
forme di gestione basate su concetti quali,
ad esempio, la manutenzione programmata,
la manutenzione ottimizzata mediante
verifica permanente di parametri
su strutture e relativi materiali, la progettazione della durabilità, il riciclaggio
e il riuso dei materiali e la ottimizzazione
del ciclo di vita. Con riferimento ai processi
di realizzazione, di conservazione
e di gestione del patrimonio costruito, lo
scopo finale è quello di minimizzare i flussi
di materiale in entrata e in uscita, ottimizzando la durata di strutture e i relativi costi.
La motivazione alla base della proposta
di lanciare presso la SUPSI un’area di ricerca
dedicata al tema del “Life Cycle Management” nasce dalla volontà di contribuire in
maniera integrata e interdisciplinare
allo sviluppo su base scientifica di metodi e
tecniche innovative per la gestione sostenibile e coerente del patrimonio costruito
integrando lo sviluppo dei relativi dispositivi
necessari per la realizzazione di tali
tecniche e quindi necessari per meglio
gestire l’intero ciclo di vita della struttura.
Attività puntuali ma scarsamente coordinate
in questo campo sono già da lungo tempo
svolte all’interno della SUPSI, in particolare
presso gli istituti IMC, ISAAC e IST del DACD e
pure con l’ICIMSI e l’ISEA del DTI. La convergenza delle competenze di questi istituti
su progetti comuni e l’integrazione
di competenze distribuite in altri dipartimenti/
istituti permetterebbero di affrontare il tema
della gestione del patrimonio costruito
con un approccio completo e quindi
di generare nuove conoscenze e metodi
aventi un impatto sicuramente maggiore
rispetto a quello attuale.
Un sicuro punto di forza della SUPSI
è la maggiore facilità di accesso al patrimonio
costruito del suo territorio di riferimento,
come pure la disponibilità “in casa” di competenze estremamente differenziate
e complementari. Ciò è reso possibile grazie
alle attività di servizio e ai buoni contatti
con proprietari di grandi parchi immobiliari
e infrastrutturali (uffici federali, cantonali
e comunali), che queste hanno permesso
di allacciare. Questo stato di cose rappresenta una opportunità molto favorevole
per l’applicazione e la valorizzazione, su
scala regionale, dei prodotti della ricerca
svolta nell’ambito dell’area Life Cycle
Management, permettendo così alla SUPSI
di soddisfare pienamente il suo mandato
concernente il trasferimento di conoscenze.
Il lancio di attività coordinate nel campo della
gestione del patrimonio costruito produrrebbe benefici anche su scala nazionale e
internazionale, permettendo alla SUPSI di
avviare o consolidare le collaborazioni con
istituti di ricerca svizzeri e con consorzi
di ricerca attivi a livello europeo.
205
Aree
Campi
Conoscenza e tecnologia
Rischio
Affidabilità
Sicurezza
Analisi e gestione del rischio
Analisi dei sistemi, matematica e statistica; systems engineering; geographic information
systems; scienze della terra; Modellazione; analisi di eventi estremi; Pianificazione; sviluppo
di sistemi/prodotti/applicazioni basati su tecnologie innovative per il monitoraggio
di parametri fisici; monitoraggio continuo delle infrastrutture con reti di sensori intelligentI.
Analisi dell’affidabilità
Osservatorio ambientale; structural assessment; sensori autonomi per la valutazione
di materiali da costruzione.
Analisi della sicurezza
Inquinamento ambientale; inquinamento indoor; Modellazione; sicurezza meccanica
dei materiali; sicurezza delle strutture.
Aggiornamento
Urbano Sostenibile Gestione delle risorse
Acque superficiali; acque sotterranee, trattamento acque reflue; potabilizzazione dell’acqua.
Gestione del territorio
Geo-informazioni; GIS; modellistica ambientale; pianificazione.
Analisi e monitoraggio
ambientale
Inquinamento; Osservatorio Ambientale della Svizzera Italiana; rete di monitoraggio
Idro-Pluviometrica Cantonale; sistemi di monitoraggio distribuiti (reti di sensori wireless); uso razionale dell’energia negli edifici; uso razionale dell’energia nella produzione
dei materiali da costruzione; centro di competenza radon; eco-label; metodi diagnostici avanzati; Domotica; salute indoor; schermatura di edifici (RNI applicato per es. a BIPV).
Analisi sociale
Vivibilità dei quartieri; indagini di sicurezza; indagini di soddisfazione; analisi di accessibilità; analisi di offerta di servizi al cittadino; pianificazione.
Lifetime
Gestione delle risorse infra-
Engineering
strutturali e degli edifici
Durabilità dei materiali e dei sistemi edilizi; uso razionale dell’energia negli edifici; eco-label,
metodi diagnostici avanzati; domotica; salute indoor; manutenzione programmata edifici;
sicurezza delle costruzioni; uso nuovi materiali per il rinforzo strutturale; Manutenzione; Life Cyle Assessment; Design for durability; Sicurezza contro rischi pericoli naturali; sicurezza
delle infrastrutture; sistemi elettronici intelligenti dotati di sensori per l’analisi non-distruttiva
di materiali e strutture; sistemi elettronici per la mappatura e qualificazione di materiali
per la costruzione; improntati verso l’uso razionale delle materie (durata e performance)
e la minimizzazione di scarti; telemonitoraggio a distanza di strutture e costruzioni sistemi
di identificazione e localizzazione per la tracciabilità di materiali;monitoraggio continuo
e distribuito con reti di sensori intelligenti.
Posizionamento: opportunità e rischi
La gestione integrale dell’ambiente costruito,
delle risorse naturali e della sicurezza
necessita di nuovi sviluppi interdisciplinari
guidati da obbiettivi fondati sulla sostenibilità.
Lo sviluppo di criteri progettuali
e di identificazione ecologica sono la base
per lo sviluppo dell’area di ricerca Agglomerato Urbano Sostenibile che interviene
su diversi livelli: territoriale, città, quartiere
e casa. Una seconda area di ricerca verte
sullo sviluppo di metodi e strumenti indirizzati allo studio del Rischio, Affidabilità
e Sicurezza. La conoscenza dei rischi,
dell’affidabilità e della sicurezza nella gestione
dell’ambiente e delle infrastrutture contribuisce ad una più attenta gestione del patrimonio e al suo sviluppo sostenibile a partire
dalle iniziali misure precauzionali sino alle
misure di intervento e ripristino, passando
per una accurata implementazione delle
misure di pianificazione e di organizzazione
delle difese. Una terza area di ricerca
svilupperà il Life Time Engineering valutando
in termini di gestione del patrimonio costruito con l’obbiettivo di migliorare i processi
gestionali, implementando nuove forme di
gestione basate su concetti quali, ad esempio, la manutenzione programmata,
la progettazione della durabilità, il riciclaggio
e il riuso dei materiali e la ottimizzazione
del ciclo di vita.
206
Linee strategiche di sviluppo
L’area di ricerca su Rischio, Affidabilità e
Sicurezza potrà essere sviluppata con
successo attraverso la collaborazione tra le
diverse unità di ricerca già presenti
alla SUPSI. Dal punto di vista organizzativo
si potrà prevedere la nascita di un Cluster
dei diversi centri che possa unire le competenze attualmente distribuite nei diversi
dipartimenti e che in questo posizionamento
non sono facilitate a collaborare operativamente. Il Cluster ad esempio può già essere
costituito attraverso i centri e i laboratori
attivi quali il Wash competence centre,
il World Habitat Research Centre, il laboratorio interdipartimentale DynaMat, il centro
di competenza sul Radon e altri che si possono
creare in questo ambito che operano
ad esempio nel networking, nella comunicazione, nell’elettronica ecc. valorizzando
le sinergie e le potenzialità.
In questa area di ricerca si pone l’obbiettivo
di un lancio di una serie di progetti CTI sia
indirizzati verso la sicurezza dei materiali.
L’area di ricerca sull’Agglomerato Urbano
Sostenibile potrà svilupparsi interamente
all’interno della SUPSI con l’obiettivo
di sviluppare dapprima (nei primi due anni)
un laboratorio di studio sulla valutazione
della sostenibilità urbana che produca
strumenti di misura, modellistica o/e
simulazione per la definizione dei criteri
di valutazione, poi (nei prossimi quattro
anni) un’applicazione concreta dei criteri
sviluppati precedentemente ad un agglomerato di studio, ed infine (a lungo termine)
un centro internazionale di competenza
per la pianificazione e realizzazione
di sistemi sostenibili di sviluppo urbano.
Da un punto di vista organizzativo occorrerà
prevedere l’istituzione di un laboratorio,
dove personale SUPSI selezionato collaborerà
alla definizione dei criteri di valutazione
ed allo sviluppo di nuovi progetti di ricerca
multi-disciplinari utili al reperimento di
risorse per il raggiungimento degli obiettivi.
Nel breve/medio termine si vuole istituire
un comitato di lavoro per sviluppare
un documento che identifichi temi e criteri
di valutazione, ed infine di sviluppare
almeno uno di questi temi tramite l’acquisizione di un progetto di ricerca.
L’obiettivo principale dell’area di Life-Time
Engineering è quello di contribuire
a posizionare la SUPSI quale consulente
principale a livello regionale delle amministrazioni pubbliche e private per tutti gli
aspetti operativi e strategici concernenti la
gestione “tecnica” di edifici e di infrastrutture
civili. A livello nazionale e internazionale
l’obiettivo è quello di contribuire all’elaborazione di linee guida e di normative sul tema.
La questione fondamentale attorno alla
quale ruoteranno le attività svolte nell’area
Life-Time Engineering è come e con quali
strumenti operativi è possibile migliorare
la gestione del patrimonio costruito.
A questa questione si potrà rispondere sulla
base di azioni prioritarie a breve, medio
e lungo termine seguenti:
Breve termine: acquisire informazioni a livello
regionale e nazionale sullo stato di conservazione degli edifici e delle infrastrutture civili
e sulle modalità utilizzate per la loro gestione
nonché verificare lo stato dell’arte
dei possibili mezzi utilizzabili in tal senso.
Medio termine: sviluppare, applicare
e validare
- metodi e tecniche innovative per
il ripristino e il “renewal/upgrade” delle
infrastrutture
- sistemi tecnici per il monitoraggio del
comportamento e delle prestazioni delle
infrastrutture
- metodi per la previsione della durata utile
di servizio delle infrastrutture.
Lungo termine: utilizzare le informazioni
e le conoscenze acquisite quale base per la
formulazione di nuove strategie politiche
e tecniche per una gestione ottimale
delle infrastrutture.
Dal punto di vista organizzativo si potrà
prevedere la creazione di un Cluster,
attingendo alle competenze distribuite
presso le diverse unità operative della SUPSI.
207
La tecnologia deve essere inserita in un contesto socio-culturale, economico ed istituzionale in grado di effettivamente ridurre l’uso delle risorse
limitate. Le attività di ricerca sono indirizzate verso un sistema energetico sostenibile, le cui aree principali sono costituite dalle nuove energie
rinnovabili, l’efficienza energetica e, sempre più importanti, la distribuzione e lo stoccaggio delle energie.
Responsabile Asse
Roman Rudel
roman.rudel@supsi.ch,
T + 41 (0) 58 666 63 50
Motivazione
La transizione verso un modello di sviluppo
basato sull’uso parsimonioso dell’energia
e sulle fonti rinnovabili pone sfide nuove e
complesse. La crescita dei consumi di molte
risorse energetiche provenienti soprattutto
da fonti fossili è generalmente considerata
non sostenibile e aumenta sempre di più la
consapevolezza dei limiti delle risorse
energetiche (non rinnovabili), degli enormi
problemi ambientali locali e degli impatti
sul cambiamento climatico globale.
Gli obiettivi di una tale transizione possono
essere espressi dalla visione della società
a 2000W e a una tonnellata di CO2. Una
visione che ha trovato molti consensi,
ma i passi concreti per raggiungere questi
obiettivi sono in larga misura ancora
da definire. È tuttavia fondamentale iniziare
un percorso in questa direzione.
A livello Svizzero una strategia a tale
proposito è stata formulata in seguito alla
catastrofe nucleare a Fukushima nel 2011.
208
Questa strategia prevede anche la progressiva uscita dal nucleare e ha fissato
diversi obiettivi da raggiungere nel 2050. Tra
i punti fondamentali di questa strategia
sono: la forte riduzione del consumo
di energie fossili (circa il 50%), l’incremento
sostanziale dell’uso efficiente delle varie
fonti energetiche e l’affermazione dell’energia
elettrica come vettore principale del futuro
sistema energetico.
In questa strategia rientrano pure un nuovo
programma coordinato di ricerca nel campo
dell’energia in Svizzera. La ricerca ha un
ruolo essenziale nello sviluppo di proposte
e soluzioni innovative capaci di dare risposte
a questa sfida complessa. L’asse di ricerca
sui sistemi energetici può giocare un ruolo
di coordinamento e quindi facilitare
l’inserimento dei ricercatori SUPSI in questi
programmi di ricerca. L’asse può fungere
inoltre da catalizzatore di progetti interdisciplinari in grado di cogliere i problemi
articolati con un approccio integrato.
Descrizione
L’obiettivo della società a 2000W e
a una tonnellata di CO2, non può tuttavia
essere raggiunto con il solo progresso
tecnico, che è un motore essenziale del
cambiamento. Ma la tecnologia deve
essere inserita in un contesto socio-culturale,
economico ed istituzionale in grado
di effettivamente ridurre l’uso delle risorse
limitate e di ridurre l’impronta ecologica
dell’uomo favorendo una transizione
culturale basata sul possesso e consumo
di beni materiali ad una cultura di condivisione (uso efficiente) dei vari artefatti.
Quindi una trasformazione culturale che
premia i beni e le attività immateriali dando
cosi spazio ai fattori preziosi quali il tempo
e le relazioni sociali. La necessità di formare
cittadini consapevoli e di proporre, attraverso nuove esperienze e sperimentazioni,
nuovi modelli pone dunque in risalto
un’ulteriore direzione di sviluppo, suggerita
anche dal Piano Energetico Cantonale PEC:
“costruire nuove strategie di comunicazione
e formazione che, partendo dal paradigma
dello sviluppo sostenibile, illustrino quanto
e come lo sviluppo tecnologico nel campo
delle energie rinnovabili accompagni
ed influenzi la vita di ogni persona e
delle generazioni future, capace di creare
nuove opportunità per vivere in modo
più sostenibile”.
Aree di ricerca
Le attività di ricerca nel campo energetico
rispondono in modo generale alle sfide
poste dalla transizione verso un sistema
energetico sostenibile. Le aree principali
sono le nuove energie rinnovabili, l’efficienza
energetica e, sempre più importanti,
la distribuzione e lo stoccaggio (anche
stagionale) delle energie. Interessante
da notare che negli ultimi anni alcuni campi
di ricerca sono passati da una posizione
marginale ad una centrale nella nuova
strategia energetica svizzera. Questo vale
in particolare per l’energia fotovoltaica,
che è la fonte rinnovabile con il più grande
potenziale di sviluppo in Svizzera
e la tecnologia che dovrebbe contribuire
in maniera sostanziale a coprire il fabbisogno
di energia elettrica a seguito del progressivo
abbandono del nucleare.
L’asse di ricerca copre anche altre fonti
rinnovabili come la geotermia, la biomassa,
l’eolico e l’idroelettrico. Quest’ultimo gioca
un ruolo fondamentale nell’approvvigionamento energetico della Svizzera
e in particolare del Ticino. I temi di ricerca
riguardano l’ottimizzazione dello sfruttamento dei bacini attuali e possibili mutamenti legati a cambiamenti climatici, che
si riflettono in eventuali modifiche
del regime di precipitazioni nell’arco alpino.
Se il tema dell’efficienza energetica
era legato essenzialmente agli edifici e alle
infrastrutture, ora si estende sempre
di più anche ai processi di produzione, dove
vi sono grandi potenziali di risparmio
energetico da sfruttare. La geotermia
di superfice, studiata da lunghi anni,
è particolarmente promettente come fonte
rinnovabile per edifici a basso consumo
e per lo stoccaggio stagionale dell’energia
termica, e rappresenta un altro importante
campo di ricerca, con nuove prospettive
di sviluppo.
Con la diffusione di nuove energie rinnovabili
intermittenti si pone sempre di più
la questione della distribuzione
e dello stoccaggio dell’energia elettrica.
La risposta a questa sfida sono le reti
intelligenti. In questo campo l’asse 2 svolge
progetti interdisciplinari molto promettenti e dimostra il notevole potenziale della
collaborazione tra diversi istituti e dipartimenti.
Il tema dell’energia e della transizione verso
un sistema sostenibile evidenzia
che le risposte alle numerose sfide
non possono essere unicamente di natura
tecnica, ma coinvolgono l’economia,
la politica e la società nel suo complesso. In
quest’ambito l’asse sta sviluppando
progetti interdisciplinari che analizzano
la domanda dell’adozione di nuove
tecnologie efficienti e il superamento
di barriere psicologiche e comportamentali,
come nel campo della mobilità. Le attività
dell’asse si concludono con i progetti
che riguardano la domanda sugli stili di vita
compatibili con le risorse energetiche, di cui
le società possono disporre a lungo e senza
compromettere l’ambiente, il clima
e le future generazioni, spostando l’interesse
dalla sostenibilità alla sufficienza.
209
Aree
Campi
Conoscenze e tecnologia
Energie rinnovabili
Solare
Caratterizzazione elettrica delle tecnologie fotovoltaiche in ambiente artificiale e naturale
Analisi dell’affidabilità del PV
Concentrazione PV
Integrazione passiva ed attiva dell’energia solare nell’edificio
Sviluppo di nuove tecnologie
Geotermia
Simulazione, dimensionamento di campi di sonde geotermiche o pali energetici
Integrazione nell’abitazione e Geocooling
Metodi di valutazione delle risorse idrogeologiche
Metodi di valutazione del potenziale geotermico
Sistemi geospaziali di gestione delle informazioni
Eolica
Sviluppo di sistemi
Rilevamento vento, localizzazione
Modellizzazione
Idroelettrica
Reti di monitoraggio idro-pluviometrico
Bilancio idrico
Modelli idrologici di previsione
Sistemi geospaziali di gestione delle informazioni
Sfruttamento della rete di approvvigionamento idrico
Biomassa
Sfruttamento di materia organica
Sviluppo di strategie per lo sfruttamento della biomassa legna
Efficienza energetica
Edifici performanti
Processi industriali
Diagnosi e ristrutturazione energetica di edifici esistenti
Metodi di rilievo geomatici
Applicazione di standard energetici e di materiali
Sviluppo ed implementazione di nuovi standard
Illuminazione privata/pubblica
Illuminazione intelligente
Apparecchi efficienti
Trasformazione, stoccaggio, reti e trasporto
Impianti decentralizzati
Reti intelligenti di distribuzione
Sviluppo di applicazioni di sistemi intelligenti per la gestione delle cariche elettriche
Simulazione delle reti di distribuzione di energia elettrica
Pompe di calore Scarti termici da processi urbani ed industriali
Teleriscaldameto
Termo-fluidodinamica di letti di roccia
Aria compressa
Cogenerazione Stoccaggio
Studi di fattibilità di sistemi di teleriscaldamento
Sistemi di cogenerazione
Termo-fluidodinamica di letti di roccia
Aria compressa
Sviluppo di accumulatori elettro-chimici
Metodi di analisi dei flussi energetici nei processi industriali (Pinch)
Policy Strumenti di incentivazione/
Pianificazione sussidi
GestioneObblighi/divieti/norme
Pianificazione energetica
Valutazione della sostenibilità
Analisi di dati energetici e territoriali
Strumenti di valutazione d’impatto di sostenibilità
Mobilità
Veicoli efficienti
Infrastruttura
Analisi e valutazione del comportamento di mobilità
Sviluppo di applicazione per favorire nuovi stili di mobilità
Sufficienza
Stili di vita sostenibili
Sensibilizzazione e formazione
Formazione dei docenti
Formazione allievi
Posizionamento: opportunità e rischi
Il tema dell’energia permette di sviluppare
molti progetti di ricerca interdisciplinare,
dando forza all’asse stesso ed ispirandosi a
obiettivi fondati sulla sostenibilità. Questo
fatto può essere illustrato con due progetti
che sono stati sviluppati nell’ambito del primo
e secondo bando di concorso dell’asse. Un
primo progetto riguarda il tema degli Smart
Grids e il secondo della mobilità elettrica.
Rispetto alle dimensioni dello sviluppo
sostenibile i due progetti non sono equilibrati
e le diverse discipline non sono rappresentate
in uguale misura. Inoltre, è singolare che
i progetti non considerino in modo esplicito
210
la dimensione dell’ambiente (riduzione
dell’impatto, delle emissioni ecc.), la dimensione fondamentale della sostenibilità.
Opportunità dell’asse:
- creare progetti interdisciplinari;
- sviluppare nuovi temi e competenze;
- applicare metodi in nuovi campi;
- innovare approcci grazie all’integrazione
di diverse competenze, discipline
e metodi;
- valorizzare le ricadute per la formazione
(ampliare l’offerta della formazione,
adeguarla ecc.).
Rischio dell’asse:
- favorire approcci non equilibrati dal punto
di vista disciplinare escludendo
la partecipazione delle scienze sociali
ed economiche;
- non esplicitare sufficientemente
la dimensione ambientale;
- non poter garantire una continuità sui
temi sviluppati (mancata istituzionalizzazione attraverso la formazione);
- seguire troppi temi, senza avere una massa
critica (dispersione e frammentazione).
Linee strategiche di sviluppo dell’asse
(Temi e obiettivi)
Le linee strategiche per lo sviluppo dell’asse
devono tener conto di alcuni fattori, sviluppi
recenti e condizioni quadro:
- attingere a competenze presenti
o future nei singoli istituti e dipartimenti,
mantenere un radicamento forte
nelle competenze disciplinari, creando
un cluster energia (Interdisciplinarità
ed interdipartimentalità);
- sviluppare e approfondire temi già lanciati
nell’ambito dell’asse (Continuità e ricerca
di nicchie);
- integrare gli sviluppi a livello nei Swiss
Centre of Competence in Energy
Research (Integrazione e competizione);
- legare la ricerca e le infrastrutture per
le ricerche maggiormente con la formazione e le esigenze future del territorio
(Radicamento istituzionale e territoriale).
Le linee strategiche:
- migliorare l’efficienza energetica nell’ambiente costruito e nei processi industriali;
- sviluppo e uso di fonti rinnovabili e la loro
integrazione negli edifici e nei sistemi
di distribuzione (Smart Grid) applicando
approcci innovativi;
- sviluppo di sistemi di stoccaggio dell’energia elettrica e termica su diverse scale
temporali;
- accrescere le competenze sulla biomassa
come unica fonte rinnovabile di carbonio
per l’accumulazione di energia e per
lo sviluppo di nuovi materiali;
- esplorare metodi per favorire sistemi di
mobilità delle persone e delle merci più
sostenibili, includendo approcci e modelli
che riducano l’esigenza di mobilità;
- integrare le questioni legati ai stili di vita
sostenibili e considerare maggiormente
gli strumenti di policy nel guidare
gli sviluppi tecnologici.
Gli obiettivi/valori che guidano tutte le attività
sono:
- efficienza, che rappresenta il primo e più
evidente valore da tener conto nella
ricerca sull’energia in quanto è anche il più
facile da implementare;
- sostenibilità è il valore che garantisce
la prese in considerazione delle principali
dimensioni garantendo una durabilità
nel tempo;
- sufficienza è il valore più difficile e
impegnativo da realizzare perché richiede
una modifica sostanziale dei comportamenti attuali senza, tuttavia, precludere
nuove forme di benessere e di comfort.
Approccio dell’asse
Alla SUPSI la ricerca nel campo dell’energia
è orientata attualmente in modo prevalente
sugli aspetti tecnologici. La tecnologia gioca
e giocherà indubbiamente anche in futuro
un ruolo determinante nella produzione,
nello stoccaggio e nel consumo dell’energia
proveniente da diverse fonti.
211
Lo sviluppo dei sistemi energetici e la
transizione verso un sistema più sostenibile non può tuttavia essere ridotto agli
aspetti puramente tecnologici. È sempre
una moltitudine di fattori che favorisce una
tecnologia piuttosto che un’altra. La storia
in questo campo è ricca di molti esempi e in
tanti casi non sono le caratteristiche
o la prestazione di una tecnologia che ne
garantiscono la diffusione.
Sullo sfondo di queste considerazioni l’asse
2 favorisce progetti di ricerca che integrano
un approccio alla tecnologia che tenga conto
di diversi aspetti e fattori:
Lo schema offre anche un modo di lettura
come, in un mondo dove la produzione
di oggetti, servizi e sistemi è il punto di arrivo
dei percorsi che legano scienza, economia,
politiche, ambiente ed utenti, i tre elementi
di base dello sviluppo sostenibile devono
integrarsi con la sfera culturale istituzionale,
chiamando le diverse discipline scientifiche
che possono rappresentare questi aspetti.
AMBIENTALI
SOCIO-CULTURALI
TECNOLOGIA
ECONOMICI
212
ISTITUZIONALI
Oltre allo sviluppo di attività di ricerca che possano generare conoscenze
e soluzioni tecnologiche, obiettivo dell’asse è quello di curarne il trasferimento verso le imprese del territorio attraverso applicazioni industriali e
servizi, con particolare attenzione ai settori che maggiormente ne possono beneficiare localmente quali quelli della salute e dei consumer goods,
oltre a quelli dei beni strumentali dell’ICT e dei servizi collegati.
Responsabile Asse
Emanuele Carpanzano,
Professore
T + 41 (0) 58 666 66 91
Motivazione
L’asse di ricerca sui prodotti e processi
innovativi ha per propria missione l’innovazione orientata all’uomo (human-centric
innovation) dei prodotti e dei processi
produttivi al fine di aumentare competitività
e valore aggiunto delle imprese migliorando sicurezza, salute e benessere di lavoratori
e consumatori amplificandone l’effetto
migliorativo sulle catene del valore
di riferimento.
Tale innovazione viene a contatto con
l’uomo inteso come lavoratore tramite lo
sviluppo di posti di lavoro socialmente
sostenibili che abbiano come fondamento
l’aspetto umano. Il cambio paradigmatico
vede dunque il lavoratore al centro della
fabbrica che si adatta attorno a lui garantendo una migliore ergonomia, il pieno
utilizzo del suo potenziale e un’integrazione
attiva con il contesto sociale in cui opera.
Seguendo lo stesso cambio di prospettiva
il consumatore è posto all’origine dell’innovazione dei prodotti e dei servizi. Le sue
specifiche esigenze diventano il traino per
la personalizzazione del prodotto, secondo
il paradigma della personalizzazione
di prodotti e servizi, portando al soddisfacimento delle più variegate necessità
con particolare attenzione verso i gruppi
che presentano specifiche problematiche
e fragilità.
Questa visione di innovazione votata
al miglioramento della vita comporta una
forte attenzione verso il tema
della sostenibilità considerata all’interno
dell’asse come trait d’union degli svariati
sviluppi tramite l’ideazione di prodotti
tecnologicamente avanzati e dal basso
impatto ambientale. Le ricerche su nuovi materiali, efficienza energetica dei prodotti
e dei sistemi produttivi, ricadute sul tessuto
sociale e sulla forza lavoro permetteranno
di mettere a sistema diverse competenze
multidisciplinari in grado di promuovere
l’implementazione di modelli di business
innovativi e conseguentemente aumentare
la competitività del tessuto produttivo.
Per perseguire tale missione SUPSI può
avvalersi di molteplici sinergie fra i diversi
dipartimenti, istituti e laboratori coinvolti
come illustrato schematicamente nella
Figura 1 di cui sotto.
Figura 1: ADDFactor
mini-factories vision
213
Descrizione
Obiettivo dell’asse è di sviluppare attività
e progetti di ricerca e sviluppo integrati
che possano generare nuove conoscenze
e soluzioni tecnologiche, così come
di curarne il trasferimento verso le imprese
del territorio attraverso applicazioni
industriali e servizi, con particolare attenzione
ai settori che maggiormente ne possono
beneficiare localmente quali quelli della
salute (e.g. medtech) e dei consumer goods
(e.g. moda), oltre a quelli dei beni strumentali (macchine e sistemi di produzione),
dell’ICT e dei servizi collegati.
Tale obiettivo è garantito dall’apporto
di conoscenze multidisciplinari
che le competenze presenti nei dipartimenti afferenti all’asse sono in grado
di mettere a disposizione. Un approccio a
tutto tondo che permette di applicare
sinergicamente le potenzialità presenti,
nella convinzione che solo una visione
a arricchita da diversi punti di vista sugli
argomenti trattati possa produrre risultati
degni di nota in mercati sempre più
globalizzati e competitivi.
In questo contesto, il DTI si occuperà dello
sviluppo delle tecnologie abilitanti ad alta
intensità di conoscenza per l’effettiva
innovazione dei prodotti e dei processi
produttivi. Metodi di simulazione
e di supporto alla progettazione, sviluppo
di nuovi materiali, applicazioni meccatroniche oltre alla definizione di metriche per la
misura di sostenibilità dei sistemi produttivi
saranno gli strumenti per lo sviluppo
di nuovi prodotti e servizi sostenibili.
Il ruolo del DSAN darà corpo al concetto
di human-driven innovation fornendo
il substrato di conoscenza relativo all’uomo
e alle sue esigenze in termini di ergonomia
sia sul posto di lavoro che nell’utilizzo
di prodotti e servizi innovativi e permettendo
la corretta individuazione delle necessità in
particolari categorie di persone quali
anziani, diabetici, disabili oggi sempre più
presenti a causa dell’allungarsi dell’aspettativa di vita media.
Il DACD agirà sia sul processo di esplicitazione delle esigenze del consumatore e
di validazione dei nuovi concept sviluppati
tramite esperienze di living lab sia sull’integrazione dei nuovi sistemi produttivi
nel tessuto urbano.
La possibilità che la ricerca effettuata e
l’innovazione prodotta possa efficacemente inserirsi nei mercati sarà garantito
dallo sviluppo integrato da parte del DSAS
di modelli di business innovativi secondo
i paradigmi dell’open innovation, dell’impresa
reticolare, della logica cluster.
Il DFA, infine, potrà supportare la definizione
di percorsi di formazione avanzata orientati
214
a lavoratori e consumatori, oltre che a
tecnici e manager di imprese, che possano
supportare la innovazione dei prodotti
e dei processi industriali.
Aree di ricerca
Le principali aree di ricerca dell’asse sono
nel seguito elencate, unitamente ai
dipartimenti maggiormente impegnati
nell’ambito delle aree medesime.
Analisi ed individuazione delle esigenze
ed aspettative di innovazione di prodotti e
processi da parte di consumatori e lavoratori, ed individuazione delle relative
opportunità per il sistema delle imprese di
produzione e di servizio (area di ricerca
coperta prioritariamente da DSAN e DSAS).
Definizione e sviluppo di nuovi prodotti e
servizi orientati al consumatore e dei
possibili modelli di business connessi (area
di ricerca coperta prioritariamente
da DSAN, DSAS e DTI).
Definizione e sviluppo di nuovi processi
produttivi e delle tecnologie abilitanti
necessarie per la loro realizzazione (area di
ricerca coperta prioritariamente dal DTI).
Definizione e sviluppo di nuovi sistemi
di produzione e del loro inserimento nel
tessuto urbano e sociale, con specifica
attenzione anche alla salute ed al benessere
dei lavoratori (area di ricerca coperta
prioritariamente da DTI, DSAN, DSAS e
DACD).
Definizione e sviluppo di nuove metodologie e strumenti per la gestione della catena
del valore dal consumatore al produttore,
passando attraverso il retail ed i fornitori,
con particolare focus su problematiche di
logistica integrata e dei servizi ICT avanzati
connessi (area di ricerca coperta prioritariamente da DTI e DSAS).
Campi di ricerca: conoscenze e tecnologie
presenti in SUPSI
Per ogni area di ricerca sono già presenti in
Supsi molteplici conoscenze e competenze
tecnologiche, come nel seguito elencate,
sulla base della analisi condotta dal gruppo
di lavoro dell’asse. Tali campi di ricerca
permettono di cogliere al meglio gli
elementi di sinergia possibili con riferimento
alla missione dell’asse e di individuare
le sfide per la creazione dei campi di ricerca
mancanti su cui investire in prospettiva.
Aree
Campi
Esigenze ed aspettative Strumenti per la raccolta delle
dell’uomo (consumatore, esigenze del consumatore
lavoratore)
Analisi della domanda e segmentazione (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Analisi dei bisogni e dei trend evolutivi (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Identificazione del profilo del cliente target (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Individuazione di aree di creazione di valore per il cliente (Area strategia, marketing
and sales – DSAS)
Analisi del comportamento di acquisto da dati quantitativi e qualitativi (Area strategia,
marketing and sales – DSAS) (IDSIA-DTI)
Identificazione e ruolo giocato da tutti i soggetti coinvolti nel processo di acquisto (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Esperienze di living lab per l’elicitazione delle esigenze e validazione di nuovi concept
e prototipi (DACD)
Miglioramento della qualità della vita
Social responsibility
Prevenzione dei disturbi muscolo-scheletrici (DSAN)
Cura e riabilitazione dei disturbi musco-scheletrici (DSAN)
Centro competenze anziani (DSAN)
Qualità della vita nelle popolazioni fragili (DSAN)
Identificazione di requisiti funzionali per particolari categorie (SPS-DTI-ISTePS)
IT per sanità/medicina/socialità (DTI-ISIN)
Nuovi prodotti e servizi Analisi strategica di mercato
orientati al consumatore
per introduzione di nuovi
prodotti
Tecnologie di supporto alla
progettazione del prodotto
Analisi delle potenzialità di mercato di nuovi prodotti e servizi (Area strategia, marketing
and sales – DSAS)
Identificazione e analisi dei concorrenti presenti (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Definizione del posizionamento (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Identificazione delle possibili barriere all’adozione (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Identificazione dei processi di sostituzione (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Definizione di strategie di lancio/introduzione sul mercato (Area strategia, marketing
and sales – DSAS)
Pianificazione e gestione del lancio sul mercato (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Politiche di brand, politiche di prezzo (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Processi di vendita di prodotto/servizio (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Domotica e assisted living
Applicazioni per persone anziane e disabili (DTI-ISEA)
Mobile e pervasive computing (ISIN - DTI)
Wearable sensors (DTI-ISIN)
Sistemi di interazione uomo/macchina (domotica, automotica, user desktop environments) (DTI-ISIN)
Sistemi medicali (applicazioni di meccatronica) (DTI-ISEA)
Applicazioni biomedicali e farmaceutiche
Approcci computazionali a problemi farmacologici (LBPT-ICIMSI-DTI)
Sistemi per il rilascio controllato di farmaci (LBPT-ICIMSI-DTI)
Nanomateriali per applicazioni biomedicali e farmaceutiche (LBPT-ICIMSI-DTI)
Applicazioni elettroniche
Applicazioni di diversi Bus di campo (DTI-ISEA)
Progettazione di antenne (DTI-ISEA)
Progettazione elettronica (PCB ,…) (DTI-ISEA)
Progettazione di FPGA (DTI-ISEA)
Strumenti per analisi non invasive (DTI-ISEA)
Materiali e componenti sostenibili
Sviluppo di nuovi materiali ceramici, compositi, polimerici al fine di migliorare le prestazioni
e l’impatto ambientale di prodotti innovativi (HM-ICMSI-DTI)
Sviluppo di nuovi componenti e sistemi con aumentata efficienza energetica e minore impatto ambientale (TFD-ICMSI-DTI)
Strumenti di misura medicali
Tecnologie e strumenti per la misura della performance motoria (DSAN)
Tecnologie e strumenti per la misura degli impairment neuromotori (DSAN)
Valutazione e misura del dolore (DSAN)
Nuovi processi Metodi di analisi e strumenti
produttivi e tecnologie
di simulazione del processo
abilitanti
produttivo
Studio e modellazione del comportamento dei materiali in diverse condizioni di deformazione, velocità di deformazione e temperatura (ME-ICMSI-DTI)
Simulazione dei processi di messa in forma dei materiali metallici e polimerici (ME-ICMSI-DTI)
Sviluppo di soluzioni innovative per il miglioramento dell’efficienza energetica, dei costi
e dell’impatto ambientale delle tecniche di produzione legate al processo dei materiali
ceramici, compositi, polimerici (HM-ICMSI-DTI) (TFD-ICMSI-DTI)
Sviluppo di modelli di simulazione, controllo e ottimizzazione (IDSIA-DTI)
Analisi statistica dei dati storici, identificazione dei modelli (IDSIA-DTI)
Generazione automatica di codice (DTI-ISEA)
Analisi dell’evoluzione delle condizioni di lavoro e di salute all’interno dell’impresa (Centro
di Competenza Welfare – DSAS)
Valutazione del livello di soddisfazione e benessere del lavoratore e relativi impatti sullo Stato sociale e sull’intero sistema (Centro di Competenza Welfare – DSAS)
Analisi della soddisfazione dei collaboratori( Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Indagini di clima aziendale (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Simulazione strutturale in ambito statico e dinamico per il calcolo in regime lineare
e non lineare (ME-ICMSI-DTI)
Modellazione – Identificazione – Simulazione (DTI-ISEA)
Sistemi auto organizzanti e adattivi (metodologie, algoritmi, …) (DTI - ISIN)
215
Tecnologie di supporto ai processi industriali
Tecnologie industriali per sistemi di produzione avanzati: trattamento immagini 2D e 3D
(AST-ISTePS-DTI)
Real-Time Operating System (DTI-ISEA)
Sistemi intelligenti di supporto alle decisioni (IDSIA-DTI)
Macchine per applicazioni industriali
Automazione
Progettazione di macchine, sistemi meccanici, meccatronici e robotizzati per applicazioni
industriali (ME-ICMSI-DTI) (AST-ISTePS-DTI)
Nuovi sistemi Strumenti di supporto alla confi-
di produzione
gurazione dei sistemi produttivi
Progettazione e simulazione
di nuovi sistemi di produzione
Sviluppo di modelli di simulazione, controllo e ottimizzazione (IDSIA-DTI)
Sistemi intelligenti di supporto alle decisioni (IDSIA-DTI)
Analisi statistica dei dati storici, identificazione dei modelli (IDSIA-DTI)
IT per energia/ambiente (ISIN-DTI)
Metriche per la misurazione dell’impatto sulla sostenibilità di sistemi di produzione distribuiti,
(SPS-ISTePS-DTI)
Analisi della sostenibilità dei
sistemi produttivi
Sviluppo e prototipazione rapida di soluzioni smart per l’automazione, la supervisione
e la gestione di fabbrica (AST-ISTePS-DTI)
Controllo Avanzato (DTI-ISEA)
Metodologie di Rapid Control Prototyping (DTI-ISEA)
Progettazione e ottimizzazione tramite simulazione di sistemi di produzione lean, ad alta
efficienza energetica e basso impatto ambientale (SPS-ISTePS-DTI)
Progettazione ed ottimizzazione di impianti industriali ad alta efficienza energetica e ridotto impatto ambientale includendo le caratteristiche costruttive ed impiantistiche (DACD)
Nuove metodologie Gestione strategica d’impresa
e strumenti per la
nell’ambito di sviluppo di nuovi gestione della catena
prodotti e processi
del valore
Gestione del cambiamento e dell’innovazione, sistemi di business intelligence, social
innovation e social entrepreneurship (Centro competenze inno3 – DSAS)
Analisi delle performance economiche a livello di impresa e di settore, sviluppo di piani
economici previsionali (Docenti afferenti l’area di accounting e controlling - DSAS)
Valutazioni in merito alle scelte di integrazione verticale, valutazione degli investimenti
e relative politiche di finanziamento di tali investimenti (Docenti afferenti l’area di accoun-
ting e controlling – DSAS)
Gestione della complessità organizzativa e tecnologica (Centro competenze inno3 – DSAS)
Gestione e organizzazione delle filiere produttive
Analisi e gestione di filiere eco-sostenibili ed orientate al consumatore (SPS-ISTePS-DTI)
Sviluppo di modelli di pianificazione e gestione della filiera produttiva (IDSIA-DTI)
Analisi delle relazioni tra gli attori della filiera o della rete di imprese, processi di mutuo adattamento tra gli attori (ridefinizione di attività, risorse e attori) (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Politiche distributive, analisi e selezione dei canali di distribuzione (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Meccanismi di competizione e di cooperazione tra reti di imprese (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Valutazione della soddisfazione della clientela (Area strategia, marketing and sales – DSAS)
Ottimizzazione di reti di produzione e distribuzione (IDSIA-DTI)
Open innovation, impresa reticolare, logica cluster, regional system of innovation (Centro
competenze inno3 – DSAS)
Social computing e crowdsourcing (IDSIA-DTI) (Centro competenze inno3)
Business model innovativi per lo sviluppo di nuovi prodotti e processi Tecnologie di supporto alla gestione della filiera
RFID per applicazioni di tracciabilità (DTI-ISEA)
Sensorica passiva (DTI-ISEA)
Prodotti di Corporate Performance Management, Business Intelligence, Predictive Analitics (ISIN-DTI)
IT for business (ISIN-DTI)
IT per sport/arte (ISIN-DTI)
Posizionamento dell’asse: opportunità
e rischi
La ricerca all’interno dell’asse 3 si propone
di raggiungere alti standard di validità
scientifica realizzando al contempo
avanzamenti rilevanti per il tessuto industriale del territorio. L’approccio scelto può
contare sui seguenti elementi caratterizzanti prioritari:
- Multidisciplinarità: la ricchezza e complementarità delle competenze ed esperienze
presenti all’interno dell’asse permettono
di affrontare la sfida dell’innovazione
dei prodotti e servizi associati
e dei processi tecnologici fondendo una
profonda conoscenza dell’uomo
216
e della società con le scienze ingegneristiche
e i necessari approcci manageriali
per seguire l’intero processo innovativo
dall’elicitazione delle esigenze fino
all’introduzione nei mercati delle soluzioni
sviluppate. L’asse si propone di rafforzare
questo approccio multidisciplinare
prevedendo un piano di sviluppo progetti
multi-dipartimentali per i prossimi anni.
- Sfruttamento dei network: l’asse si avvale
della presenza autorevole dei suoi
membri in collaborazioni e network
di ricerca in cui compaiono importanti
aziende, partner accademici ed enti
istituzionali a livello Ticinese, Svizzero ed
Internazionale. La strategia dell’asse
passa attraverso il potenziamento di
questi canali per aumentare la rilevanza
delle future progettualità e per assicurare
il trasferimento tecnologico dei risultati
della ricerca.
Con riferimento agli obiettivi dell’asse
processi e prodotti innovativi, SUPSI dispone
di un asset di competenze e strumenti che
presentano rilevanti opportunità di sinergia
fra istituti e dipartimenti attraverso l’avvio
di progetti a livello locale, nazionale ed
internazionale nell’ambito di una ampia e
consolidata rete di relazioni. Alcuni elementi
salienti di tale asset, oltre alle conoscenze e
competenze già illustrate, sono delineati
nel seguito con riferimento alle diverse aree
di ricerca.
Strumenti metodologici, software e di
laboratorio disponibili in SUPSI
Area tematica: aspettative ed esigenze
dell’uomo (consumatore, lavoratore)
- Algoritmi di classificazione e apprendimento (IDSIA-DTI)
- Simulazione ad agenti (IDSIA-DTI)
- Sistemi di interazione: laboratorio
interazione uomo/macchina (ISIN)
- Analisi dei megatrends socio-demografici,
economici, tecnologici, politici, istituzionali ed ambientali (Centro competenze
inno3 –DSAS)
- Analisi qualitative e quantitative per la
valutazione della domanda attuale
e potenziale (Area strategia, marketing
and sales) (Laboratorio Stat-Lab per la
raccolta dei dati strutturati sul campo –
DSAS)
- Analisi qualitative e quantitative
in merito al benessere individuale e
collettivo (Centro di Competenza
Welfare –DSAS)
Area tematica: nuovi prodotti e servizi
- Ecografia, elastografia, elettromiograifa,
dinamometri, electromagnetic tracking
system (DSAN)
- Algoritmi di simulazione e ottimizzazione
(discreta/continua) (IDSIA-DTI)
- Strumenti di analisi di serie temporali
(IDSIA-DTI)
- Software di simulazione ad elementi finiti
UGS/NASTRAN, MSC/MARC, LS-DYNA
(ME-ICMSI-DTI)
- Laboratorio caratterizzazione materiali
(HM-ICMSI-DTI)
- Strumenti di simulazione termo-fluidodinamica per componenti e sistemi
(TFD-ICMSI-DTI)
- Sistemi di CACSD (Matlab, Simulink,
Stateflow, RTW) (DTI-ISEA)
- Sistemi di CACSD open source (Scilab,
Scicoslab, NSP, Python) (DTI-ISEA)
- Strumenti FEM (DTI-ISEA)
- Althium (PCB) (DTI-ISEA)
- Modellazione di antenne (DTI-ISEA)
- Progettazione e programmazione
di FPGA ecc. (DTI-ISEA)
- Studi di settore e piani di introduzione
nuovi prodotti e servizi(area strategia,
marketing and sales –DSAS)
- Pianificazione economico-finanziaria
(Docenti afferenti l’area di accounting
e controlling –DSAS)
Area tematica: nuovi processi produttivi
- Laboratorio di automazione
(AST-ISTePS-DTI)
- Algoritmi di ottimizzazione, strumenti di
simulazione a eventi discreti (IDSIA-DTI)
(IDSIA-DTI)
- Laboratorio plasturgia (ME-ICMSI-DTI)
- Software di simulazione ad elementi finiti
strutturali e reologici (ME-ICMSI-DTI)
- Strumenti di simulazione termo-fluidodinamica per componenti e sistemi
(TFD-ICMSI-DTI)
- Sistemi di CACSD (Matlab, Simulink,
Stateflow, RTW) (DTI-ISEA)
- Althium (PCB) (DTI-ISEA)
- Progettazione e programmazione
di FPGA ecc. (DTI-ISEA)
- Metodi dinamici di valutazione degli
investimenti (Docenti afferenti l’area di
accounting e controlling –DSAS)
Area tematica: nuovi sistemi di produzione
- Ambienti simulazione e tavolo touch
screen per progettazione impianti
(SPS-ISTePS-DTI)
- Algoritmi di ottimizzazione, strumenti di
simulazione a eventi discreti (IDSIA-DTI)
(IDSIA-DTI)
- Sistemi di CACSD (Matlab/Simulink/
Stateflow/RTW) (DTI-ISEA)
- Progettazione e programmazione di
FPGA ecc. (DTI-ISEA)
- Analisi strategica (Centro competenze
inno3 –DSAS)
Area tematica: nuove filiere
- Algoritmi di ottimizzazione su grafo,
ottimizzazione robusta (IDSIA-DTI)
- Mappatura delle relazioni, piani di
sviluppo del sistema distributivo (Area
strategia, marketing and sales - DSAS)
217
Dall’insieme degli elementi già individuati
per mezzo della analisi sin qui esposta
risulta esservi una rilevante opportunità di
mettere a sistema competenze, strumenti,
relazioni e progetti già presenti in SUPSI con
riferimento alla missione ed agli obiettivi
dell’asse.
La maggiore criticità in fase di avvio delle
attività dell’asse è la individuazionedi
progetti integrati che consentano l’innescarsi delle potenziali sinergie attuabili,
considerando la necessità di superare le
distanze fra le conoscenze e metodologie
dei diversi istituti e dipartimenti,
e la necessità di trovare schemi e modalità
di finanziamento di tali nuove progettualità.
I progetti d’asse saranno concepiti e definiti
seguendo un approccio alla innovazione
“human driven” secondo lo schema
seguente, ovvero partendo dalla individuazione dei bisogni dell’uomo si identificano
nuovi scenari (prodotti-servizi-business
models), nuovi sistemi produttivi e filiere,
nuove tecnologie abilitanti e per conseguenza si potranno individuare le aree di
ricerca da sviluppare ed integrare per
rispondere ai bisogni di partenza (figura 2).
Nella fattispecie saranno parte integrante
dei progetti problematiche che interessano
la innovazione dell’intero sistema industriale
e distributivo coinvolto nelle dinamiche
di innovazione dei prodotti e dei processi di
produzione, come illustrato nella figura 3.
Fig. 2 Concezione “human
driven” dei progetti
di innovazione dell’asse.
218
Nell’ambito di tale impostazione generale
la strategia di sviluppo dell’asse sarà basata
su due azioni parallele e convergenti:
- una prima azione diretta di identificazione
ed avvio di collaborazioni su progettualità
già definite, in essere o in partenza,
al fine di cogliere sinergie ed iniziare
un processo di integrazione delle
competenze interne, coerentemente alla
visione dell’asse, nel breve termine;
- una seconda azione orientata a definire
una roadmap di crescita delle competenze
e di sviluppo di nuove progettualità
integrate nell’ambito della visione e degli
obiettivi dell’asse, nel medio termine.
La prima azione potrà essere avviata in tempi
brevi contando su risorse già in parte
disponibili, pur restando da reperire risorse
aggiuntive per sostenere e rafforzare
le collaborazioni inter-dipartimentali da
avviare. Si prevede di potere avviare operativamente tale azione nel 2014, attraverso
collaborazioni aggiuntive su progetti attivi.
Due possibili progetti al momento oggetto
di analisi per la attivazione di possibili
collaborazioni nell’ambito della strategia
dell’asse sono i progetti Europei del VII PQ di
prossimo avvio Man-Made, rivolto alla
sicurezza, salute e benessere dei lavoratori
sui sistemi di produzione manifatturieri, e
Add Factor, dedicato allo sviluppo di nuove
tecnologie e filiere per la produzione
e distribuzione di prodotti e servizi personalizzati nel settore delle calzature (figure 4 e 5).
La seconda azione strategica dell’asse
prevede invece una prima fase di analisi ed
elaborazione di percorsi di crescita e di
nuovi progetti, cui seguirà la fase di implementazione, che dovrà basarsi prioritariamente sulle risorse reperite a finanziamenti
dei nuovi progetti di cui sopra, attraverso
strumenti di finanziamento Europei
(Horizon2020, Eureka), Nazionali (SNF, KTI),
locali ed industriali.
Fig. 3 Aspetti di innovazione
trattati dai progetti d’asse.
Fig. 4 Visione del progetto Europeo MAN-MADE (VII PQ):
workplace of the future
Fig. 5 Visione del progetto Europeo AddFactor (VII PQ):
new production paradigms and technologies for personalized
(footwear) products and services.
219
L’asse si propone di descrivere, misurare, capire ed interpretare le trasformazioni che caratterizzano gli attuali modelli d’impresa: in particolare,
la natura, la dimensione e le interrelazioni tra fattori quali il capitale
intellettuale, umano e imprenditoriale, il capitale informativo, relazionale
e tecnico e le nuove forme organizzative-gestionali.
Responsabile Asse
Siegfried Alberton,
Professore
T + 41 (0) 58 666 61 54
220
Motivazione
Il processo di globalizzazione dei mercati
ha cominciato a modificare i sistemi
economici regionali a partire dagli anni ’90,
con un’accelerazione a partire dai primi
anni del nuovo millennio, dovuta all’ondata
di opportunità offerte dai paesi di recente
industrializzazione (Paesi BRICS), come
pure dai progressi tecnico-scientifici.
Alcune macro tendenze stanno sfidando
i sistemi sociali, economici e tecnologici:
l’esplosione demografica, accompagnata
dal fenomeno del Double Ageing, i cambiamenti climatici ed ambientali, la crisi
energetica, la fase attuale della globalizzazione che ridisegna gli equilibri internazionali
anche in termini di nuova divisione delle
competenze e del lavoro, nonché l’accelerazione e l’integrazione tecnologica,
per citarne alcune, stanno facendo entrare
individui, società, imprese, istituzioni e
territori in quella che viene chiamata l’ “Era
della scarsità”. Un’era che contraddistinguerà, in termini di rischi ed opportunità,
i prossimi quarant’anni almeno. I problemi
di scarsità toccheranno in particolare le
risorse finanziarie, quelle alimentari, quelle
idriche, quelle energetiche e quelle naturali
in generale. Questi problemi andranno
risolti attraverso l’articolazione di nuovi
modelli imprenditoriali basati su strategie
incentrate sui moderni processi innovativi,
caratterizzati da multidimensionalità,
interdisciplinarità, interdipendenza,
molteplicità di conoscenze, di competenze,
di effetti, di costi e di benefici economici,
sociali, ambientali e territoriali.
L’approccio al cambiamento è dunque
sistemico. I modelli di impresa sono
e saranno sempre più contraddistinti da
logiche reticolari, da interattività e integrazione di risorse e processi produttivi,
dall’estensione del lavoro cognitivo, da una
maggiore complessità organizzativa,
da imprevedibilità ed instabilità costanti dei
mercati e da una sempre più elevata ricerca
della massima flessibilità ed efficienza.
Questa configurazione di fattori caratterizzanti i nuovi modelli d’impresa ha e avrà
implicazioni importanti sul piano della
gestione strategica delle informazioni, del
capitale relazionale, intellettuale e tecnologico e, di riflesso, sulla gestione della
creatività e dell’innovazione con impatti
rilevanti sui processi di crescita e sviluppo
economico che si vogliono sempre
più sostenibili e socialmente responsabili.
Descrizione
L’asse si propone di:
descrivere, misurare, capire ed interpretare
le trasformazioni che caratterizzano
gli attuali modelli d’impresa (di produzione,
di servizio privato e/o pubblico, profit
e non profit) e, in particolare, la natura,
la dimensione e le interrelazioni tra i fattori
determinanti di queste trasformazioni
quali: il capitale intellettuale, umano
e imprenditoriale, il capitale informativo,
relazionale e tecnico e le nuove forme
organizzative-gestionali, applicando
i recenti sviluppi dei modelli imprenditoriali
e di innovazione (innovazione aperta,
sistemi reticolari – locali e distribuiti – imprenditorialità e innovazione sociale)
in un’ottica multidisciplinare e multiscalare
(dal locale alle applicazione sui mercati
internazionali);
descrivere, misurare, capire ed interpretare
le implicazioni e gli effetti di queste
trasformazioni sugli individui, la società,
le imprese, le organizzazioni e l’ambiente
(mondo del lavoro, qualità di vita, sostenibilità, resilienza dei modelli imprenditoriali
e territoriali, forme diverse di innovazione,
performance aziendale e di sistema,
impatti socio economici, ambientali e
competitività territoriale);
studiare tendenze di mercato con opportunità
di intervento in attività di ricerca e sviluppo,
in un’ottica inter e multidisciplinare;
individuare settori guida attorno ai quali
organizzare attività di ricerca e sviluppo in
cooperazione con imprese, organizzazioni
ed istituzioni;
trasferire ed applicare le conoscenze sviluppate in SUPSI su questi temi agli attori economici
ed istituzionali del territorio oltre che nei
curricula formativi, a livello bachelor, master
e di formazione continua.
Aree di ricerca
A1: Modelli imprenditoriali complessi,
sostenibili e socialmente responsabili
La crisi che attanaglia da alcuni anni
l’economia internazionale è strutturale. Il
modello che ha contraddistinto il sistema
economico-finanziario degli ultimi decenni
ha mostrato i suoi limiti e l’opinione diffusa
è che, nei prossimi decenni, saremo
confrontati con profondi ed incontrovertibili
cambiamenti paradigmatici, sia per quanto
concerne i sistemi produttivi e distributivi,
sia per quanto attiene ai modelli di consumo,
finanziari, organizzativi ed istituzionali.
Nell’Era della scarsità che farà da sfondo a
questi cambiamenti paradigmatici, i
modelli imprenditoriali saranno sempre più
complessi nella loro configurazione in
componenti (attori, organizzazioni, imprese,
istituzioni di ricerca,...), relazioni (di mercato
e non) tra queste componenti e proprietà
(capacità strategiche, capacità organizzative,
capacità funzionali e capacità di apprendimento). Questa complessità va descritta,
misurata, capita ed interpretata in tutti
i suoi molteplici effetti, economici, tecnologici, ambientali e sociali con particolare
attenzione ai fenomeni di precarietà ed
esclusione, per non dimenticare gli effetti
prodotti dai nuovi modelli d’impresa sul
benessere generale e quello di singole
categorie di attori socio economici, nonché
sulla salute.
All’interno del campo di ricerca Modelli
aperti, sostenibili e distribuiti di innovazione,
s’intende sviluppare temi quali ad esempio
l’impresa-rete, l’impresa estesa, i nuovi
rapporti produttore-cliente, i nuovi
paradigmi produttivi, nuovi modelli
organizzativi (utente-cliente contemporaneamente produttore e consumatore), la
mass customization, l’intelligenza collettiva,
l’economia del dono, il crowdsourcing/
crowdfunding, i nuovi cluster produttivi).
Nel campo Modelli d’impresa e d’innovazione
sociale i temi su cui l’asse intende indagare
riguardano per esempio i modelli imprenditoriali profit, no profit e i modelli d’impresa
misti; il ruolo della tecnologia nei modelli
d’impresa e di innovazione sociale.
Per quanto concerne il campo Modelli
di resilienza imprenditoriale, la ricerca intende
indirizzarsi verso lo studio dei modelli
imprenditoriali che permettono una
migliore capacità di risposta ed adattamento alle continue mutazioni tecnologiche
e di mercato. Temi quali l’age management
potranno essere indagati all’interno
del campo di ricerca Nuove Forme di lavoro e
di gestione delle età in azienda. Alcuni temi
di ricerca sono particolarmente d’attualità .
Ci riferiamo per esempio ai modelli basati
su consapevolezza all’uso ragionato
e parsimonioso delle risorse tipiche di una
società sempre più contraddistinta
da problemi di scarsità, oggetto del campo
di ricerca Nuovi modelli comportamentali
di consumo o, ancora, al tema dell’imprenditorialità al femminile curato all’interno
del campo di ricerca Modelli di
imprenditorialità femminile.
A2: Sistemi di monitoraggio e previsione
I sistemi di monitoraggio e previsione
(business and territorial intelligence)
permettono di anticipare le tendenze
(economiche, sociali, tecniche, culturali, ecc.),
le mosse dei concorrenti, di valutare
l’efficacia e l’efficienza dei propri processi
aziendali (validità del modello di business,
analisi del ciclo di vita del prodotto, ecc.) e,
quindi, di pianificare e attuare progetti
e soluzioni aziendali innovative, sostenibili
e praticabili in risposta all’evoluzione
del mercato e dei bisogni della società. Tali
sistemi d’informazione e di dati sono viepiù
indispensabili in un contesto socio economico
come quello attuale, altamente complesso,
conflittuale, incerto e instabile. Questi
sistemi presuppongono competenze non
solo economiche ma anche tecniche,
complementari a quelle sviluppate
nell’ambito dei sistemi intelligenti per
la conoscenza e la comunicazione. Permettono pure di identificare i settori guida per
il futuro come pure eventuali effetti
indesiderati o perversi legati ai cambiamenti
tendenziali. I campi su cui accentuare
gli sforzi di ricerca all’interno di questa area
sono la veglia tecnologica, sociale, economica
e ambientale e l’analisi prospettica (o per scenari).
221
Attraverso lo sviluppo di una serie di
indicatori specifici – per esempio indicatori
d’imprenditorialità, compresa quella
di natura sociale, indicatori di performance
aziendale, tecnici, di mercato, d’innovazione,
d’impatto sui meccanismi di crescita e
sviluppo socio economico e territoriale, ecc.
– è possibile costituire un sistema
di monitoraggio mirato allo sviluppo tecnico
-pratico dei campi sopraccitati, anche dal
punto di vista metodologico (metriche
particolari, strumenti di misurazioni,
modelli interpretativi, ecc.). Il campo Sistemi
di monitoraggio e previsione può inoltre
essere di sostegno e supporto agli altri assi
prioritari di ricerca, oltre che esserne
permeato soprattutto per quanto concerne
gli aspetti tecnologici e strumentali (Big
Data Analysis, tecniche di rilevamento e di
environmental scanning, tecniche
di futuring, tecnologie e piattaforme per le
analisi semantiche, sistemi di Datawarehouse, ecc.). In questo senso, il legame con
l’asse Sistemi intelligenti per la conoscenza
e la comunicazione è particolarmente stretto.
A3: Sistemi regionali d’innovazione
L’innovazione nasce e si diffonde secondo
processi socio tecnici, caratterizzati dal
gioco congiunto e sistemico di molteplici
attori, discipline, dimensioni ed effetti.
L’approccio SRI é stato adottato dall’OCSE
e, in seguito, dall’UE come approccio alla
competitività territoriale e alla crescita
economica. Le politiche dell’innovazione
quale base per le politiche di crescita e
sviluppo degli ultimi 15 anni si sono ispirate
a questo approccio, con notevole successo
per quanto concerne i Paesi scandinavi che
hanno conosciuto tassi di incremento della
produttività e, quindi, del Pil, importanti
e costantemente sopra la media europea. A
caratterizzare l’approccio vi é il concetto
di network, di organizzazione delle attività
in cluster territorializzati (contraddistinti da
prossimità fisica e concentrazione spaziale
di risorse ed attività) e il modello della
Triplice Elica (gioco coordinato tra Governo,
Sistema educativo e della scienza e
imprese) in cui il trasferimento di conoscenze
e di tecnologia e la promozione dell’imprenditorialità sono i processi principali. Da
notare che anche in Ticino da anni si stanno
investendo risorse umane e finanziarie
importanti nella strutturazione di un
sistema innovativo cantonale. L’approccio
fa pure da sfondo alla Politica regionale,
nazionale e cantonale, oltre che al nuovo
orientamento della legge cantonale
sull’innovazione.
Per quanto attiene all’approfondimento
dei sistemi regionali d’innovazione sono
222
stati individuati due campi di ricerca,
segnatamente, il campo Innovazione,
imprenditorialità e sviluppo regionale
e il campo Politiche tecnologiche e di promozione dell’innovazione. Nell’ambito del primo
ad essere indagati sono temi quali ad
esempio la performance del modello della
Triplice elica e del trasferimento di competenze e di tecnologie, l’impatto
e la resilienza dei modelli imprenditoriali
innovativi, l’impatto dell’imprenditorialità
sociale, i modelli d’imprenditorialità
giovanile e studentesca, l’impatto della
riprenditorialità, i modelli di sviluppo
incentrati sui concetti di Innocamp Society,
Open Source Society, Smart and innovative
Cities, i cluster produttivi, l’innovazione nei
servizi e l’impatto dei progetti di ricerca
in collaborazione con gli attori del territorio.
Per quanto concerne il secondo campo di
ricerca, tra i temi da approfondire possiamo
citare il monitoraggio e la valutazione
delle politiche tecnologiche e di sostegno
all’innovazione e all’imprenditorialità,
l’evoluzione delle misure e degli strumenti
di policy (soprattutto Demand driven),
compresa quella di marketing territoriale
come pure i nuovi fattori di localizzazione
per le imprese.
Un territorio diventa competitivo se è
in grado di affrontare la concorrenza del
mercato, garantendo, al contempo, una
sostenibilità ambientale, economica,
sociale e culturale, basata sull’organizzazione in rete e su forme di articolazione
inter-territoriale. In altri termini, la competitività territoriale presuppone la ricerca
di una coerenza globale, tenendo presenti
le risorse del territorio, il coinvolgimento
dei vari soggetti e delle istituzioni, nonché
l’integrazione dei settori di attività
in un’ottica di innovazione.
urbanizzazione e Smart Cities) e sociali
(individualismo “fisico” vs collettivismo
“virtuale”, dalla società 2.0 alla società 3.0,
nuovi modelli di consumo, sviluppo
dell’industria dell’intrattenimento e del
gioco) che richiedono una misura, un
monitoraggio, una lettura ed un’interpretazione attenta delle trasformazioni ad
esse associate e dei loro impatti sugli
individui, la società, le imprese, le organizzazioni e l’ambiente, attraverso metodologie,
approcci, metriche specifiche ed una
capacità di risposta sistemica, innovativa,
integrata e rispettosa delle coerenze
multiple ai diversi livelli di governance dei
sistemi socio economico, istituzionale
e territoriale (misure e strumenti di policy).
Posizionamento dell’asse:
La finalità dell’asse di ricerca, oltre che
sviluppare una propria identità attraverso
lo studio delle aree quali Modelli imprenditoriali complessi, sostenibili e socialmente
responsabili e Sistemi regionali d’innovazione,
è quella di essere di supporto ad altri assi. In
quest’ottica, in particolare l’area Sistemi
di monitoraggio e di previsione fornisce
importanti informazioni che potrebbero
essere integrate all’interno dei campi di
ricerca sviluppati negli altri assi. Viceversa,
per lo sviluppo in particolare dell’area
Sistemi di monitoraggio e di previsione
è imprescindibile il lavoro trasversale con
gli altri assi di ricerca SUPSI, in particolare,
per gli aspetti più tecnici e strumentali
con l’asse Sistemi intelligenti per la conoscenza
e la comunicazione.
Le principali opportunità sono site proprio
nella capacità (sulla quale è indispensabile
investire ancora molta energia) di mettere
in rete le competenze, strumenti, relazioni
e progetti disciplinari sviluppati all’interno
degli assi o all’interno dei dipartimenti, degli
istituti, dei laboratori e dei centri di competenze al fine di produrre soluzioni tecniche,
sociali, economiche ed aziendali, integrate,
sostenibili e socialmente responsabili, in
risposta ai bisogni della società e del territorio
(locale, nazionale ed internazionale).
Altre opportunità di sviluppo dell’asse
derivano dall’evoluzione attuale e futura
dei modelli economici e territoriali alle
diverse scale (vedi capitolo motivazione)
come pure da alcune mega tendenze
demografiche (Fenomeno del Double Ageing),
tecnologiche (stampa 3D, intelligenza
artificiale, bionica, biotech, web based
business model, Big Data and semantic analysis,
domotica, tecnologie ambientali, medtech,
sensoristica, ecc.), ambientali (scarsità
crescente di risorse, surriscaldamento,
Sul fronte dei rischi, quello più importante
riguarda la sovrapposizione possibile
tra alcune aree e campi di ricerca dell’asse
Prodotti e processi innovativi, in particolare
per quanto concerne i campi di ricerca
Nuovi processi produttivi, Nuovi sistemi di
produzione e Nuove filiere. Altri rischi
potrebbero derivare da scelte strategiche
sul piano del finanziamento dei progetti
interni SUPSI. Da questo punto di vista
potrebbe essere opportuno sviluppare un
sistema di indicatori specifici d’impatto
dei progetti di ricerca sviluppati alla SUPSI
e un sistema di incentivazione per progetti
integrati e multidisciplinari, sviluppati
all’interno o all’esterno degli assi.
Lo sviluppo dell’asse, così come il consolidamento delle sue aree e dei suoi campi
di ricerca, presuppongono un investimento
importante nella costruzione di una cultura e
di una strategia d’asse (visione a medio
termine, missione, misure-azioni-progetti
e governance basate sulla multidisciplinarità)
che non sia la somma delle culture
e delle strategie delle singole sue componenti.
Accanto a questa costruzione, che rappresenta la prima linea strategica di sviluppo
dell’asse, una seconda linea strategica
consiste nell’investire per diventare, progressivamente, un punto di riferimento
(per competenze, capacità e originalità
di risposta, affidabilità, efficacia ed efficienza)
per il territorio cantonale (almeno in un
primo tempo) e un nodo qualificato
(partner) nella rete di conoscenze e competenze (cantonali, nazionali e internazionali)
sviluppata, in modo integrato, dalle componenti dell’asse (risposte e soluzioni innovative,
sistemiche, integrate (multidisciplinari
se necessario) a problemi complessi afferenti
alle aree e ai campi di ricerca dell’asse. La
terza linea strategica di sviluppo dell’asse
223
consiste nel diventare, progressivamente un
punto di riferimento (per competenze,
capacità e originalità di risposta, affidabilità,
efficacia ed efficienza) per gli altri assi
di ricerca SUPSI. Lo sviluppo dell’asse non
può prescindere da una riflessione strategica
che deve essere fatta in relazione all’accorpamento del Dipartimento scienze aziendali
e sociali e del Dipartimento sanità. Questa
riflessione è necessaria, da una parte perché,
al momento attuale, i due dipartimenti
gestiscono un asse ciascuno e, dall’altra,
elemento sicuramente più importante,
perché i contenuti dei due assi potrebbero
subire modifiche, anche importanti, una
volta costituito il nuovo Dipartimento
Aree
Campi
economia aziendale, sanità
e sociale (DEASS). Tra i cambiamenti
non sono da escludere, a priori, la fusione dei
due assi (4 e 6) oppure la fusione, totale
o parziale, dell’asse 4 con l’asse 3, oppure lo
sviluppo ulteriore dell’asse 6 con alcuni temi
dell’asse 4. Al momento della stesura di
questo testo sono in corso le riflessioni del
gruppo di lavoro DEASS. Queste riflessioni
sono indirizzate a tutte le attività del nuovo
dipartimento, quindi, anche a quelle
concernenti la ricerca. Le linee guida degli
sviluppi futuri della ricerca del DEASS,
ivi comprese quelle della ricerca all’interno
degli assi scaturiranno da queste riflessioni.
Modelli imprenditoriali Modelli aperti, sostenibili e
complessi, sostenibili e distribuiti di innovazione
socialmente responsabili
Open-Distributed-Networked innovation Systems (Open Source, Crowdsourcing, ecc.)
Modelli d’impresa a rete o estesa
Modelli Prosumer
Modelli e strumenti quali-quantitativi per la misura e l’analisi degli impatti dei modelli aperti sugli individui, sulle imprese, la tecnologia, le organizzazioni e l’ambiente
Misure di Policy (Demand driven)
Modelli d’impresa e d’innovazione sociale
Community innovation Systems
Modelli Open Source, Open Licences
Modelli imprenditoriali misti Profit-No Profit
Social Oriented Innovation Systems
Modelli d’intelligenza collettiva
Modelli e strumenti di misura degli impatti dell’innovazione sociale sui meccanismi
di crescita e sviluppo
Modelli di resilienza imprenditoriale Nuove Forme di lavoro e di gestione delle età in azienda
Modelli e strumenti per la successione e la trasmissione d’impresa
Modelli e strumenti di rigenerazione strategica
Misure e strumenti di Policy
Nuovi modelli comportamentali di consumo
Approccio Mass Customization
Modelli Me-Products e Me-moments
Modelli Game-oriented
Modelli di imprenditorialità femminile
Approccio Womenomics
Modelli di Diversity Management
Modelli e strumenti di misura quali-quantitava degli impatti della presenza professionale femminile sui meccanismi di performance aziendale e di crescita economica
Sistemi di monitoraggio Veglia tecnologica, sociale,
e previsione
economica e ambientale Analisi prospettica (o per scenari)
Modelli e strumenti quantitativi di Futuring e Foresighting
Modelli e strumenti quantitativi di monitoraggio dei mercati e di analisi dei comportamenti dei produttori e dei consumatori
Modelli, tecniche e strumenti di simulazione e di previsione
Sistemi informativi
Tecniche e strumenti di Data mining
Tecniche e strumenti di gestione e analisi di grandi quantità di dati (Big Data Analitics)
Modelli e strumenti di Business e Territorial Intelligence (Indicatori d’imprenditorialità,
indicatori di performance aziendale, indicatori tecnici, di mercato, d’innovazione, di sosteni-
bilità e d’impatto sui meccanismi di crescita e sviluppo socio economico e territoriale)
Sistemi regionali Innovazione, imprenditorialità
d’innovazione
e sviluppo regionale,
Politiche tecnologiche e
di promozione dell’innovazione
Approccio National and regional systems of innovation
Approccio della Triplice Elica e del trasferimento di conoscenze, competenze e tecnologie
Approccio inno3 all’imprenditorialità (new-entrepreneurship, intrapreneurship and
repreneurship)
Modelli e strumenti di misura quali-quantitativi per la misura e l’analisi degli impatti dei
modelli territoriali d’innovazione sugli individui, sulle imprese, sulla tecnologia,
sulle organizzazioni e sull’ambiente
Misure e strumenti di policy (Demand driven)
224
Teorie, modelli e strumenti di Age Management e di gestione dell’intergenerazionalità
in azienda
Modelli di imprenditorialità Senior
Modelli di ergonomia per le imprese “Age-Caring”
Modelli e strumenti quali-quantitativi per la misura e l’analisi degli impatti delle nuove forme di lavoro e di Age Management sugli individui, sulle imprese, la tecnologia, le organizzazioni e l’ambiente
Misure di Policy (nuove forme contrattuali, età di pensionamento, ecc.)
Asse 5 – Sistemi intelligenti per la conoscenza
e la comunicazione
I sistemi a comportamento intelligente, i sistemi per l’apprendimento, i sistemi di comunicazione e le reti di sistemi di informazione, i sistemi informativi per la gestione di azienda, per le
attività di e-government, e-society, e-inclusion, in senso lato (incluso le prestazioni sociali al
cittadino), costituiscono i campi in cui aggregare in una direzione definita le attività di ricerca.
Responsabile Asse
Luca Maria Gambardella,
Professore
T + 41 (0) 58 666 66 63
Motivazione
La nascita di una società globale è stata
indotta anche dallo sviluppo di nuove
soluzioni tecnologiche per lo scambio di
informazioni, di beni, di servizi e per lo
spostamento delle persone.
I cambiamenti risultanti sono di portata
ampissima e riguardano non solo aspetti
tecnologici ma anche aspetti sociali,
di sicurezza, di formazione e di sostenibilità
delle soluzioni proposte.
La scelta attuale è di aggregare competenze
tecniche, sociali e gestionali e di evidenziare
gli indubbi vantaggi economici ingenerati dai
sistemi relativi alla elaborazione e la gestione
dell’informazione e della conoscenza.
Sono quindi richieste nuove metodologie
di trattamento e di comunicazione dell’informazione che permettano di sviluppare
sistemi intelligenti estendendo le attuali
possibilità di valutazione, di decisione e di
comprensione anche in situazioni incerte
e non previste.
L’ulteriore sviluppo di una società “intelligente” è la prossima frontiera non solo in
molti campi scientifici ma soprattutto
delle applicazioni nelle più svariate attività
umane. In questo contesto non vanno
trascurati aspetti legati alla formazione
e all’educazione del cittadino in modo
che possa vivere in maniera consapevole
e etica queste nuove tecnologie.
Per i destinatari delle tecnologie, sempre
di maggiore importanza sono le caratteristiche
di qualità, usabilità e sostenibilità in quanto
i sistemi intelligenti hanno assunto
un carattere pervasivo e una diffusione
in molti ambiti dell’attività quotidiana.
In questo senso a livello organizzativo e
sociale resta da valutare come le evoluzioni
di queste tecnologie impattino sulla
organizzazione, sui modelli di business e sul
comportamento degli utenti in vari ambiti
relativi al lavoro, al consumo, alla vita
privata, ai governi, alla salute e all’educazione.
Descrizione
Obiettivi:
- Indirizzare la ricerca e il trasferimento
di conoscenza della SUPSI nell’ambito
dei sistemi intelligenti per l’elaborazione
della conoscenza, la comunicazione e
l’informazione rafforzando l’aspetto
interdisciplinare e multidisciplinare insito
nella tematica.
- Aggregare in una direzione definita le
attività in campi quali i sistemi a comportamento intelligente, i sistemi per
l’apprendimento, i sistemi di comunicazione e le reti di sistemi di informazione,
i sistemi informativi per la gestione
di azienda, per le attività di e-government,
e-society, e-inclusion, in senso lato
(incluso le prestazioni sociali al cittadino).
- Utilizzare le competenze esistenti per
la progettazione e lo sviluppo di sistemi
(incluso il design dell’interfaccia) atti a
risolvere problemi complessi, in ambienti
diversi e imprevedibili con risorse limitate.
- Affrontare queste problematiche non in
maniera isolata ma inserendole in
dimensioni più ampie che tengano conto
delle conseguenze dei cambiamenti
sociali, della sostenibilità e della sicurezza
delle soluzioni proposte e della formazione
del cittadino all’uso della tecnologia.
- Indurre lo sviluppo tecnologico ad inserire
con continuità le dimensioni precedentemente citate nella ricerca di nuove
soluzioni nell’ambito della elaborazione
e della gestione dell’informazione.
- Trattare degli aspetti estetici, funzionali
e comportamentali di:
- artefatti e prodotti di consumo
e comunicativi
- ambienti e allestimenti pubblici
e privati
- servizi innovativi di pubblica utilità
- sistemi centrati sulla persona nel mo mento in cui interagiscono con l’uomo,
moderando perciò l’implementazione
tecnologica in rapporto alle:
225
- modalità comunicative, applicative
e d’uso riguardo alla sostenibilità
e sicurezza
- modalità di insegnamento e di
utilizzo
- cambiamenti economici, sociali
e culturali
Comprendere come gestire queste
tecnologie non solo per quanto riguarda
gli aspetti tecnici, ma anche in relazione
agli aspetti gestionali, organizzativi e sociali.
Aree di ricerca
L’asse di ricerca è costituito da nove
direzioni strategiche:
- ICT per eHealth
- Network of the future
- Sistemi intelligenti per l’ambiente e
il territorio
- Metodi, modelli ed algoritmi di ottimizzazione
- Robotica ed automazione
- Sistemi informativi e applicazioni
distribuite
- Sistemi intelligenti per la visione e
percezione
- Ingegneria della conoscenza
- Ambient Intelligence
Queste direzioni strategiche rendono
espliciti e ben identificabili i temi di ricerca
applicata attraverso i quali si trasferisce
conoscenza e si porta innovazione nell’industria, nel territorio e nella formazione
anche con attività comuni con gli altri assi
di ricerca della SUPSI. Queste direzioni
strategiche sono quasi tutte presenti fin
dalla prima versione documento sulla
strategia SUPSI del 2009 e ad oggi si sono
consolidate e rafforzate sia nei contenuti
che nei progetti. La novità è rappresentata
dalla direzione strategica Sistemi informativi e applicazioni distribuite che prende il
posto di Metodologie e tecniche per lo
sviluppo del software. Qui si intercetta l’esigenza di rendere visibile la direzione della
computazione distribuita, tema ormai di
interesse internazionale.
All’interno delle direzioni strategiche
abbiamo individuato alcune aree di ricerca
che meglio delle altre hanno saputo
raggiungere un livello di maturazione e di
solidità scientifica e finanziaria e al loro
interno assommano già attività in corso,
progetti, ricadute sull’insegnamento
e riconoscimento a livello nazionale ed
internazionale: ingegneria della conoscenza,
pervasive computing and networking,
metodi e algoritmi di ottimizzazione,
robotica e automazione e sistemi intelligenti per l’ambiente e il territorio. Queste
aree si sono ben consolidate e ne va
226
mantenuta e garantita la continuità e
l’aggiornamento. Per alcune delle direzioni
strategiche sta crescendo l’esigenza
di processare grosse basi di dati al fine di
estrarre conoscenze, regole e profili. D’altra
parte sempre più importante è vedere
questi sistemi come reti complesse dove
interagiscono aspetti sia tecnologici che
sociali. A questo proposito citiamo le aree di
ricerca data mining e big data processing and
network science che stanno assumendo un
ruolo sempre più strategico e determinante.
Vi sono poi alcune aree di ricerca sulle quali
abbiamo recentemente investito con
notevoli ed interessanti risultati. In particolare
parliamo delle aree di ricerca intelligent
perception and vision e ambient intelligence.
Nella prima, intelligent perception and
vision abbiamo ulteriormente sviluppato
competenze nel settore dei sensori a microonde e della estrazione intelligente di
informazioni a partire da immagini e video.
Per ambient intelligence le attività di ricerca
si sono concentrate sull’interazione tra
i computer e l’uomo, in particolare sull’interazione naturale e sui sistemi software
che permettono la definizione astratta dei
dispositivi e dei loro collegamenti. Segnaliamo,
inoltre, le aree che continuiamo a sviluppare
in collaborazione con altri assi ICT for
e-health, pervasive computing & networking,
ambient Intelligence.
Da ultimo citiamo alcuni campi di ricerca
che hanno recentemente attratto risorse
e sforzi. Questi campi hanno la caratteristica
di suscitare un notevole impatto sia a livello
tecnologico che applicativo.
Inoltre, essi valorizzano gli aspetti multi
e transdisciplinari per i quali la ricerca SUP
si distingue da quella universitaria assistenza
domiciliare e telemonitoring, mobile phone
application & systems, ottimizzazione di
smart grid, robotica volante, calcolo
parallelo con multi-cores e GPUs, sensori
a microonde e sistemi di visione multi-illuminatore, knowledge visualization e smart
object models.
Maggiori informazioni concernenti le azioni,
misure e progetti associate a ciascuna
direzione strategica sano precisate nel
capitolo sulle linee strategiche.
Posizionamento dell’asse: opportunitàrischi
Le opportunità per l‘asse di ricerca
Sistemi Intelligenti per la Conoscenza e la
Comunicazione sono molteplici e in
costante aumento grazie ad una penetrazione sempre più elevata delle tecnologie
informatiche nella vita quotidiana. La
diffusione degli smartphones e dei tablet
Aree
Campi
ICT for e-health
Robotica
promozione dell’autonomia delle persone attraverso supporti di domotica e robotica
Assistenza Domiciliare
promuovere la sperimentazione in un modello di formazione alle ICT destinato
alle badanti che si occupano di assistenza domiciliare
Educazione
sviluppo di un programma multimediale accreditabile in termini ECTS utilizzabile in diverse lingue, idoneo a formare alla gestione dello stress sul posto di lavoro
Pervasive computing
& networking
metodi ed algoritmi di ottimizzazione, simulazione, robotica.
Ad hoc networks
Informatica ambientale
metodi di ottimizzazione per la gestione efficiente delle risorse
Simulazione, ottimizzazione, ontologie
Metodi di analisi e previsione
del comportamento degli utenti
Analisi statistica dei dati, machine learning, agent based modelling
Ottimizzazione, modellistica, simulazione
ottimizzazione e simulazione per
la produzione e la logistica
Metaeuristiche, Ant Colony Optimization
ottimizzazione e simulazione per
l’agricoltura
Simulazione discreta, simulazione continua
ottimizzazione di smart grid
Metaeuristiche
ottimizzazione esatta, ottimizzazione robusta
Metodi esatti per scheduling
Ottimizzazioni per applicazioni manifatturiere
Programmazione Stocastica
AI auctioning for agent coordination
AI constraint based algorithm
Schedulazione real-time di task su più risorse
Robotica a sciami
Robotica mobile
Coordinazione swarm
Robotica volante, Robotica mobile
Human Robot Interaction
Robot umanoidi
Apprendimento automatico.
Reti Neuronali
Robotica e Automazione
Interazione uomo robot, assistenza domiciliare
Coordinazione swarm, Human Robot Interaction
Robotica industriale, integrata,
modulare, riconfigurabile
Progettazione e sviluppo di soluzione integranti componenti robotici e tecnologie
industriali avanzate
Ingegneria del comando di sistemi
di automazione industriali
Standard, metodi di progettazione, modelli di rappresentazione e semantiche di esecuzione
del comando dei sistemi robotici ed industriali
Interoperabilità tra strumenti
di discipline eterogenee per
la progettazione di sistemi di
automazione industriali
Strumenti e ontologie per la progettazione di sistemi manifatturieri
Sistemi di automazione autonomi, distribuiti e riconfigurabili, Robotica industriale, integrata, modulare, riconfigurabile
Configurazione, controllo e gestione di sistemi di automazione distribuiti e riconfigurabili,
Progettazione e sviluppo di soluzione integranti componenti robotici e tecnologie industriali avanzate
Sistemi informativi
Sistemi informativi per il territorio
Data management, ingegneria del software, tecnologie software per internet
Business intelligence
Data engineering, data mining, ingegneria del software
Applicazioni distribuite
Progettazione e sviluppo software
Ingegneria del software, data management, tecnologie software per internet
ICT per eHealth
Ingegneria del software, tecnologie mobile, sensor networks
Ambient Intelligence
Ingegneria del software, tecnologie mobile, sensor networks, architetture service-oriented
Data management
Data engineering
Sistemi informativi
e-learning
Sistemi per la gestione dei dati, datawarehouse
Applicazioni distribuite
Real-time data processing,
Software per la simulazione
Calcolo parallelo con multi-cores e acceleratori (GPUs, MICs, DSPs)
Development tools
Software product lines
Prototyping e customizzazione automatizzata del software
Sistemi di formazione a distanza supportati dalle tecnologie
Giochi digitali per l’apprendimento
227
Intelligent perception
Reti Neuronali Ricorrenti
& vision
Sensori a microonde
Analisi non distruttiva
Diagnostica
Sistemi di visione a multi-illumi-
natore
Analisi non distruttiva Diagnostica
Data mining and Data Mining and big data big data processing
processing
Knowledge engineering
Ontology, Expert systems
Tecniche per la classificazione di immagini
RF, Antenna design, microwave, digital systems
Simulazione di campi elettromagnetici e di sistemi RF
3D imaging system and sensor
RF, Antenna design, microwave, digital systems
Simulazione di campi elettromagnetici e di sistemi RF
Machine learning, uncertain reasoning, classificazione e profiling.
Sviluppo ontologie, Expert systems
Sistemi collaborativi Web2.0, Web3.0, Semantic wiki
e knowledge sharing
Web Semantico
Ontology, LOD
XML/RDF OWL
Interaction Design
Design dell’interazione
Interazione multimodale
Interfacce utente naturali
Visualizzazione dell’Informazione
Interfacce multimodali e tangibili Interazione basata su prototipi, Ergonomia e usabilità, Interfacce multimodali e tangibili, UX
Interoperabilità e integrazione di device eterogenei
Design di ambient interattivi,
Sensori, Attuatori
Domotica, Servizi Web, REST, Interoperabilità, ontologie, DomoML, SaaS, PaaS, IaaS,
Domotica, RFID, NFC, riconoscimento di gesti, riconoscimento vocale
Smart Object
Design di ambienti interattivi, Smart Object e services models,
Sensori, Attuatori, Internet of things
smart material, NFC, RFID
Ubiquitous computing
Reti e comunicazione, Wifi, WSN, NFC, RFID, Bluetooth
Internet of things, Sensori, attuatori Context awareness
Sensori, attuatori, Mobile computing, Sviluppo app mobile, Domotica, Samrt systems, social services
Design dell’interazione,
smart objects, services models
ha permesso di dotare praticamente
la totalità della popolazione nei paesi
sviluppati di strumenti di calcolo avanzati
dotati di sensori di elevata qualità
e precisione. Nei paesi in via di sviluppo
la tendenza è similare.
La diffusione dell’informatica e della
sensorica mette quindi a disposizione degli
utenti quantità di dati sempre maggori,
tanto che ormai si parla genericamente di
“Big Data” per indicare applicazioni che
trattano queste moli di dati, spesso
non gestibili mediante i classici database
relazionali. Diventa dunque imperativo
sviluppare metodi e tecnologie per
processare dati ed estrarne la conoscenza
che vi è insita. Ne deriva che l’ambito di
ricerca di questo asse è fondamentale
per instradare, seguire e accompagnare
questo sviluppo della tecnologia.
Il rischio principale che si corre è dovuto
alla competizione globale su questi temi
di ricerca. Per emergere bisogna eccellere
e sapere sviluppare delle sinergie tra pubblico
e privato, tra ricerca e industria che sappiano
valorizzare i talenti presenti sul territorio,
attrarne di nuovi e creare un volano positivo
per l’espansione del relativo settore industriale e accademico.
228
Strategic Direction 1: ICT per eHealth:
Il settore sanitario e le sue tre principali
industrie, prodotti farmaceutici, dispositivi
medici e eHealth, sono in posizione dominante nell’economia e nel sociale rispetto alla
creazione di posti di lavoro e alla crescita e
sviluppo mondiale. La consegna sostenibile
di assistenza sanitaria di qualità a costi
ragionevoli è una sfida importante per
migliorare l’efficienza, le norme di sicurezza
e di controllo della qualità.
Anche a livello federale gli sforzi attuati
vanno in questa direzione, poiché i temi
legati al miglioramento di qualità dell’assistenza sanitaria, compreso l’aspetto
della sicurezza, occupano un posto sempre
più rilevante nel contesto politico e sociale.
L’attuale strategia nazionale sulla qualità
della sanità pubblica in Svizzera (vedi www.
bag.admin.ch) prevede in questo contesto
una stretta collaborazione con la Fondazione svizzera per la sicurezza dei pazienti
(www.patientensicherheit.ch). La fondazione
parte dal concetto che la sicurezza dei
pazienti non sia un problema di carenze nelle
cure ma piuttosto un problema sistemico.
L’errore è umano. Tuttavia nelle istituzioni
sanitarie le mentalità sono ancora spesso
ispirate da modelli di comportamento autoritari. Un ideale d’infallibilità tende spesso
a inibire la possibilità di trarre degli insegnamenti dagli errori. Per questo motivo
la fondazione considera i curanti – individui
e istituzioni – non come « colpevoli » ma
come partner. Favorisce quindi l’integrazione
di analisi sistemiche delle strutture e delle
procedure al fine di poter promuovere la
sicurezza dei pazienti in maniera significativa
e sostenibile. Ci si aspetta ovviamente
in questo contesto che aumenti l’importanza
di sistemi intelligenti per la conoscenza e
la comunicazione, sia per effettuare queste
analisi che per diffondere le competenze
acquisite.
Il DSAN sta puntando fortemente su queste
nuove possibilità. Al tempo stesso, l’ISIN
ha sviluppato notevoli competenze sulle
tecnologie ICT di supporto all’e-health, con
ottimi risultati di alto valore internazionale.
A tal fine, avvalendosi della competenza
ISIN sui moderni dispositivi mobili e di rete,
e delle evoluzioni future, così come nuove
soluzioni intelligenti per il web, gestione
e registrazione sicura dei dati, ci si propone
di progettare e realizzare una strategia
sostenibile e personalizzato di sistema
sanitario attraverso le seguenti componenti :
Il monitoraggio multi-parametrico
continuo dello stato fisiologico e di quello
psico-emotivo, dei parametri ambientali,
e dei fattori legati all’attività e allo stile
di vita del paziente.
Un sistema di collegamento in rete semplice
ma al tempo stesso potente orientato alla
creazione di un profilo di rischio personale ed
al suo continuo aggiornamento attraverso
il monitoraggio e la correlazione dei dati dei
pazienti con la storia clinica e con la conoscenza biomedica.
La definizione del profilo di rischio personale
consentirà:
- un sistema di supporto di terapia personalizzata strettamente integrato con
l’ospedale e con il sistema d’informazione
e con il corrispondente processo medico,
- un sistema di personal coaching (i)
per aiutare il paziente a ridurre il rischio
immediato e migliorare la prospettiva
di recupero a lungo termine attraverso
il comportamento e lo stile di vita e ad
un rigoroso adattamento, e (ii) il sostegno
ai pazienti con servizi di comunità per
condividere le loro difficoltà quotidiane
e non sentirsi abbandonati.
- La creazione di un grande archivio
contenente i dati di monitoraggio
continuo di grandi comunità di pazienti
per l’analisi statistica e il miglioramento
della previsione/prevenzione.
NB: la direzione strategica ICT per eHealth
intende sviluppare le componenti ICT
di supporto all’area di ricerca “tecnologia
sanitaria applicata” dell’asse “Sistemi sociali
e salute pubblica”.
Strategic Direction 2: Network of the future
Le limitazioni strutturali dell’attuale architettura Internet sono sempre più riconosciute in
tutto il mondo, a causa del crescente numero
di applicazioni in rete, di nuovi modelli
di business, e dell’aumentare dei dispositivi e
delle reti che devono essere supportate
da Internet.
Le sfide in termini di scalabilità, la mobilità,
la flessibilità, la sicurezza, la fiducia e
la robustezza delle reti e dei servizi sono
quindi in aumento.
Dal punto di vista delle reti, ciò comporta
la necessità di ripensare le architetture
di rete in modo che una più ampia varietà
di tipi di servizi possano essere sostenuti,
nuovi tipi di reti possano essere integrati,
e che possano essere rispettati i vincoli
imposti dai nuovi tipi di applicazioni multimediali. La mobilità e la sempre maggiore
velocità dei dati emergono come importanti driver della ricerca, come anche la
sicurezza e l’affidabilità. A livello di rete, una
chiara sfida e’ quella di fornire all’utente
servizi di rete sempre più flessibili, adattabili
ed ad hoc.
Strategic direction 3: Sistemi intelligenti
per l’ambiente e il territorio
L’ambiente naturale e l’ambiente costruito
interagiscono e si influenzano vicendevolmente. Le attività umane usano le risorse
naturali in maniera sempre più intensiva
per garantire la qualità di vista sempre
maggiore a cui siamo abituati. Questo
sfruttamento del territorio, ha spesso
dei retroscena spiacevoli, non solo a scala
globale, ma spesso anche su scala locale.
Frane e smottamenti possono essere dovute
anche all’incuria e alla mancata gestione
delle risorse forestali, l’agricoltura vede ridursi
i suoi margini a causa
di cambiamenti economici, ma anche ecologici
e climatici, la sfruttamento delle acque a fini
energetici ha anche un costo ambientale,
lo sfruttamento del suolo per costruire nuove
aziende porta all’impermeabilizzazione
dello stesso e a problemi di gestione
delle acque reflue, l’evoluzione del traffico
motorizzato porta con sé i noti problemi
di qualità dell’aria che respiriamo tutti.
Lo studio di questi fenomeni è dominio di
diverse scienze, dall’idrologia alle scienze
atmosferiche, dalla geologia, all’urbanistica,
all’ecologia delle popolazioni, all’agronomia,
alla microbiologia per il trattamento
delle acque reflue, solo per citarne alcune.
229
L’obiettivo di questa linea di ricerca è
di mettere al servizio di questi settori della
scienza le capacità e le competenze che
abbiamo sviluppato presso la SUPSI nella
sensorica, nella modellistica, nella pianificazione, nella gestione e nel controllo operazionale di sistemi di diversa complessità
e natura. Si tratta quindi di unire competenze
di modellistica metamatica, di fisica,
di elettronica e informatica, mettendole
al servizio delle scienze naturali per migliorare
la nostra capacità di gestire l’ambiente e
il territorio in un’ottica di sostenibilità
sul lungo periodo.
Malgrado la mole di attività già svolta a livello
nazionale e internazionale, i problemi aperti
da affrontare sono ancora molteplici:
le basi di dati disponibili, pur essendo spesso
gestite dallo stesso ente, non sono compatibili e l’accesso ai dati deve essere mediato
da esperti di settore e da tecnici informatici
le risorse modellistiche, sviluppate da diversi
gruppi di ricerca negli anni, presentano
ostacoli alla loro integrazione. La gestione
dell’ambiente in un’ottica di sostenibilità
richiede l’interazione di conoscenze appartenenti a diversi campi (tipicamente socialità,
economia ed ambiente) e per questo deve
essere possibile creare dei “flussi di lavoro” tra
i diversi modelli matematici e non per
ottenere i dati richiesti se non si può misurare
non si può migliorare. Allo stato delle cose
è difficile pensare ad un sistema di indicatori
ambientali che possano misurare quantità
diverse, quali il rischio, l’impatto sull’ambiente,
la socialità, l’economia di misure di politica
ambientale adottate a livello locale
o imposte dal livello nazionale od europeo.
Realizzare una struttura informatica
che permetta questo è un problema aperto,
ma di importanza strategica, come esplorare
i dati, quali tecniche di classificazione
adottare, come aggregare e organizzare
i dati per creare dei modelli che rappresentino
i fenomeni che interessano.
Interdisciplinarietà
La SUPSI possiede le conoscenze metodologiche e di alto livello necessarie per gestire
in maniera efficace l’ambiente e il territorio e
già offre servizi in tal senso alla società. Si
pensi al laboratorio Risk Lab in collaborazione con l’USI, alla realizzazione del servizio
OASI per il Cantone Ticino, sviluppato da ISIN
e supportato scientificamente dall’ISAAC,
oppure alla lunga collaborazione tra IST
e Dipartimento del Territorio. Inoltre, IST ha
sviluppato competenze nella geomatica e
nella gestione di server internet per la
cartografia. IDSIA ha sviluppato esperienza
organizzazione e strutturazione dei dati
230
ambientali tramite tecniche di rappresentazione della conoscenza. La SUPSI anche è
attiva nella realizzazione di sistemi avanzati
di misura e rilevamento di variabili ambientali. L’esperienza maturata da ISEA nella
misurazione delle radiazioni non ionizzanti e
da ISIN nei sensori wireless e nelle reti di
sensori in generale testimonia tali capacità.
Strategic direction 4: Metodi, modelli
ed algoritmi di ottimizzazione
La direzione strategica, metodi, modelli ed
algoritmi di ottimizzazione prende spunto
dall’esigenza sempre crescente di analizzare,
modellare, ottimizzare e simulare sistemi
complessi sia nel mondo industriale che negli
ambienti di ricerca.
Si tratta di partire da esigenze concrete ad
esempio nel campo della produzione e della
logistica, della schedulazione della produzione,
del percorso di lavorazione
di un robot o di una macchina utensile,
del routing di flotte di veicoli, del timetabling
di aziende ed ospedali, della simulazione
di sistemi produttivi ma anche della simulazione di materiali a diversi livelli, macro micro
e nano. Si possono estendere queste
tematiche in molti altri settori quali
la biologia, citiamo ad esempio il sequenziamento del DNA, nei processi di ricerca
intelligente e rapida di informazioni (google),
nella finanza ad esempio per il calcolo
dell’equilibrio dei prezzi in un mercato
internazionale, nell’urbanistica, nell’ottimizzazione di edifici e dei loro sistemi energetici,
nell’economia e scienze sociali, nella simulazione di giochi e di realtà virtuali.
Questi problemi diventano ancora
più complessi quando vogliamo prendere in
considerazioni informazioni stocastiche e
incerte e quando di preoccupiamo non solo di
ottenere soluzioni ottime ma quando
pretendiamo di risolvere il problema in
maniera robusto rispetto a possibili variazioni
ed errori.
L’analisi, l’ottimizzazione e la simulazione
di questi problemi è per loro natura difficile e
richiede solide basi sia teoriche che pratiche.
Scopo di questo asse strategico è da una
parte approfondire e consolidare competenze
teoriche legate alla ricerca operativa,
intelligenza artificiale, informatica teorica,
simulazione e dall’altra di aumentare
e consolidare le conoscenze pratiche ed nei
vari settori di applicabilità delle tecniche.
La SUPSI possiede un insieme di conoscenze
molto ampie che si possono integrare
in questa direzione strategica a partire
dall’IDSIA dove si studiano e si applicano
modelli di ottimizzazione e simulazione sia
a livello teorico che pratico, passando
all’ICIMSI dove tecniche di simulazione ed otti-
mizzazione vengono applicate allo studio
dei materiali e all’ISTePS, dove sono utilizzate
per l’analisi dei sistemi produttivi e logistici.
Nell’ISIN si sfruttano queste tematiche per
l’ottimizzazione di reti di sensori e per la
realizzazione di sistemi ambientali con diversi
progetti nel settore. I settori della sanità con
DSAN hanno crescente richieste in questa
direzione, così come il DACD con tematiche
legate all’energia e all’ambiente costruito
e il DSAS con tematiche legate all’economia.
Strategic direction 5: Robotica ed automazione
La direzione strategica robotica ed automazione vuole rispondere ad una richiesta
sempre maggiore nell’industria e nella ricerca
di sistemi robotizzati ed automatici in grado
di essere autonomi, distribuiti, robusti, precisi,
efficaci, riconfigurabili e quindi capaci
di adattarsi a situazioni impreviste imparando
dall’esperienza.
La robotica e l’automazione si stanno
diffondendo in maniera invasiva nella vita
di tutti i giorni. L’obiettivo è di realizzare
robot umanoidi, biomorfi e versatili da una
parte e dall’altra di pensare e realizzare
a sistemi industriali autonomi, distribuiti, con
sistemi robotizzati integrati, riconfigurabili,
efficienti e semplici da progettare, mantenere
e riconfigurare.
I sistemi robotizzati e quelli di automazione
possono essere applicati sia in campo civile,
per aiutare gli anziani e le persone disabili o per
essere utilizzati in situazioni di emergenza e
di rischio, come pure supportano la produzione
industriale a diversi livelli.
Per la parte robotica ci concentriamo sulla
necessità di avere dei sistemi robotizzati
autonomi e distribuiti in grado di imparare
dall’esperienza attraverso il feedback dall’ambiente. Questi sistemi si ispirano spesso
a sistemi naturali che sono in grado di risolvere
problemi complessi in maniera efficiente. Si
pensi ad esempio alle formiche che trasportano una preda o ad un sistema di neuroni
del cervello umano in gradi di processare
milioni di informazioni in maniera quasi
istantanea. Per realizzare sistemi robotici di
nuova generazione bisogna quindi non solo
studiare gli aspetti tecnologici ma anche
come gli esseri viventi si interfacciano e
manipolano l’ambiente esterno. Di impor
tanza strategica sono quindi tutti gli aspetti
legati alla manipolazione di oggetti. In campo
industriale emerge inoltre sempre più
l’esigenza di progettare dei componenti
robotizzati direttamente integrati in celle
e sistemi automatizzati e riconfigurabili.
In ambito industriale il settore dell’automazione è uno dei più importanti a livello
europeo, e costituisce l’ossatura portante in
campi quali la manifattura discreta
e continua, la produzione di energia e
la distribuzione.
Poiché i processi di produzione sono sempre
più automatizzati, la complessità ed i tempi
ristretti del processo di progettazione,
la necessità di personalizzazione e riconfigurazione degli impianti e l’eterogeneità
delle architetture di comando rappresentano
delle sfide di non facile soluzione
per ingegneri ed industrie. Per rispondere
a queste necessità la direzione strategica
si concentra sulla configurazione, controllo e
gestione di sistemi di automazione distribuiti
e riconfigurabili; come pure sui metodi,
le architetture e gli strumenti per la progettazione di tali sistemi e del comando relativo.
Questo asse strategico parte da competenze
interdisciplinari presenti nel DTI con IDSIA
(robotica umanoide, mobile ed a sciami)
ISTePS (sistemi di automazione distribuiti e
riconfigurabili, ingegneria dei sistemi
di comando industriale, robotica industriale )
e ISEA (sistemi di precisione),
In particolare va sottolineato il forte orientamento e posizionamento non solo locale
e nazionale ma soprattutto internazionale
delle attività citate, maturato da IDISIA
e ISTePS nel corso degli anni attraverso una
serie di progetti eseguiti, in corso ed in
preparazione nei vari programmi europei
come pure attraverso reti di collaborazione
su scala mondiale.
Questa direzione strategica, oltre a sostenere
delle attività di ricerca per cui la SUPSI
è conosciuta e stimata a livello mondiale,
permetterà di estendere e mettere
a disposizione queste competenze anche ad
altri campi applicativi, coinvolgendo
attivamente le conoscenze complementari
presenti in altri dipartimenti.
Strategic direction 6: Sistemi informativi
e applicazioni distribuite
Pur essendo il campo dei sistemi informativi
nato vari decenni fa, l’evoluzione organizzativa e soprattutto tecnologica ne determinano
una costante evoluzione. In particolare, negli
ultimi quindici anni, la diffusione di Internet
e del Web ha indotto un radicale cambiamento a livello tecnologico e architetturale.
Da un lato c’è stato lo sviluppo di soluzioni
integrate parametrizzabili per le diverse
realtà aziendali, dall’altra si è assistito ad una
enorme crescita delle tipologie e dei volumi
dei dati da gestire nonché all’introduzione
di nuove architetture orientate all’integrazione e all’utilizzo di servizi e risorse esterne,
nella fattispecie architetture service-oriented
e cloud-based.
In particolare l’integrazione di architetture e
servizi cloud pone considerevoli sfide a livello
di standard ed interoperabilità, di sicurezza,
231
di tecnologie per lo sviluppo dei sistemi informativi, di high-availability, sempre più critica
con la diffusione della percezione dell’informatica come utility.
Non vanno poi trascurate le sfide imposte
dalla necessità sempre più diffusa
di accedere ai sistemi informativi o ai dati
in modalità mobile e non necessariamente
online. Ciò richiede nuove tecniche per la
sincronizzazione e per garantire la consistenza dei dati. Nuove sfide vengono anche
introdotte dai nuovi processori multi-core
e many-core per il calcolo parallelo. Questi
processori forniscono sempre migliori
prestazioni sia in ambito embedded che in
ambito high performance computing.
L’utilizzo efficace necessita, però, di adeguate e moderne soluzioni software per la
programmazione concorrente. In particolare,
si rivela complesso lo sfruttamento simultaneo di processori eterogenei distribuiti.
Infine, ulteriori sviluppi ancora in corso
riguardano l’integrazione del mondo dei
social media e la capacità dei sistemi
informativi non solo di fungere da repository
di dati, ma anche attraverso il software
del caso di fornire informazioni strategiche
derivate dai dati gestiti o dall’integrazione
con sistemi eterogenei esterni, di cui le
piattaforme di social medie sono un esempio.
Su tutti questi temi c’è ampio spazio
per progetti innovativi.
Discorso analogo vale per lo sviluppo del
software e le architetture delle applicazioni:
dalle applicazioni monolitiche scritte con
linguaggi e metodologie tradizionali, si è
passati ad applicazioni basate sul paradigma
object-oriented, parallele e distribuite,
utilizzabili da tipologie di client diverse (es.
desktop, smartphone, tablet), spesso con
il backend in un private o public cloud,
232
con nuove modalità di interazione (touch,
multi-touch) e critiche anche dal punto
di vista dell’usabilità.
Nuove metodologie di sviluppo si sono
nel frattempo diffuse imponendo
una revisione di alcuni principi dell’ingegneria del software, che ha dovuto adattarsi
ai cambiamenti di requisiti provenienti dal
mondo esterno: tempi di sviluppo sempre
più ridotti, nuove architetture (SOA, cloud),
scalabilità delle soluzioni, team di sviluppo
distribuiti, costi ridotti.
Anche nel campo delle metodologie e
gli strumenti per lo sviluppo del software c’è
spazio per progetti di ricerca applicata e per
il loro utilizzo in ogni progetto che richiede
dello sviluppo software di una certa complessità. Tecniche di sviluppo attuali sfruttano
linguaggi domain specific e dynamically
typed. Frequente è anche l’utilizzo
di soluzioni model-driven e per la generazione
di codice sorgente in ambito software
product lines.
Strategic Direction 7: Sistemi intelligenti per
la visione e percezione
Con l’aumento della disponibilità di informazioni di diversa natura cresce l’importanza
strategica a livello industriale e di ricerca del
settore dei sistemi intelligenti per l’ispezione
e l’identificazione di materiali, oggetti,
e persone. In questo campo la SUPSI intende
approfondire le proprie conoscenze multidisciplinari integrandole in un’unica direzione
strategica di estrema rilevanza.
La direzione strategica “sistemi intelligenti
per la visione e la percezione” si occupa
di fornire un supporto intelligente all’acquisizione e all’interpretazione di dati di diversa
natura, statica e dinamica. Questo, partendo
da potenziali informazioni date da foto,
immagini acquisite da videocamere, suoni,
immagini acquisite con sensori basati
su sorgenti a microonde, ultrasuoni, laser,
risonanza magnetica, raggi X o altro. Questi
dati multi-sorgente vengono acquisiti,
stoccati, analizzati, integrati e interpretati col
fine di estrarne informazioni rilevanti, quali
ad esempio la presenza di una certa persona
in insieme di video, il riconoscimento
di una frase in un discorso, l’identificazione
di un determinato materiale e delle sue
caratteristiche e discontinuità, la scoperta
di un problema coronarico in una RM relativa
al cuore.
Oggigiorno SUPSI accredita competenze
pluriennali nel campo dei sensori RF
a microonde, dello sviluppo delle relative
antenne ed elettronica HF, delle reti e
dei sistemi neuronali per il riconoscimento
dell’algoritmica per l’elaborazione
e la ricostruzione 2D e 3D di oggetti mediante
sistemi esperti e pure sulle tecniche di visione
ed acquisizione in senso lato. Tutto ciò è
confortato dallo sviluppo di innumerevoli
concreti progetti industriali e può essere
senz’altro integrato mirando all’ambizioso
obiettivo di creare una metodologia di visione
e percezione intelligente, avanguardistica,
corredata da tutte le conoscenze tecnologiche
necessarie.
Tali metodologie di diagnostica sono rese
possibili mediante dispositivi la cui struttura
si presenta come “multi-visione” in senso
lato e deve permettere, a titolo di esempio,
un’indagine di superficie con dispositivi
video/laser, come pure un’indagine
in profondità mediante sorgenti a microonde
o ultrasuoni dell’oggetto o materiale
analizzato.
L’indicazione, di alto contenuto informativo,
che è possibile evincere mediante simili
tipologie di illuminatori e sensori, porta gioco
forza a delle mappe digitali di superficie
e di profondità che devono essere convenientemente elaborate con stadi di trattamento
di segnale adeguati su base PC / cluster di PC
oppure processori dedicati (DSP). Una
competenza in sistemi esperti e reti neurali
assume parecchia valenza e importanza,
come pure quella nello sviluppo di strumenti
per la progettazione e generazione automatica di applicazioni di parallel processing,
al fine di ottimizzare i tempi di elaborazione
e ricostruzione dell’oggetto sotto analisi.
Sempre a titolo di esempio è senz’altro
da segnalare in quest’ottica l’idea di lavorare
a un dispositivo di indagine tomografica
“TAC multi-illuminatore” incentrato sulla
misura della costante dielettrica e permeabilità magnetica di materiali; quest’ultime
sfruttano la variazione della velocità di
propagazione e l’ attenuazione di percorso
di onde elettromagnetiche in funzione
del variare della costante dielettrica stessa
nel mezzo in cui si propagano. Su tale
sistema tomografico sono attualmente
integrabili illuminatori a microonde di bassa
potenza e ulteriori sensori d’appoggio quali
laser, telecamere, ultrasuoni, ecc. Il sistema
è dotato di uno specifico modulo di acquisizione e di uno specifico potente modulo
esperto di elaborazione dati e ricostruzione.
Tutto ciò , oltre che prestarsi con successo per
innumerevoli applicazioni in ambito industriale, è oggigiorno riconosciuto come
valida e promettente metodologia
per l’indagine non invasiva nel campo
biomedicale.
Strategic direction 8: Ingegneria della conoscenza
Organizzare, modellare, strutturare,
interpretare ed utilizzare la conoscenza è la
sfida più importante nell’attuale contesto
industriale e della ricerca. L’aumento dei dati
a disposizione e la possibilità di organizzarli
e gestirli sia su web che su basi di dati permette
un facile accesso a grandi quantità di informazione. Questa ricchezza di contenuti e di
informazioni deve essere utilizzata al fine
di estrarre modelli dai dati stessi, di strutturare
le informazioni in ontologie e metadati
consentendo l’inteorperabilità della conoscenza, e di permettere sistemi
di apprendimento automatici che partono
dai dati e permettono di classificare nuove
informazioni ancora sconosciute.
Si pensi, ad esempio, a dati medici su malattie
di pazienti, ad informazioni geologiche che si
riferiscono a zone del territorio, ad informazioni
sul comportamento delle persone, a dati
ambientali, a librerie digitali, a dati biologici, ma
anche alle informazioni che arrivano in tempo
reale ai sensori di un robot. Tutte queste
informazioni possono essere organizzate
utilizzando tecniche intelligenti dove, a partire
dai contenuti, si strutturano le informazioni
creando ad esempio sistemi esperti capaci di
replicare le conoscenze più avanzate
del dominio. Anche i dati su web meritano
attenzione e la loro organizzazione richiede
spesso la necessità di aggiungere della
semantica alle informazioni spesso organizzata in ontologie. Un ulteriore passo nell’organizzazione della conoscenza è la capacità di
estrarre dai dati il loro significato, attraverso
tecniche di data mining. Questo lavoro
diventa ancora più complicato nel caso in cui
i dati non siano completi, nel senso che non
tutte le informazioni sono disponibili. In questo
caso ci viene d’aiuto la classificazione credale
che fornisce un modello matematico coerente
e formalmente corretto per tutti i sistemi
dove le informazioni sono incerte e imprecise.
Non sempre i modelli che vogliamo
utilizzare per rappresentare le informazioni
sono espliciti. Talvolta è necessario utilizzare
dei modelli che si ispirano ad altri concetti
quali ad esempio il modo con cui funziona
il cervello umano. In questo caso si parla di reti
neuronali artificiali, capaci grazie ad un
modello che si basa su neuroni e connessioni
artificiali di rappresentare in maniera molto
efficiente concetti e comportamenti difficili da
modellare con tecniche più classiche. Anche
le reti neuronali soffrono del problema
che non sono sempre in grado di utilizzare
eventi importanti nel passato per creare
modelli di previsione per eventi futuri. In questi
casi si utilizzano reti neuronali ricorrenti, che
consentono una memoria a lungo termine
grazie alla loro particolare struttura dove
233
alcune uscite della rete sono anche le entrare
delle rete stessa.
La SUPSI possiede un insieme di conoscenze
molto ampie che si possono integrare in
questa direzione strategica a partire dall’ISIN
dove si lavora su tematiche legate al Web
Semantico, al web of data, alle librerie digitali,
e alle Ontologie per passare all’IDSIA dove si
utilizzano sofisticate tecniche di data mining
e si utilizzano reti neuronali di diverso tipo
per rappresentare e modellare la conoscenza.
L’ISTePS si occupa di sistemi a base
di conoscenza per la produzione e la trasformazione di sistemi industriali dal re source
intensive a knowledge intensive.
Strategic direction 9: Ambient Intelligence
Gli esseri umani nello svolgimento delle loro
attività quotidiane sono immersi in un
ambiente tecnologico sempre più avanzato
in grado di riconoscere e reagire alla
presenza delle persone in modo trasparente
e non intrusivo. Tutto questo riflette
il concetto di Ambient Intelligence (AmI), che
è una visione della società dell’informazione
dove l’enfasi è su una maggiore “amichevolezza” verso l’utente, su servizi di supporto
più efficienti, e sul sostegno alle interazioni
umane.
In questa visione: l’ambiente riconosce
l’utente e rileva il contesto in cui sta operando,
l’ambiente si adatta ai bisogni dell’utente e
al contesto, l’ambiente è in grado di prevedere
le richieste dell’utente senza interazione
diretta (pro-attività) e gli oggetti distribuiti
nell’ambiente hanno capacità computazionale e sono interconnessi
Il gruppo ISTAG (Information Society
Technologies Advisory Group) della Commissione Europea ha definito una serie
di requisiti tecnologici per sistemi di AmI:
hardware non intrusivo, infrastruttura di
comunicazione web-based mobile e/o fissa,
completa integrazione delle diverse
tecnologie di rete, reti di device dinamici e
distribuiti, interoperabilità, interfacce utente
naturali e intuitive, affidabilità e sicurezza.
Se da un lato la rapida evoluzione tecnologica
consente di sviluppare applicazioni AmI,
dall’altro non è sufficiente possedere
la tecnologia. In questo contesto, la user
experience è un fattore chiave per l’accettazione. Un’interazione familiare e intuitiva
garantisce l’inclusione di tutti, comprese
le persone precedentemente escluse
dal digital divide.
In questo ambito Il paradigma tradizionale
HCI viene radicalmente cambiato; vengono
definite delle nuove modalità di interazione
uomo ambiente. L’interazione basata
su device tradizionali come mouse, tastiere
234
e controlli fisici lascia il posto a nuove
modalità più naturali ed intuitive. Input
espliciti sono sostituiti da azioni più naturali
basate su gesti, voce, sguardo, posizione,
movimento. È possibile cioè concepire
come input gli aspetti ordinari del mondo
reale, i movimenti e le azioni delle persone
nell’ambiente.
L’ambiente deve essere capace di catturare
gli eventi legati all’utente usando vari tipi
di sensori (posizione, prossimità, velocità),
interpretare e rispondere in modo comprensibile e naturale per l’utente.
Tutto questo è reso possibile usando
le potenzialità dei sistemi basati su sensori e
la maturità di tecnologie di “motion
tracking”, riconoscimento di gesti, riconoscimento vocale, riconoscimento di emozioni
ed espressioni facciali.
Anche la comunicazione ambiente uomo
non avviene più attraverso i device di
output tradizionali (schermi, …). L’ambiente
risponde mediante oggetti e tecnologie
che stimolano i sensi umani come l’udito, la
vista, il tatto, l’olfatto, la temperatura,
il dolore, l’equilibrio, l’accelerazione. IL
feedback che proviene dall’ambiente
utilizza sia oggetti del mondo reale che
elementi virtuali.
Come si è visto, l’ambient intelligence è un
ambito fortemente interdisciplinare che
combina una serie di competenze diverse
(tecnologiche, di design, sociali). Considerando che il concetto di Ambient Intelligence
copre gran parte delle attività che l’uomo
svolge nel proprio ambiente, anche
i contesti applicativi sono molteplici: casa,
formazione, lavoro, salute, mobilità/
trasporto, commercio, cultura, intrattenimento, etc. Tutto questo detemina
che questa direzione strategica richieda
il coinvolgimento di diversi dipartimenti
o unità SUPSI.
L’evoluzione continua di aspetti sociali quali la sicurezza, la solidarietà e la
giustizia sociale, i bisogni socio-sanitari e socio-demografici e la loro organizzazione e gestione, il benessere e la qualità di vita, le opzioni istituzionali di
politica sociale e sanitaria richiedono una ridefinizione dei concetti di vita
individuale, vita collettiva, sviluppo della vita e di dialogo e comunicazione fra
gli individui e fra essi e l’ambiente.
Responsabile Asse
Andrea Cavicchioli,
Professore
andrea.cavicchioli@supsi.ch
T + 41 (0) 58 666 64 31
Motivazione
Le competenze dei diversi dipartimenti della
SUPSI abbracciano in maniera molto
completa il campo delle cosiddette “scienze
della vita” e quindi rappresentano un quadro
ideale per proporre, quale asse prioritario di
ricerca, quello dei “Sistemi sociali e salute
pubblica”. Vi sono infatti dipartimenti che in
maniera quasi esclusiva appartengono
a questo vasto campo disciplinare (essenzialmente DSAN, DSAS) e che propongono
e lavorano su tematiche affini, convergenti
attorno alle problematiche socio-sanitarie
e alle loro numerose e complesse articolazioni.
Anche i settori accademici che si occupano
di sviluppo delle competenze educative ed
artistiche risultano, in modo decisivo,
complementari allo sviluppo di tematiche
centrali per questo asse quali, ad esempio,
quella del benessere individuale e sociale.
Queste stesse tematiche sono a loro volta,
ed inevitabilmente, attraversate da
dimensioni che riguardano altri comparti
del sistema di sviluppo intrapreso nel
nostro territorio, centrato sulle questioni
dell’ambiente, dell’economia e della
tecnologia – ossia di quelle dimensioni di cui
si occupano e sulle quali lavorano
gli altri dipartimenti della SUPSI. Tutto questo
giustifica la ampia e variegata composizione
di competenze abbracciate da questo asse
che è testimoniata, fra l’altro, dal significativo
numero di ricercatori che si sono segnalati
nel suo gruppo di coordinamento.
Descrizione
Quest’asse origina dalla necessità di una
ri-definizione e/o ri-validazione dei fondamenti epistemologici dei concetti di vita
individuale, vita collettiva, sviluppo della vita
e di dialogo e comunicazione fra gli individui e
fra essi e l’ambiente. L’attività di ricerca
dell’asse si muove verso la verifica della validità o meno di comportamenti agiti dagli
individui singoli o inseriti in contesti sociali.
Questi possono essere, sia dei dati di fatto
che debbono essere verificati, che dei nuovi
modelli di azione, da misurare in fasi precoci
e/o di test. Fra le azioni studiate vi è attenzione
all’adozione della tecnologia nella vita
degli individui e al suo impatto sulla esistenza
del singolo e della collettività.
235
Il trasferimento di conoscenza scientifica
e di innovazione tecnologica nell’agire
quotidiano, oltre che modificare i comportamenti, induce nuove modalità istituzionali
ed organizzative del mondo sociale,
incidendo sugli individui (singoli o gruppi)
e sulla loro qualità di vita. Anche le istituzioni,
di conseguenza, sono coinvolte, poichè
chiamate a rispondere ai lati problematici
prodotti da queste dinamiche comportamentali, in particolare elaborando risposte
alle derive negative dello sviluppo. Emergono,
tra queste, oltre alle problematiche
ambientali, quelle sociali e quelle legate
alla salute dei cittadini.
Seppure il territorio di riferimento sia in
primis quello cantonale, risultano evidenti le
interrelazioni e le influenze con i sistemi
socio-tecnici nazionale ed internazionale. Si
pensi, ad esempio, alle questioni educative
(di ingresso alla vita giovane e adulta, di life
long learning, di emergenza educativa),
ai problemi ambientali (clima, risorse), al
mondo del lavoro (nuove forme, competitività, disoccupazione), alla crisi del sistema
economico finanziario, ai flussi migratori,
alla diffusione delle tecnologie della
comunicazione, alla evoluzione dei modi
e modelli ludici e di “vita saggia”,
alle emergenze epidemiologiche ed alla
globalizzazione in genere.
Le rappresentazioni sociali di concetti quali
la sicurezza, la solidarietà e la giustizia
sociale, la salute e la malattia, i bisogni
socio-sanitari e socio-demografici,
il benessere e la qualità di vita, nonché le
modalità dell’organizzazione e gestione dei
sistemi socio-sanitari e le opzioni istituzionali di politica sociale e sanitaria, evolvono
assieme alle trasformazioni della società,
dell’economia, del progresso tecnologico e
delle rispettive dimensioni formali e degli
impatti sull’ambiente. Di rimando, le
riforme dell’organizzazione e della gestione
dei sistemi socio-sanitari, come pure
le opzioni istituzionali di politica sociale si
ripercuoteranno inevitabilmente sulla
società e sull’economia. Da un lato richiederanno il cambiamento di pratiche, di
funzionamenti, di diritti e di doveri.
Dall’altro, i loro effetti (auspicati o perversi)
avranno una incidenza, non solo sulle
condizioni socio-sanitarie degli individui,
ma anche sui processi di sviluppo dell’intera
popolazione. Vanno altresì considerate
le implicazioni delle politiche sanitarie sul
sociale; si pensi, ad esempio, alle politiche
assicurative, alle spese a carico degli utenti,
all’immaginario di salute come diritto
in tutte le età e condizioni della vita
e le implicazioni per la politica di sviluppo
dei servizi. Quest’ottica richiede un
236
approccio multidisciplinare, che consideri
gli apporti delle diverse competenze di
settore da un lato, ma, nel contempo, offra
un quadro d’analisi unitario e coerente,
capace di indagare i legami e le interrelazioni
dei diversi elementi di un sistema che non
può che essere complesso.
Le aree di ricerca che compongono
quest’asse, e i loro campi specifici, di seguito
indicati, scaturiscono dalle suddette
considerazioni e propongono di sviluppare
la ricerca su una serie di tematiche suscettibili di migliorare la conoscenza sia nei
rispettivi ambiti disciplinari sia nelle interrelazioni tra essi.
Aree di ricerca
Nel seguito viene descritta la suddivisione
in Aree e Campi di interesse dell’Asse. Nel
descrittivo di ogni Campo, vengono richiamati sinteticamente gli specifici temi
disciplinari esplorati e gli strumenti metodologici usati con maggiore frequenza.
Posizionamento dell’asse:
opportunità-rischi
Questo Asse conserva tutt’ora, nelle sue
finalità, una originalità rispetto alle altre
SUP svizzere. In alcuni casi (es: Berner
Fachhochschule), anche se si sono costituiti
dipartimenti unici delle discipline sociali,
sanitarie ed economiche, sul piano della
ricerca, le rispettive linee di lavoro risultano
per lo piu’ separate. Si confermano le
similitudini, per quanto riguarda le tematiche
socio-sanitarie, con le SUP romande,
le quali si sono date un impianto comune
attraverso l’istituzione di quattro reti
di competenze attorno alle tematiche della
salute e del lavoro sociale.
I progetti di ricerca promossi dai diversi
gruppi hanno sviluppato collaborazioni con
tutte le SUP svizzere in maniera piu’ o meno
sistematica. Con l’USI si sono consolidate
alcune collaborazioni con l’Istituto
di Economia Politica; è invece rimasto
insoddisfatto il tentativo di sviluppare
progetti con l’Istituto per la comunicazione
sanitaria (IHC).
Aree
Campi
Trasformazioni econo-
Analisi e valutazione degli attuali miche e sociali
modelli di sicurezza sociale
Trasformazioni nel mondo del lavoro
Trasformazioni attuali in una prospettiva economica e sociologica
Strumenti quantitativi (rilevamenti ad hoc tramite questionari) e analisi di dati esistenti
Approcci qualitativi per l’approfondimento di fenomeni emergenti
Contenuti della politica sociale come campo di studi al crocevia di discipline quali economia,
sociologia, diritto, scienze politiche
Fonti statistiche esistenti sul piano nazionale e cantonale e contatti diretti con i principali
“produttori” di dati
Strumenti statistici anche avanzati per le analisi di dati e i rilevamenti ad hoc
Metodi di indagine qualitativi a complemento delle analisi quantitative
Migrazioni, forme di appartenenza
Trasformazioni della società da un punto di vista della sociologia delle migrazioni, dell’eco
e di cittadinanza:
nomia, delle politiche sociali
Strumenti quantitativi (rilevamenti ad hoc tramite questionari) e analisi di dati esistenti
Approcci qualitativi per l’esplorazione di fenomeni emergenti
Gestione dei servizi e
Forme di gestione e di intervento
Sistemi di gestione in una prospettiva aziendale nonché sociale, educativa e relazionaledelle strutture sociali
nel settore socio-sanitario
Sistema socio-sanitario nazionale e regionale e sue regole di funzionamento istituzionale
e sanitarie
e organizzativo
Tecnica e strumenti nell’ambito della gestione economico-finanziaria, dell’organizzazione del lavoro, della valutazione delle prestazioni e dell’utenza delle strutture e dei servizi socio-sanitari
Concezione di modelli di collaborazione tra operatrici/operatori sociali
Pianificazione e realizzazione
sostenibile dell’ambiente costruito/
abitativo.
Problematiche tecniche ed economiche relative all’ambiente costruito ed abitativo
Pianificazione ed esecuzione nell’ambito della costruzione sostenibile
Competenze nell’ambito dell’identificazione, approfondimento e divulgazione
Qualità delle attività
Epidemiologia clinica ed assistenziale
e delle prestazioni
Problematiche di salute e loro evoluzione nell’ambito dello sviluppo del sistema socio-economico
Teorie, concetti, e metodi operativi relativi alla raccolta e all’interpretazione dei dati clinici
ed epidemiologici
Raccolta di dati quantitativi ad hoc, loro elaborazione statistica e analisi
Problematiche di trasferimento ed applicazione dei sistemi e degli strumenti di gestione
della qualità nel campo socio-sanitario.
Strumenti valutativi e modelli di presa in carico.
Approcci di ricerca-azione qualitativi per il rilevamento della soddisfazione dei diversi attori
Sistemi di gestione della qualità in
ambito socio-sanitario
Tecnologia sanitaria
Tecnologie e prodotti per la dia-
applicata
gnosi, la cura e la terapia
Potenzialità della tecnologia nell’ambito delle applicazioni sanitarie
Applicazioni tecniche di simulazione multiscala per lo studio di problemi nanobiotecnologici
Problematiche relative agli impatti socio-economici, sulla salute e sulla qualità di vita
delle applicazioni delle ICT
Concezione, sperimentazione e realizzazione di tecnologie e prodotti per la diagnosi,
la cura e la terapia
Metodologie di valutazione degli impatti dell’applicazione di ICT in campo sanitario
Tecnologie di supporto in ambito
socio-sanitario. Potenzialità di applicazione delle tecnologie di supporto in ambito socio-sanitario
Concezione, sperimentazione e realizzazione di tecnologie di supporto in ambito sanitario
Metodologie di valutazione degli impatti dell’applicazione di ICT in campo socio-sanitario
Comunicazione ed
Comunicazione ed innovazione
educazione sanitaria didattica.
e sociale
Tecnologie di comunicazione e dei loro potenziali di sviluppo in campo sanitario e sociale
Supporto della preparazione di corsi di training, di materiali multimedia e web per didattica,
di e-pedagogy e l’organizzazione di corsi con metodi e tecnologie e-learning, nell’identificazione di nuove figure professionali in relazione alla comunicazione e alla didattica
Reti didattiche e scambio di
informazioni nella comunicazione
e formazione sanitaria.
Trasformazioni, delle nuove esigenze e modalità di trasmissione delle informazioni, della
comunicazione e formazione in campo sanitario
Sviluppo di sistemi di emergent intelligence (knowledge sharing e creazione collettiva
di sistemi multimediali ed applicazioni internet per peer education) nonché di supporto infrastrutturale di networking
Modelli e modi di comunicazione
sociale e pedagogica in tema di
promozione della salute, con rife-
rimento sia ai campi della didattica
formale che delle altre forme
di informazione/educazione. Sviluppo, messa a punto e promozione di sistemi e percorsi per il sostegno dell’apprendimento e della partecipazione alla vita scolastica degli studenti giovani e degli adulti nelle
diverse fasi della vita
Comunicazione socio sanitaria in ambito scolastico – luoghi e metodi della formazione
Costruzione di linee guida per la comunicazione sociale e l’attuazione di interventi pedagogici rivolti alla popolazione
Costruzione di interventi per la promozione e l’attuazione di campagne informative
e educative rivolte a gruppi target particolari / specifiche problematiche
237
Opportunità
Accanto al consolidamento delle linee di
lavoro già descritte, alcuni, in genere
recenti, fatti istituzionali, rappresentano
altrettante opportunità di sviluppo
delle attività di ricerca.
Si segnalano:
a. la costituzione di Centri di competenza
che hanno una connotazione tematica
ricompresa in una o più delle diverse aree
dell’Asse. Ad esempio:
Inno3: innovazione, impresa e imprenditorialità (DSAS) (con riferimento nello
specifico alle tematiche della Impresa/
imprenditorialità sociale)
WeL: Welfare e Lavoro (DSAS)
Benessere e qualità di vita della popolazione anziana (DSAN)
WASH Competence Centre (SUPSI,
trasversale)
Ognuno di questi centri rappresenta una
opportunità di aggregazione tematica
interdisciplinare su cui far confluire gli
sforzi dei ricercatori che hanno sviluppato
competenze in proposito;
b. sul piano degli utilizzi specialistici
è possibile fare riferimento ad ulteriori
strutture:
il Centro di documentazione e ricerca
sulle migrazioni (CDRM/DSAS);
il Laboratorio di metodologia statistica
(LABStat/DSAS) che consente di realizzare
studi utilizzando metodi di analisi
complessi;
il Laboratorio di microbiologia applicata
(DACD) di recentissima acquisizione
da parte della SUPSI;
238
c. l’integrazione in SUPSI della ex Alta Scuola
Pedagogica, oggi Dipartimento Formazione e Apprendimento, del Conservatorio
della Svizzera Italiana e della Scuola
Teatro Dimitri.
Questa iniezione di competenze
pedagogiche e artistiche rende possibile
un grande dinamismo e sviluppo, sia
nelle diverse Aree costituenti l’Asse 6, che
sulla piu’ specifica tematica della
“educazione alla salute”, intesa nel senso
piu’ ampio del “ben-essere” personale
e sociale in tutte le età della vita. Ancora,
una ulteriore opportunità, ad oggi non
sfruttata, è rappresentata dallo sviluppo
di progetti assieme alla Fernfachhochschule Schweiz che, come è noto, ha al
suo attivo una Formazione MAS
in Promozione della Salute.
Sul piano dei finanziamenti acquisiti vi è
evidenza della consuetudine a frequentare
tutte le principali istanze nazionali e
internazionali. Inoltre sono attive collaborazioni con numerose Fondazioni e con le
principali istanze cantonali, pubbliche e
private, oltre che con una vasta gamma di
altri attori locali.
Rischi:
Un ambito disciplinare come quello
dell’Asse 6 rende opportuna la sua articolazione in Aree e Campi che, ad oggi, risultano
popolati di progetti. Questa situazione è
il frutto per lo piu’ di una volontà condivisa di
singoli ricercatori, piuttosto che di una vera
e propria strategia di asse e di coordinamento
fra le diverse “anime” dello stesso. Questa
situazione rischia, nel tempo, di far si’ che
alcuni campi si spengano progressivamente,
non per mancanza di tematiche, bensi’
per una carenza di energie intellettuali che
vi si dedicano. Molto opportunamente,
alcune parti della SUPSI (maggiormente il
DTI) hanno comunque sviluppato una
progettualità su tematiche sanitarie al di
fuori delle linee di lavoro dell’Asse. Ciò si è
verificato soprattutto quando la committenza di terreno era rappresentata da
istanze mediche che ponevano specifiche
questioni, riferite ad atti ed azioni di loro
dominio. Se nel prossimo futuro, come da
piu’ parti annunciato, si avvierà in Ticino il
Master in Medicina, questa tendenza
potrebbe accentuarsi.
D’altra parte la medicina moderna si va
sempre piu’ configurando come un campo
disciplinare in cui, alla complessità crescente
dei problemi clinici posti dalle persone, deve
contrapporsi una risposta professionale
altrettanto articolata e integrata. A questo
tipo di visione cerca di fornire una risposta
anche l’Asse 6 che, per sua natura, promuove
una visione olistica dei temi sanitari.
Sarebbe quindi opportuno che ogni parte
della SUPSI coinvolta in progetti aventi
contenuto sanitario, che nascono al di fuori
dell’Asse 6, agisse un confronto con
il coordinamento dello stesso, per ridurre
duplicazioni di sforzi o per realizzare
sinergie con altri progetti.
Scientifiche
In questi anni vi è stata una vivacità progettuale nel campo delle tematiche sociali e
sanitarie in senso lato. E’ altrettanto evidente
la diversità di tematiche che è possibile
affrontare, sotto il mantello dei “Sistemi
sociali e della salute pubblica”; tanto è vero
che l’Asse risulta, ad oggi, suddiviso
in 5 Aree e 12 Campi. Sul piano della azione
strategica, una tale varietà fa si’ che l’Asse 6
non sia ad oggi un luogo organizzativo in
grado di condizionare e indirizzare nessuna
delle linee di ricerca in esso rappresentate.
Le diverse “policy” su questa questione sono
agite a livello di Dipartimento, di Istituto,
di Laboratorio o di Centro di Competenza.
Immaginare che l’Asse di Ricerca possa
rappresentare un quinto livello di guida appare
abbastanza improbabile, a meno di non
prevedere che qualcuno delle predette
istanze ceda spazio di riflessione e risorse a
beneficio dell’asse stesso. Sarebbe utile
incentivare il confronto e la individuazione
di sinergie in ciascuna delle aree e campi
piu’ sopra riprodotti, da agire attraverso
incontri di area o di campo. In particolare
sembra opportuno dar voce a quanti
si trovano da minor tempo confrontati con le
tematiche dell’asse, per valutare se e in che
modo arricchire le loro proposte progettuali di
ulteriori apporti disciplinari presenti nel
nostro contesto. Potrebbe rivelarsi strategicamente utile, privilegiare, in un prossimo
futuro, una riflessione a livello dell’asse sulle
tematiche della educazione/promozione
della salute e del rapporto fra esercizio/
frequentazione dell’arte e salute dei singoli e
della collettività. Ricerche in questo campo
avrebbero utili ricadute anche attraverso la
disseminazione dei risultati nei percorsi
formativi che si occupano di questa tematica.
Riassumendo gli obiettivi scientifici
dell’Asse 6 per il prossimo periodo possono
essere così formulati:
a. sviluppo delle tematiche della educazione/
promozione della salute e del rapporto
fra esercizio/frequentazione dell’arte
e salute dei singoli e della collettività;
b. mantenimento della attuale varietà
di interessi rappresentati e del posizionamento a livello locale, nazionale
e internazionale conseguito.
Organizzative
Sul piano della gestione delle attività
dell’asse, stanti i mandati e le risorse oggi
disponibili, non è pensabile poter realizzare
una azione di “governance” culturale ed
operativa uniforme in tutte le aree e i campi.
Un necessario e proficuo, ampio grado
di libertà va lasciato ai diversi gruppi
di ricercatori. Puo’ essere opportuno assegnare un mandato piu’ definito di coordinamento degli sforzi interdipartimentali ai
diversi Referenti di ciascun Campo. Questa
modalità di coordinamento potrebbe essere
utilizzata sia nella fase di nuova progettazione di ricerca (competitiva e non), che di
confronto interno sui progetti che ciascuno
intende o sta sviluppando. E’ inoltre
necessario ridefinire il quadro dei professionisti che fungono da coordinatori dei diversi
Campi facendoli coincidere, ove possibile,
con i Responsabili dei Centro di Competenza
affini alle tematiche di asse. Va definito
un ritmo di consultazione dei gruppi
di ricercatori interessati ai diversi Campi
(o Aree) e uno di confronto dell’intero
gruppo di ricercatori che si è segnalato come
componente dell’Asse. Va prevista
una funzione di vice-responsabile dell’Asse.
239
Si ritiene maturo il tempo per una riflessione
alla costituzione di un Centro di Competenza interdipartimentale sul tema della
educazione/promozione della salute.
Si ritiene necessario, come già accennato al
paragrafo precedente, che, attraverso
la collaborazione con il Servizio Ricerca
USI-SUPSI, i componenti dell’Asse 6, siano
informati circa i progetti in corso
o in preparazione in altri ambiti della SUPSI
aventi riferimenti disciplinari evidenti
con quelli della sanità e socialità.
Riassumendo dunque gli obiettivi organizzativi dell’Asse 6 per il prossimo periodo
possono essere cosi’ formulati:
Confermare/sostituire/individuare
i referenti dei diversi Campi facenti parte
delle cinque Aree in cui è suddiviso l’asse,
attribuendo loro un mandato di raccordo e
costruzione di occasioni di confronto
interno per lo sviluppo di progetti di ricerca
se opportuno;
240
Definire e implementare un ritmo
di consultazione fra interessati ai diversi
Campi (o Aree) e di confronto fra i componenti l’intero Asse;
Individuare un vice-responsabile di Asse;
Rinforzare la relazione fra il livello
di governo dell’asse e il Servizio Ricerca
USI-SUPSI per: – essere informati
delle attività di ricerca a contenuto sanitario
e sociale che si sviluppano in altri settori
accademici interni o esterni alla SUPSI; –
provvedere alle successive azioni
di disseminazione mirata interna all’Asse.
Asse 7 – Il ruolo delle arti nella vita e nel benessere
Questo asse costituisce una piattaforma indispensabile per la promozione di collaborazioni interdipartimentali e interdisciplinari,che saranno
finalizzate sia alla creazione di nuovi prodotti artistici, che alla realizzazione di studi sui diversi tipi di impatto dell’arte sul nostro territorio e
sulla nostra società.
Responsabile Asse
Hubert Eiholzer
hubert.eiholzer@conservatorio.ch
T + 41 (0)91 960 30 57
Motivazione
Sia sul piano nazionale che su quello internazionale la ricerca artistica è una disciplina
ancora giovane. Il suo scopo fondamentale è
quello di favorire lo sviluppo delle arti in
diversi ambiti della società. Questo implica il
coinvolgimento di esperti provenienti da
diverse discipline e la stretta collaborazione
tra ricercatori e artisti.
Descrizione
Asse di ricerca: Il ruolo delle arti nella vita e
nel benessere dei cittadini e nel territorio
L’Asse consiste in un programma di ricerca
multidisciplinare teso a sviluppare una
maggiore comprensione del ruolo delle arti
nel benessere degli individui e della società, e
il suo scopo fondamentale è eminentemente
pratico: incrementare il coinvolgimento del
pubblico della Svizzera Italiana nei confronti
delle arti.
Questo programma coinvolge le scuole
affiliate (musica e teatro) ed i diversi
dipartimenti SUPSI.
Area di ricerca: Arte, Educazione,
Mediazione (ArtEM)
Allo stato attuale l’asse presenta una sola
area di ricerca, i cui elementi principali sono:
1. la progettazione e realizzazione di eventi
culturali di diverso genere e con diverse
modalità, caratterizzati dalla presenza di
elementi educativi e di mediazione
Aree
Campi
Arte, Educazione,
Mappa culturale e mediazione
Mediazioneartistica
2. la costante attività di monitoraggio sui
progetti realizzati, allo scopo di valutare
l’impatto delle arti sulla società, sull’economia e sul territorio
Obiettivi:
- favorire la diffusione e l’apprezzamento
di prodotti artistici;
- incrementare il livello di partecipazione,
di consapevolezza e di coinvolgimento
dei cittadini nei confronti dell’arte e della
cultura.
Trattandosi di una disciplina di ricerca
ancora molto giovane, il discorso relativo
alle linee strategiche per il suo sviluppo
è di notevole importanza.
Riguardo al futuro di tale disciplina all’interno
della SUPSI, si evidenziano tre sfide particolarmente rilevanti:
- L’aumento della competitività tra
le università, che richiederà in futuro
ulteriori specializzazioni
- La necessità di trovare fonti di finanziamento diversificate, soprattutto al di fuori
del cantone
- L’utilizzo ottimale delle risorse esistenti
Le linee strategiche con relativi obiettivi
(2013-16) dovrebbero aiutare a superare
tali sfide e sono in linea con le indicazioni
della Strategia SUPSI 2012-16/20
(30 October, 2010; chapter 3.3).
IT, design, scienze sociali
Produzione di eventi di mediazione Arti (in particolare musica, teatro e design), IT pedagogia, scienze sociali
artistica
Studi sull’impatto nel settore
Scienze sociali, arti
socio-sanitario
241
Scopo n.1
Aumentare il numero degli argomenti di
ricerca all’interno dell’asse e dei dipartimenti
di ricerca in funzione dello sviluppo dell’asse.
Obiettivi
Entro dicembre 2014 l’asse avrà avviato
almeno 3 progetti rappresentativi, ognuno
dei quali risponderà alle seguenti condizioni:
- sarà multidisciplinare
- sarà inter-dipartimentale e/o inter-istituzionale
- sarà di tipo applicato
Entro dicembre 2015, ogni dominio
metodologico (empirico (qualitativo,
quantitativo), concettuale/teorico, storico/
interpretative e tecnologico) avrà determinato un proprio profilo di competenza,
sulla base dei progetti realizzati o in corso
Entro dicembre 2015 esperti indipendenti
avranno valutato le attività dell’asse
Entro dicembre 2015 l’asse di ricerca avrà
identificato ulteriori relazioni di lavoro tra
ricercatori delle scuole d’arte e degli altri
dipartimenti SUPSI
Scopo n.2:
L’organizzazione, le risorse e le condizioni di
lavoro consentiranno il conseguimento
di un livello di ricerca competitivo sul piano
internazionale
Obiettivi
Entro settembre 2016, ognuno dei quattro
domini metodologici avrà almeno un senior
researcher impiegato come professore
Entro dicembre 2015, per ogni progetto
di ricerca ci sarà almeno un junior researcher
in procinto di acquisire competenze
di ricerca a livello MA o PhD.
242
Entro aprile 2015 l’asse avrà il suo spazio
web in inglese per presentare i profili
dei proprio ricercatori e i relativi progetti
Entro settembre 2016, ci sarà per ciascuno
dei 3 progetti rappresentativi un partner
di livello nazionale o internazionale (ad un
livello compreso tra lo scambio informale
e la piena partecipazione)
Scopo n.3
L’asse avrà prodotto un rilevante bagaglio
di conoscenze riguardo alle pratiche, ai
trend e alle opportunità nel mondo dell’arte
e della ricerca, e una rete di relazioni con
importanti stakeholders.
Obiettivi
Entro marzo 2016, l’asse avrà redatto
un rapporto sui trend e le opportunità nel
campo delle arti e della ricerca artistica.
Entro settembre 2016, l’asse avrà individuato
potenziali partner a livello internazionale
per futuri progetti di ricerca e scambi
di conoscenze.
Entro dicembre 2016, i risultati di almeno 3
progetti condotti all’interno dell’asse
saranno presentati nell’ambito di conferenze
internazionali o riviste specializzate.
offerte dalle risorse interne della SUPSI
L’asse richiede una stretta collaborazione
tra scuole d’arte professionali di alto livello
(scuole affiliate) e senior researchers
provenienti da varie discipline, in particolare
scienze dell’apprendimento (DFA)
e scienze sociali (DSAN/DSAS). In questo
senso l’esperienza dei dipartimenti SUPSI
con stakeholders regionali sarà di particolare importanza.
Possibili finanziamenti
L’asse di ricerca artistica, con il suo forte
orientamento verso l’applicazione pratica
e la sua esigenza di collaborare con stakeholders regionali, dovrebbe rendere possibile
la generazione di fondi al di là dei due enti
finanziatori principali in Svizzera (la Commissione tecnologia e innovazione e Fondo
nazionale svizzero per la ricerca scientifica.).
Inoltre, la creazione di programmi di
mediazione artistica a livello nazionale (ad
esempio con Pro Helvetia), e l’accresciuta
consapevolezza dell’importanza di sostenere
non solo la produzione artistica ma anche la
sua ricezione, rendono prevedibili nuove
possibilità per la ricerca di contributi esterni.
Posizionamento
L’asse si posiziona su diversi livelli:
- a livello regionale l’asse favorirà il consolidamento delle collaborazioni della SUPSI
con e al servizio della regione, creando
progetti con stakeholders locali, ma anche
offrendo eventi culturali e consulenze
per le istituzioni culturali;
- a livello nazionale il carattere interdisciplinare dell’asse, così come la compresenza
di artisti di alto livello e di senior researchers uniti dall’interesse verso il ruolo
dell’arte nel benessere dei cittadini, darà
vita ad un contesto di ricerca unico, che
darà un grado di visibilità che va ben al di là
dei confini nazionali;
- a livello internazionale, l’asse si impegna
a dimostrare concretamente che la
ricerca artistica è una vera e propria
disciplina di ricerca, con il suo proprio
orientamento e i suoi propri obiettivi.
243
L’area di ricerca si occupa di studiare i soggetti direttemente interessati da
processi di apprendimento, nella loro interezza, con o senza difficoltà specifiche, riferendosi principalmente a sistemi formali quali scuole o istituti educativi e senza trascurare i sistemi complessi nei quali questi sono inclusi, in un
contesto costituito dalla configurazione spazio-temporale del luogo fisico o
virtuale attrezzato per rispondere alle esigenze formative.
Responsabile Asse
Lorena Rocca
lorena.rocca@supsi.ch
T + 41 (0) 58 666 68 06
1
L’insegnamento formale si svolge in istituti
di formazione e porta al conseguimento
di diplomi e qualifiche riconosciuti; l’insegnamento informale contempla l’apprendimento del singolo nell’ambito della vita
quotidiana e l’insegnamento non formale
si svolge al di fuori delle principali strutture
d’insegnamento e formazione o parallelamente ad esse, sottoforma di insegnamento
impartito in una prospettiva di apprendimento permanente che di solito non culmina nel conseguimento di diplomi (Consiglio
Federale Svizzero (2011), Strategia per
uno sviluppo sostenibile 2012-1015 http://
www.are.admin.ch/themen/nachhaltig/00262/00528/index.html?lang=it)
244
Motivazione
Il rapporto fra apprendimento e sviluppo è
un tema centrale dell’epistemologia genetica,
dello studio della variabilità dei comportamenti individuali e sociali e dell’evoluzione
delle culture e delle società. La dimensione
della ricerca rende questa centralità ancora
più significativa: ogni innovazione è infatti
frutto di una scoperta, un’evoluzione, implica
e presume un apprendimento ma per
essere compresa (ed integrata nel tessuto
sociale) deve generare nuovi apprendimenti. Il processo di cambiamento, nel suo
senso più profondo, è sempre da intendere
come un processo di adattamento e
di modificazione della realtà ed in entrambi
i casi come un processo con implicazioni,
economiche, sociali, culturali ed etiche che
devono essere considerate.
La possibilità di aggregare, attorno ad un asse
di ricerca, le peculiarità interdipartimentali
al di là della prospettiva multidisciplinare in un
incontro fra scienze esatte e scienze umane
diverse è un’opportunità unica – leggasi
prioritaria – per il DFA. Un’occasione resa
possibile dalle specificità dei vari Dipartimenti
della SUPSI e delle Scuole affiliate.
In questa prima fase di proposta dell’asse gli
intenti si declinano secondo una duplice direzione di ricerca: (a) il ruolo dell’educazione
e della formazione alla sostenibilità – intesa
come attitudine al cambiamento nel rispetto
responsabile di un equilibrio tra l’ambito
sociale, ambientale ed economico; (b) la
sostenibilità come principio e paradigma
con il quale (ri)leggere e (ri)orientare i curricoli all’interno di sistemi educativi
e formativi. Ogni finalità emergente si
confronta infatti con la necessità di promuovere percorsi di sensibilizzazione orientati
al cambiamento rivolti a ogni fascia d’età
nei differenti contesti di apprendimento
(formali ma anche informali e non formali ).
Allo sesso tempo, ogni scienza si misura
con l’esigenza di proporre una didattica
disciplinare professionalizzante efficace ed
efficiente aperta alla responsabilità e alla
cultura della sostenibilità.
In sintesi obiettivo dell’asse è promuovere
una ricerca applicata alle situazioni di apprendimento che ponga al centro
del processo di indagine gli aspetti dinamici
che interessano l’incontro fra il soggetto
che apprende e le qualità educative e formative dichiarate ed implicite nei contesti
e nelle situazioni, lungo tutto il ciclo della vita
e all’interno di sistemi educativi dati.
Descrizione
La formazione e l’educazione al centro
dei processi
In quest’ottica, la ricerca all’interno del DFA
orientata ai sistemi educativi e formativi
nasce dall’esigenza di promuovere proficue
interazioni tra i diversi approcci al pensiero
scientifico a partire dalla fiducia/riconoscimento nel mandato/valore/potenzialità
dell’educazione e della formazione. Questa
richiede un’attitudine culturale volta a riconoscere la rilevanza dei processi (e non solo
dei risultati) in cui la comunità e i soggetti,
il suo e il loro benessere siano la meta da
raggiungere e il punto di partenza. Requisito
fondamentale è l’attenzione e il riconoscimento delle differenze e diversità per:
- aiutare a superare la frammentazione
dei vissuti e delle esperienze, educando
i soggetti a conferire senso all’esistenza,
integrando e connettendo saperi e competenze, bilanciando e valorizzando aspetti
complementari quali ad esempio: conoscenze e valori, cognizione e affettività,
individualità e cittadinanza, conoscenza e
azione, razionalità e intuizione, presente
e futuro, locale e globale, ieri-oggi-domani,
qui-altrove;
- sostenere il processo di costruzione dell’identità personale e sociale insegnando
a gestire la complessità (dell’informazione,
delle esperienze, dei punti di vista…) e la
mutevolezza dell’esistenza offrendo strumenti (competenze e valori) che aiutino il
-
-
-
-
-
-
Figura 1
soggetto nel processo di attribuzione
di significato, rendendolo capace di
costruire relazioni significative e autentiche,
attraverso la conoscenza delle radici
e l’apertura all’alterità;
promuovere ambiti di ricerca sostenibili
e quindi innovativi e costruttivi, capaci
di attingere alle diverse risorse della cultura
per prospettare e realizzare un’esistenza
e un futuro sostenibile;
offrire contesti educativi e formativi olistici,
in cui sono riconosciute tutte le dimensioni educative (dall’impianto pedagogico
ed etico alla scelta dei contenuti e delle
modalità relazionali, dalle strutture organizzative al curriculum) ma soprattutto in
cui è posta al centro la promozione della
persona intera, soggetto, allievo/studente,
cittadino e della società nel suo insieme;
proporre approcci trasversali alle discipline
e per problemi situati; orientati ai processi
e al loro valore aggiunto oltre che al prodotto (conoscenza, competenza o abilità),
alla proposta di contesti per l’apprendimento di tipo esperienziale e partecipativo, piuttosto che all’offerta di un sapere
standardizzato ed interamente dato;
orientare i sistemi educativi e formativi
ai valori nei termini di una vera educazione morale, che promuova la capacità
e la motivazione a sentirsi responsabili
e a prendersi cura di sé e degli altri, del
territorio, delle future generazioni;
promuovere l’inclusività dei soggetti – tutti
e per tutta la vita – nei sistemi educativi
e formativi e nei contesti di apprendimento
formale, non formale ed informale;
concepire la valutazione quale dimensione
retroattiva in grado di fornire elementi
di riflessione sulle personali pratiche, ma
anche in generale sul funzionamento
dei sistemi formativi.
Aree e campi di ricerca
L’asse di ricerca si articola in tre aree distinte
e complementari (fig. 1).
Le aree di ricerca interne all’Asse sono definite
tanto dai termini Soggetti, Sistemi educativi
e Contesti, quanto dagli spazi
di interazione/sovrapposizione tra questi. Al
centro vi è lo scopo principale, il processo che
giustifica qualsiasi attività dell’asse ovvero
l’apprendimento. Una caratteristica
che contribuisce a dare rilevanza alle relazioni
e a definirne l’evoluzione è la considerazione
costante dello stesso lungo l’asse diacronico
individuale e sistemico. In linea con i paradigmi della complessità e della sostenibilità
in educazione, la dimensione etico/metodologica include la propensione alla partecipazione e al coinvolgimento come stile di
conduzione dei processi attivati.
Aree di ricerca:
Soggetti: Quest’area si occupa di studiare
tanto i soggetti direttemente interessati
da processi di apprendimento, nella loro
interezza, con o senza difficoltà specifiche,
nell’ambito del ciclo di vita, quanto i soggetti
in relazione diversa con gli apprendimenti
del primo (genitori, docenti e dirigenti scolastici innanzitutto, ma ugualmente, in un
contesto più ampio gli altri attori sociali).
Sistemi educativi: Principalmente si fa riferimento ai sistemi formali quali scuole o istituti
educativi, ma non si trascurano i sistemi
complessi nei quali quelli formali sono inclusi,
ad esempio: cicli di studio, percorsi di transizione o sistemi educativi nazionali nel loro
insieme.
7. Transizione dai sistemi
formativi al territorio
asse
1. Valutazione di competenze in ambito formativo
aree
2. Incisività dei soggetti
nei sistemi educativi
8.Studio e analisi dei contesti
educativi e formativi
soggetti
3. Strategie di apprendimento
9. Relazione scuola–famiglia
4. Benessere nei sistemi
10. Educazione e prevenzione
5. Transizioni all’interno
dei sistemi educativi
e formativi
sistemi
educativi
A
contesti
1 1. Processi identitari
lungo il ciclo della vita
12. Equità in educazione
13.Etica professionale nei sistemi
6. Monitoraggio dei sistemi
Partecipazione / coinvolgimento
245
Contesti: Con contesti si intendono sia la
configurazione spazio temporale del luogo
fisico o virtuale intenzionalmente attrezzato
per rispondere alle esigenze formative -la
situazione d’apprendimento- sia l’ambito
socio-culturale nel quale il processo
di apprendimento può avere luogo -il sistema
gerarchico dei contesti-.
i contesti non progettati a scopo educativo.
In quest’area sono compresi, come campi di
studio, anche i momenti e i processi in entrata
e in uscita dai sistemi educativi.
Tra le aree di ricerca “Soggetti” e “Contesti”
l’intreccio mette in evidenza il rapporto
tra l’individuo e il contesto esterno al sistema
educativo in un mutuo processo di influenzamento reciproco.
Campi di ricerca:
Esempi di campi di studio, nella gradualità
che caratterizza il passaggio dai “Soggetti” ai
“Sistemi Educativi”, sono visibili in figura 1.
Nel rapporto tra le aree di ricerca “Sistemi
educativi” e “Contesti” lo spazio di sovrapposizione identifica ambiti educativi di tipo
formale, informale e non formale aprendo
all’opportunità di valutare le interazioni con
Aree
Soggetti/Sistemi educativi
Campi
Conoscenze interne all’asse
Valutazione di competenze
in ambito formativo
Conoscenze disciplinari
Capacità di analisi quali/quantitativa del dato
Capacità di produrre strumenti di rilevazione
Inclusività dei soggetti nei sistemi Competenze in pedagogia speciale e dell’inclusione
educativi
Strategie di apprendimento
Competenze didattiche disciplinari
Competenze di analisi dei sistemi
Capacità di analisi quali/quantitativa del dato
Capacità di allestire ambienti di apprendimento materiali e virtuali
Benessere nei sistemi educativi e
formativi
Capacità di lettura dei contesti formativi/educativi
Competenze legate all’educazione socio/affettiva
Transizioni all’interno dei sistemi
Conoscenza del contesto formativo cantonale e nazionale
Capacità di costituire reti di collegamento tra i sistemi educativi e il territorio
Monitoraggio dei sistemi educativi
e formativi
Conoscenza del sistema scolastico ticinese e svizzero
Capacità di lettura e divulgazione del dato
Sistemi educativi/Contesti
Transizioni dai sistemi formativi al
territorio
Conoscenza del sistema scolastico e del contesto territoriale locale
Capacità di analisi quali/quantitativa e di divulgazione del dato
Studio e analisi dei contesti educa-
tivi e formativi
Conoscenza del sistema formativo non-formale e informale
Capacità di lettura dei contesti formativi alla luce dell’evoluzione epistemologica
delle singole discipline
Capacità di collegare le opportunità formative dei contesti non formali ed informali
ai sistemi educativi
Competenze nelle metodologie di valutazione degli impatti dell’applicazione delle speri-
mentazioni educative disciplinari a scala micro, meso e macro
Contesti/Soggetti
Capacità di lettura del contesto familiare
Competenze nell’integrazione dei sistemi scuola/famiglia
Relazione scuola-famiglia
Educazione e prevenzione
Competenze nello sviluppo di percorsi educativi e formativi orientati alla prevenzione
(in ambito sociale, economico ed ambientale)
Competenze nell’applicazione e nell’analisi dell’impatto di modelli orientati alla partecipa-
zione e alla governance scolastica ed extrascolastica
Processi identitari lungo il ciclo
di vita
Competenza nella definizione del concetto di identità
Capacità di definizione del concetto di identità lungo il ciclo della vita
Equità in educazione
Competenze di analisi di genere
Competenze di analisi quali/quantitativa di dati socio demografici
Etica professionale nei sistemi
Competenze di definizione dell’etica professionale anche in chiave diacronica
Tab. 1: i campi di ricerca
e le competenze interne
all’Asse 8.
246
La ricerca alla SUPSI su questo asse può
veder convergere diverse tradizioni differentemente consolidate. Esistono infatti
esperienze pluriennali relative alla ricerca
collegata con le dimensioni didattiche e
disciplinari applicate al mondo della scuola,
esperienze legate alla valutazione di competenze e al monitoraggio ed esperienze
relative alla rilevazione e promozione
dei processi di inclusione.
All’interno della SUPSI si riconosce all’asse
la possibilità di far convergere delle spinte
all’innovazione del sistema scuola e del sistema educativo e formativo nel suo insieme
con le molteplici discipline. La presenza
di una pluralità di dipartimenti differentemente specializzati potrebbe infatti fornire
un volano forte per incentivare e sviluppare
la ricerca in questa direzione.
Centrale risulta anche il ruolo della divulgazione scientifica e della traduzione della
scoperta in prassi didattica da inserire
all’interno dei curricola di studi. Questo si
traduce nella ricerca di nuovi ed efficaci
mezzi per la disseminazione dell’innovazione
a differenti fasce di età in diversi contesti
(formali, non formali, informali).
Il collocamento del DFA come partner consolidato del mondo della scuola è inltre
un punto forte che conferisce contemporaneamente all’asse tanto degli spazi di applicazione quanto la possibilità di individuare e
sviluppare delle partnership costanti.
Infine, l’opportunità di intervenire con
strumenti formativi formali, informali e non
formali contribuisce a sviluppare comportamenti e atteggiamenti coerenti con
i cambiamenti sociali legati alla modifica
delle richieste del mondo del lavoro
e alla presenza di nuovi oggetti o tecnologie.
Le competenze interne all’Asse SisEdu e
i possibili intrecci
I recenti sviluppi del DFA hanno visto la costituzione di tre Centri di Competenza (CC)
che rispondono ad esigenze prioritarie
del territorio. In particolare, il Centro innovazione e ricerca sui sistemi educativi (CIRSE)
si propone di contribuire al miglioramento
della qualità del sistema educativo, alla sensibilizzazione e alla formazione degli insegnanti
(in abilitazione e in servizio) arricchendo
in maniera costante e durevole il proprio
livello scientifico nell’ambito della ricerca
in educazione.
Il Centro di didattica dell’italiano e delle
lingue nella scuola (DILS) si occupa
della ricerca e della formazione di base
e continua nell’ambito dell’insegnamento
dell’italiano e delle lingue presenti in tutti
i curricola scolastici del Canton Ticino,
con particolare attenzione per la scuola
dell’obbligo.
Il Centro scuola e società (CSS) promuove
la formazione, la ricerca e l’informazione sui
rapporti tra individuo, scuola e società.
Al di fuori dei centri di competenza (ECC)
si collocano numerose ricerche collegate
ad ambiti molto eterogenei tra loro
ma centrate, in misura prevalente, sul miglioramento dell’apprendimento nelle discipline
scientifiche, sul rapporto uomo/ambiente/
territorio e sul benessere a scuola.
Le linee di azione dei CC e degli ECC sono
funzionali allo sviluppo dell’asse e toccano
tutti i campi delineati costituendo un valore
aggiunto importante per la ricerca all’interno
dell’Asse 8 (vedi tab. 1).
Possibili finanziamenti
Nelle aree afferenti a questo asse sono
in corso attualmente progetti finanziati
dal Cantone, dal FNS e dall’Unione Europea
(in particolare nel programma Lifelong
Learning nei sottoprogrammi Comenius – per
le scuole dell’obbligo – e Leonardo – per la
formazione professionale – ora Erasmus Plus).
Sono inoltre di interesse i finanziamenti per
i progetti in cooperazione internazionale,
ambito nel quale la SUPSI è, nel suo insieme,
molto profilata, quindi il programma R4D
del FNS o i fondi della KFH.
Infine, non è da sottovalutare l’impegno di
Fondazioni Private come la Geber Rüf Stiftung
(con il programma BREF) e la Fondazione
Jacobs (che ha finanziato il progetto Call Them
Emotions al DFA, e il programma Paysages
Educatifs). Microprogetti e sperimentazioni
locali possono appoggiarsi a diverse fonti,
come ad esempio la fondazione éducation21 e il DECS.
A breve/medio termine (2014 e 2015)
è possibile identificare le seguenti azioni:
- formare un gruppo di asse e definirne
le modalità di lavoro;
- identificare nuove idee di progetto interne all’asse e inter-asse;
- presentare l’asse di ricerca ai gruppi di
lavoro attivi nei diversi spazi del sistema
educativo e formativo cantonale;
- dare visibilità all’asse tramite le attività
dei membri.
247
A fine 2013 siamo giunti a un traguardo
importante, consolidato nei risultati
quantitativi indicati nelle statistiche e in
quelli qualitativi descritti nelle definizioni
delle attività allo stato attuale (vedi paragrafi
precedenti).
Il posizionamento in Svizzera è assicurato e
la finestra internazionale ben aperta nella
direzione che più si adatta ad una Scuola universitaria professionale. Siamo anche pronti
per il futuro che potremmo delineare come
segue (con tutte le possibili varianti del caso
che si potranno evidenziare di volta in volta).
Per quanto riguarda l’evoluzione scientifica,
l’accento sarà fortemente guidato dalle
necessità d’innovazione del territorio. Esse
dovranno essere perseguite cercando
soluzioni in un’ottica sovraregionale e
sovranazionale. Le grandi sfide che ci
concerneranno da vicino sono:
• La nuova politica energetica e in generale
delle risorse naturali, gli strumenti tecnici,
sociali, organizzativi ed economici per
realizzarla.
• La forte evoluzione della popolazione, sia
per il movimento migratorio (o la
semplice pressione derivata), sia per il
cambiamento della piramide dell’età, e i
relativi cambiamenti nei modelli sanitari
e sociali.
• I cambiamenti nel modo di interagire
dovuti alla rivoluzione delle tecnologie
dell’informazione.
Il futuro della ricerca
in SUPSI
Almeno su questi punti la SUPSI dovrà
essere presente sfruttando quanto già sa
fare e crescendo ulteriormente.
Argomenti così vasti dovranno avere
declinazioni più puntuali che possiamo
iniziare a delineare.
a) La questione energetica si affronta anche
su aspetti di comportamento sociale,
condizioni quadro ed evoluzioni economiche. La partecipazione in progetti
ancora più multidisciplinari dovrà essere
quindi favorita. Le scelte di lunga durata
dovranno accompagnare le decisioni di
più breve termine nella progettazione di
nuovi prodotti e servizi.
b) Nella tecnologia al supporto delle cure le
valutazioni di usabilità e accettazione
dovranno essere inserite a priori in
ciascun progetto. Significa quindi
248
sviluppare competenze più approfondite
in quest’ ambito e una più forte relazione
tra tecnica, psicologia, comportamento,
educazione.
c) Anche nello sviluppo di nuove tecniche di
comunicazione vale quanto notato al
punto b). Probabilmente però in modo
addirittura rafforzato e anche tenendo
conto di nuovi adattamenti sociali più
incisivi e influenzanti tutta la società. Sia
per l’apprendimento automatico e la
robotica, sia nelle interfacce uomo-sistema, sia nell’algoritmica a supporto di
decisioni o fino all’intelligenza artificiale,
non si potrà parlare di ricerca applicata se
l’applicazione non sarà convalidata nel
suo utilizzo. Convalida strettamente
legata ad aspetti di scienze umane.
La nostra organizzazione interna verosimilmente dovrà quindi adattarsi in modo
dinamico definendo tavoli di lavoro nuovi o
rivisti. Per rendere possibile il lavoro dei
gruppi di asse si potrebbe prevedere di destinare un finanziamento minimo di base a
ciascuno di loro commisurato al volume dei
progetti trattati.
Nella gestione operativa sarà necessario
rendere visibile e incisivo il coordinamento
degli assi concedendo un potere di supervisione attiva sui progetti (approvazione dei
progetti multidisciplinari).
I responsabili degli assi di ricerca dovrebbero
far parte delle direzioni dei dipartimenti ai
quali sono affiliati in modo che la loro azione
sia coerente all’interno del dipartimento che
guida l’asse.
Infine gli eventuali finanziamenti con fondi
dedicati alla strategia della ricerca devono
avere il chiaro obiettivo di accelerare temi o
argomenti definiti prioritari.
Potrebbero essere messi in atto con messe a
concorso aperte ai temi degli assi (una o due
all’anno) e basarsi sempre sul principio di un
ritorno misurato di progetti finanziati da
enti competitivi o mandati acquisiti da
esterni. La misura di questo parametro
dovrebbe andare ad arricchire la valutazione
per la concessione di finanziamenti successivi per quei ricercatori, in quel tema o in
quell’asse.
A fine 2013 siamo giunti a un traguardo
importante, consolidato nei risultati quantitativi indicati nelle statistiche e in quelli
qualitativi descritti nelle definizioni delle
attività allo stato attuale (vedi paragrafi
precedenti).
Il posizionamento in Svizzera è assicurato e
la finestra internazionale ben aperta nella
direzione che più si adatta ad una Scuola universitaria professionale. Siamo anche pronti
per il futuro che potremmo delineare come
segue (con tutte le possibili varianti del caso
che si potranno evidenziare di volta in volta).
Per quanto riguarda l’evoluzione scientifica,
l’accento sarà fortemente guidato dalle
necessità d’innovazione del territorio.
Esse dovranno essere perseguite cercando
soluzioni in un’ottica sovraregionale
e sovranazionale. Le grandi sfide che ci
concerneranno da vicino sono:
• La nuova politica energetica e in generale
delle risorse naturali, gli strumenti tecnici,
sociali, organizzativi ed economici per
realizzarla.
• La forte evoluzione della popolazione, sia
per il movimento migratorio (o la semplice
pressione derivata), sia per il cambiamento
della piramide dell’età, e i relativi cambiamenti nei modelli sanitari e sociali.
• I cambiamenti nel modo di interagire, i
diversi modelli socio economici, educativi
e di impresa, dovuti anche alla rivoluzione
delle tecnologie dell’informazione.
Almeno su questi punti la SUPSI dovrà
essere presente sfruttando quanto già sa
fare e crescendo ulteriormente.
Argomenti così vasti dovranno avere
declinazioni più puntuali che possiamo
iniziare a delineare.
a) La questione energetica si affronta anche
su aspetti di comportamento sociale,
condizioni quadro ed evoluzioni economiche. La partecipazione in progetti
ancora più multidisciplinari dovrà essere
quindi favorita. Le scelte di lunga durata
dovranno accompagnare le decisioni
di più breve termine nella progettazione
di nuovi prodotti e servizi.
b) Nella tecnologia al supporto delle cure
le valutazioni di usabilità e accettazione
dovranno essere inserite a priori
in ciascun progetto. Significa quindi
sviluppare competenze più approfondite
in quest’ ambito e una più forte relazione
tra tecnica, psicologia, comportamento,
educazione.
c) Anche nello sviluppo di nuove tecniche di
comunicazione vale quanto notato al
punto b). Probabilmente però in modo
addirittura rafforzato e anche tenendo
conto di nuovi adattamenti sociali più
incisivi e influenzanti tutta la società. Sia
per l’apprendimento automatico e la
robotica, sia nelle interfacce uomosistema, sia nell’algoritmica a supporto
di decisioni o fino all’intelligenza artificiale,
non si potrà parlare di ricerca applicata se
l’applicazione non sarà convalidata
nel suo utilizzo. Convalida strettamente
legata ad aspetti di scienze umane.
La nostra organizzazione interna verosimilmente dovrà quindi adattarsi in modo
dinamico definendo tavoli di lavoro nuovi
o rivisti. Per rendere possibile il lavoro dei
gruppi di asse si potrebbe prevedere di destinare un finanziamento minimo di base a
ciascuno di loro commisurato al volume dei
progetti trattati.
Nella gestione operativa sarà necessario
rendere visibile e incisivo il coordinamento
degli assi concedendo un potere di supervisione attiva sui progetti (approvazione dei
progetti multidisciplinari).
I responsabili degli assi di ricerca dovrebbero
far parte delle direzioni dei dipartimenti
ai quali sono affiliati in modo che la loro
azione sia coerente all’interno del dipartimento che guida l’asse.
Infine gli eventuali finanziamenti con fondi
dedicati alla strategia della ricerca devono
avere il chiaro obiettivo di accelerare temi o
argomenti definiti prioritari.
Potrebbero essere messi in atto con messe a
concorso aperte ai temi degli assi (una o due
all’anno) e basarsi sempre sul principio
di un ritorno misurato di progetti finanziati
da enti competitivi o mandati acquisiti
da esterni. La misura di questo parametro
dovrebbe andare ad arricchire la valutazione
per la concessione di finanziamenti successivi
per quei ricercatori, in quel tema o in quell’asse.
Ma su tutto questo saranno il Consiglio e
la Direzione SUPSI a riflettere ed esprimersi
compiutamente.
249
250
Editore
Scuola universitaria professionale
della Svizzera italiana
Direzione del progetto
Giambattista Ravano
Coordinamento del progetto
Andrea Degiorgi
Progetto di comunicazione
e concezione grafica
Laboratorio cultura visiva
Hanno inoltre collaborato
Team di progetto:
Riccardo Cappelletti, Andrea Degiorgi,
Andrea Delucchi, Luca Morici
Responsabili assi:
Siegfried Alberton, Ezio Cadoni,
Emanuele Carpanzano,
Andrea Cavicchioli, Hubert Eiholzer,
Luca Maria Gambardella,
Lorena Rocca, Roman Rudel
Fotograﬁe
© Scuola universitaria professionale
© Renato Quadroni
© AET
Stampa
Tipografia Poncioni, Losone
Carta
Copertina:
Amber Graphic Offset FSC 350gm2
Pagine interne:
Amber Graphic Offset FSC 150gm2
Font
SUPSIFedra Serif
SUPSIFedra Sans
Tiratura
2’000 copie
Questa pubblicazione è stata stampata
su carta FSC
SUPSI Le Gerre, CH-6928 Manno,
www.supsi.ch
© Scuola universitaria professionale
Agosto 2014
251
250
© Scuola universitaria
professionale
Agosto 2014
SUPSI Le Gerre
CH-6928 Manno
www.supsi.ch
ISBN 978-88-7595-103-0
254

Rapporto della ricerca in SUPSI

Transcription

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